La tavola periodica è una rappresentazione tabellare degli elementi chimici organizzato sulla base della loro numeri atomici, configurazioni di elettroni e proprietà chimiche. La configurazione elettronica è la distribuzione di elettroni di un atomo o molecola (o altra struttura fisica) in orbitali atomici o molecolari. La conoscenza della configurazione elettronica di diversi atomi è utile per comprendere la struttura della tavola periodica degli elementi.
Ogni solido, liquido, gas e plasma è composto da atomi neutri o ionizzati. Le proprietà chimiche dell’atomo sono determinate dal numero di protoni, infatti, dal numero e dalla disposizione degli elettroni. La configurazione di questi elettroni segue i principi della meccanica quantistica. Il numero di elettroni nei gusci di elettroni di ciascun elemento, in particolare il guscio di valenza più esterno, è il fattore primario nel determinare il suo comportamento di legame chimico. Nella tavola periodica, gli elementi sono elencati in ordine crescente di numero atomico Z.
È il principio di esclusione di Pauli che richiede agli elettroni in un atomo di occupare diversi livelli di energia invece di condensare tutti nello stato fondamentale. L’ordinamento degli elettroni nello stato fondamentale degli atomi multielettronici, inizia con lo stato energetico più basso (stato fondamentale) e si sposta progressivamente da lì fino alla scala energetica fino a quando a ciascuno degli elettroni dell’atomo è stato assegnato un insieme unico di numeri quantici. Questo fatto ha implicazioni chiave per la costruzione della tavola periodica degli elementi.
Le prime due colonne sul lato sinistro della tavola periodica sono dove vengono occupate le subshell S. Per questo motivo, le prime due righe della tavola periodica sono etichettate come blocco S. Allo stesso modo, il blocco p sono le sei colonne più a destra della tavola periodica, il blocco d è le 10 colonne centrali della tavola periodica, mentre il blocco f è la sezione di 14 colonne che viene normalmente raffigurata come staccata dal corpo principale della tavola periodica. Potrebbe essere parte del corpo principale, ma la tavola periodica sarebbe piuttosto lunga e ingombrante.
Per gli atomi con molti elettroni, questa notazione può diventare lunga e quindi viene utilizzata una notazione abbreviata. La configurazione elettronica può essere visualizzata come gli elettroni del nucleo, equivalenti al gas nobile del periodo precedente, e gli elettroni di valenza (ad esempio 6s2 per il bario).
Stati di ossidazione
Gli stati di ossidazione sono tipicamente rappresentati da numeri interi che possono essere positivi, zero o negativi. La maggior parte degli elementi ha più di un possibile stato di ossidazione. Ad esempio, il carbonio ha nove possibili stati di ossidazione interi da -4 a +4.
L’attuale definizione IUPAC Gold Book dello stato di ossidazione è:
“Lo stato di ossidazione di un atomo è la carica di questo atomo dopo l’approssimazione ionica dei suoi legami eteronucleari…”
e il termine numero di ossidazione è quasi sinonimo. Un elemento che non è combinato con altri elementi diversi ha uno stato di ossidazione di 0. Lo stato di ossidazione 0 si verifica per tutti gli elementi-è semplicemente l’elemento nella sua forma elementare. Un atomo di un elemento in un composto avrà uno stato di ossidazione positivo se ha avuto elettroni rimossi. Allo stesso modo, l’aggiunta di elettroni provoca uno stato di ossidazione negativo. Abbiamo anche distinguere tra gli stati di ossidazione possibili e comuni di ogni elemento. Ad esempio, il silicio ha nove possibili stati di ossidazione interi da -4 a +4, ma solo -4, 0 e +4 sono stati di ossidazione comuni.