Volume 1

6. Problem solving Perché gli elementi in natura li troviamo in formula molecolare e non atomica? 1 La regola dell ottetto La maggior parte degli elementi della tavola periodica non è presente in natura sotto forma di atomi isolati, ma legati ad altri elementi chimici o uniti ad atomi della stessa specie chimica. Solo pochissimi elementi sono presenti in natura come atomi isolati e tendono a non entrare a far parte di composti né con atomi della stessa specie, né con atomi di specie diversa. Questi elementi, piuttosto rari, appartengono all VIII gruppo della tavola periodica e vengono denominati gas nobili o gas inerti, proprio per sottolineare questa loro caratteristica di non reazione. La spiegazione di questo comportamento è da ricercare nella configurazione esterna degli elettroni di questi elementi che infatti hanno otto elettroni nell ultimo livello energetico, ad eccezione dell elio che ne presenta solo due. He 1s2; Ne 2s2, 2p6; Ar 3s2, 3p6; Kr 4s2, 4p6; Xe 5s2, 5p6; Rn 6s2, 6p6 Il chimico Lewis studiò la relazione esistente tra la configurazione elettronica dell ultimo livello energetico, la reattività chimica degli elementi e la loro capacità di instaurare legami, proponendo la Legge dell ottetto: un atomo che possieda 8 e nel livello di valenza è particolarmente stabile e non ha la tendenza ad instaurare legami. Questa legge è confermata dal comportamento degli atomi che non appartengono però agli elementi di transizione i quali, avendo una configurazione esterna che interessa gli orbitali d e f, manifestano un comportamento differente. In conclusione, possiamo sicuramente affermare che gli atomi tendono ad realizzare legami per conseguire la configurazione esterna di un gas nobile. In particolare notiamo che gli elementi del I, II, III gruppo A tendono a perdere elettroni e a raggiungere la configurazione del gas nobile che li precede, mentre gli elementi del VI e VII gruppo A tendono ad acquistare elettroni, conseguendo così la configurazione del gas nobile che li segue. Vediamo qualche esempio: Na Na+ 1s2, 2s2, 2p6, 3s1 1s2, 2s2, 2p6, gas nobile che lo precede Ne 1s2, 2s2, 2p6 Ca Ca2+ 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, gas nobile che lo precede Ar 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6 Al Al3+ 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p1 1s2, 2s2, 2p6, gas nobile che lo precede Ne 1s2, 2s2, 2p6 F F 1s2, 2s2, 2p5 1s2, 2s2, 2p6, gas nobile che lo segue Ne 1s2, 2s2, 2p6 S S2 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p4 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, gas nobile che lo segue Ar 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6 Il legame chimico coinvolge solo gli elettroni dell ultimo livello energetico o livello di valenza. Nel momento in cui si realizza un legame e si forma così una molecola chimica viene liberata una certa quantità di energia; questo perché la molecola ha minore contenuto energetico rispetto agli atomi liberi. L energia sviluppata viene detta di legame ed è in relazione alla forza di legame: più è forte il legame che unisce gli atomi, maggiore è la quantità di 90