La tavola periodica come modello

La causa comune: attrazione e schermaggio

Le proprietà degli elementi cambiano con regolarità lungo periodi e gruppi perché cambiano insieme la carica nucleare, la distanza degli elettroni esterni e lo schermaggio degli elettroni interni. Le tendenze periodiche non sono frecce arbitrarie: sono conseguenze della struttura elettronica.

Attraversando un periodo da sinistra a destra aumenta il numero di protoni. Gli elettroni aggiunti entrano nello stesso livello principale o in sottolivelli energeticamente vicini, mentre lo schermaggio non cresce abbastanza da annullare l’aumento della carica nucleare. La carica nucleare efficace percepita dagli elettroni di valenza tende quindi ad aumentare.

Scendendo lungo un gruppo, invece, si aggiungono nuovi livelli elettronici. Gli elettroni esterni sono mediamente più lontani dal nucleo e più schermati.

In linea generale il raggio atomico diminuisce lungo un periodo e aumenta scendendo in un gruppo . L’aumento della carica nucleare efficace contrae la nube elettronica lungo il periodo; l’aggiunta di nuovi livelli domina invece scendendo nel gruppo.

L’energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo gassoso tende ad aumentare da sinistra a destra e a diminuire dall’alto verso il basso . Un elettrone più fortemente attratto dal nucleo è più difficile da rimuovere. Esistono però deviazioni locali legate alla struttura dei sottolivelli e all’appaiamento degli elettroni.