Di Veronica Mitchell Aggiornato il 30 agosto 2022
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Gli atomi reagiscono acquistando, perdendo o condividendo elettroni. La loro reattività dipende dalla facilità con cui riescono ad alterare il loro guscio elettronico esterno.
Gli atomi sono costituiti da tre particelle subatomiche:protoni, neutroni ed elettroni. Il numero atomico (conteggio dei protoni) identifica l'elemento; per esempio, qualsiasi atomo con sei protoni è carbonio. Gli atomi neutri mantengono un numero uguale di protoni caricati positivamente e di elettroni caricati negativamente. Gli elettroni orbitano attorno al nucleo in livelli energetici, o gusci, disposti dal più vicino al più lontano dal nucleo. Ciascun guscio può ospitare solo un numero limitato di elettroni, quindi gli elettroni più esterni, noti come elettroni di valenza, sono cruciali nel determinare il comportamento chimico.
Poiché il numero di elettroni è uguale al numero di protoni, la maggior parte degli atomi ha un guscio esterno parzialmente riempito. Quando gli atomi incontrano altre specie, tendono a raggiungere un guscio di valenza completo, perdendo elettroni, guadagnando elettroni o condividendo elettroni attraverso legami covalenti. Questa spinta verso una configurazione stabile consente ai chimici di prevedere la reattività di un atomo esaminando la sua configurazione elettronica. I gas nobili come il neon e l'argon sono inerti perché possiedono già un guscio esterno completo e raramente partecipano alle reazioni a meno che non siano esposti a condizioni estreme.
La tavola periodica organizza gli elementi in modo che gli atomi con proprietà simili appaiano nella stessa colonna o gruppo. Gli elementi del gruppo 1 (sodio, potassio e altri) contengono ciascuno un singolo elettrone di valenza trattenuto debolmente dal nucleo. Di conseguenza, questi atomi perdono facilmente quell’elettrone, rendendoli altamente reattivi. Al contrario, gli elementi del Gruppo 17 hanno un punto vuoto nel loro guscio esterno; sono ansiosi di accettare un elettrone, il che spiega la loro elevata elettronegatività e reattività.
L’energia di ionizzazione (I.E.) è l’energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo. Una bassa energia di prima ionizzazione indica che un atomo può facilmente perdere il suo elettrone esterno. Le energie di ionizzazione vengono misurate per successive rimozioni di elettroni:la prima I.E. rimuove l'elettrone più esterno, il secondo rimuove il successivo e così via. Ad esempio, il calcio (Gruppo 2) ha un primo I.E. di 590 kJmol⁻¹ e un secondo I.E. di 1145 kJmol⁻¹, ma un terzo I.E. nettamente più alto di 4912 kJmol⁻¹. Questi valori suggeriscono che il calcio tipicamente perde i suoi primi due elettroni durante le reazioni chimiche.
L'affinità elettronica (Eₐ) misura la facilità con cui un atomo accetta un elettrone. Un'affinità elettronica altamente negativa indica una forte tendenza ad acquisire un elettrone. Il fluoro, l'elemento più reattivo, ha un'affinità elettronica di –328 kJmol⁻¹, che lo rende eccezionalmente desideroso di accettare elettroni. Come le energie di ionizzazione, le successive affinità elettroniche rivelano come si comporterà un elemento quando interagisce con altre specie.
