Tavola periodica con le cariche
La carica ionica e tutti gli stati di ossidazione dei 118 elementi, e la regola dei gruppi che li prevede.
La carica di un elemento è ciò che risulta quando acquista o perde elettroni formando un composto. Gli atomi partono neutri — tanti protoni quanti elettroni — quindi perdere un elettrone lascia un eccesso di protoni positivi, e acquistarlo lascia un eccesso di elettroni negativi.
In buona parte della tavola puoi prevedere la risposta guardando solo la colonna, senza dover memorizzare nulla.
Dove la regola smette di funzionare
La regola del gruppo è affidabile nei blocchi s e p, e poco affidabile altrove. L'eccezione evidente è il blocco d: la maggior parte dei metalli di transizione presenta più di uno stato di ossidazione, quindi bisogna specificare quale usa un dato composto. È a questo che serve il numero romano in nomi come cloruro di ferro(III).
I metalli pesanti del blocco p hanno una loro stranezza, l'effetto della coppia inerte: tallio, piombo e bismuto preferiscono una carica inferiore di due unità rispetto a quanto suggerito dal loro gruppo, perché la coppia di elettroni s più esterna è riluttante a formare legami.
| # | Tavola periodica | Carica comune | Stati di ossidazione | Gruppo |
|---|---|---|---|---|
| 1 | HIdrogeno | +1, −1 | −1, +1 | 1 |
| 2 | HeElio | nessuno | 0 | 18 |
| 3 | LiLitio | +1 | +1 | 1 |
| 4 | BeBerillio | +2 | +2 | 2 |
| 5 | BBoro | +3 | +3 | 13 |
| 6 | CCarbonio | +4, −4 | −4, +2, +4 | 14 |
| 7 | NAzoto | −3 | −3, −2, −1, +1, +2, +3, +4, +5 | 15 |
| 8 | OOssigeno | −2 | −2 | 16 |
| 9 | FFluoro | −1 | −1 | 17 |
| 10 | NeNeon | nessuno | 0 | 18 |
| 11 | NaSodio | +1 | +1 | 1 |
| 12 | MgMagnesio | +2 | +2 | 2 |
| 13 | AlAlluminio | +3 | +3 | 13 |
| 14 | SiSilicio | +4, −4 | −4, +2, +4 | 14 |
| 15 | PFosforo | −3 | −3, +3, +5 | 15 |
| 16 | SZolfo | −2 | −2, +2, +4, +6 | 16 |
| 17 | ClCloro | −1 | −1, +1, +3, +5, +7 | 17 |
| 18 | ArArgon | nessuno | 0 | 18 |
| 19 | KPotassio | +1 | +1 | 1 |
| 20 | CaCalcio | +2 | +2 | 2 |
| 21 | ScScandio | +3 | +3 | 3 |
| 22 | TiTitanio | +4, +3 | +2, +3, +4 | 4 |
| 23 | VVanadio | +5, +4, +3, +2 | +2, +3, +4, +5 | 5 |
| 24 | CrCromo | +3, +6, +2 | +2, +3, +6 | 6 |
| 25 | MnManganese | +2 | +2, +3, +4, +7 | 7 |
| 26 | FeFerro | +2, +3 | +2, +3 | 8 |
| 27 | CoCobalto | +2, +3 | +2, +3 | 9 |
| 28 | NiNichel | +2 | +2, +3 | 10 |
| 29 | CuRame | +2, +1 | +1, +2 | 11 |
| 30 | ZnZinco | +2 | +2 | 12 |
| 31 | GaGallio | +3 | +3 | 13 |
| 32 | GeGermanio | +4, +2 | −4, +2, +4 | 14 |
| 33 | AsArsenico | −3 | −3, +3, +5 | 15 |
| 34 | SeSelenio | −2 | −2, +4, +6 | 16 |
| 35 | BrBromo | −1 | −1, +1, +3, +5 | 17 |
| 36 | KrKripton | nessuno | 0 | 18 |
| 37 | RbRubidio | +1 | +1 | 1 |
| 38 | SrStronzio | +2 | +2 | 2 |
| 39 | YIttrio | +3 | +3 | 3 |
| 40 | ZrZirconio | +4 | +4 | 4 |
| 41 | NbNiobio | +5 | +3, +5 | 5 |
| 42 | MoMolibdeno | +6, +4 | +4, +6 | 6 |
| 43 | TcTecnezio | +7, +4 | +4, +6, +7 | 7 |
| 44 | RuRutenio | +3, +4 | +3, +4 | 8 |
| 45 | RhRodio | +3 | +3 | 9 |
| 46 | PdPalladio | +2, +4 | +2, +3, +4 | 10 |
| 47 | AgArgento | +1 | +1 | 11 |
| 48 | CdCadmio | +2 | +2 | 12 |
| 49 | InIndio | +3 | +3 | 13 |
| 50 | SnStagno | +2, +4 | −4, +2, +4 | 14 |
| 51 | SbAntimonio | −3 | −3, +3, +5 | 15 |
| 52 | TeTellurio | −2 | −2, +4, +6 | 16 |
| 53 | IIodio | −1 | −1, +1, +5, +7 | 17 |
| 54 | XeXenon | nessuno | 0, +2, +4, +6 | 18 |
| 55 | CsCesio | +1 | +1 | 1 |
| 56 | BaBario | +2 | +2 | 2 |
| 57 | LaLantanio | +3 | +3 | f |
| 58 | CeCerio | +3, +4 | +3, +4 | f |
| 59 | PrPraseodimio | +3 | +3 | f |
| 60 | NdNeodimio | +3 | +3 | f |
| 61 | PmPromezio | +3 | +3 | f |
| 62 | SmSamario | +3 | +2, +3 | f |
| 63 | EuEuropio | +3, +2 | +2, +3 | f |
| 64 | GdGadolinio | +3 | +3 | f |
| 65 | TbTerbio | +3 | +3 | f |
| 66 | DyDisprosio | +3 | +3 | f |
| 67 | HoOlmio | +3 | +3 | f |
| 68 | ErErbio | +3 | +3 | f |
| 69 | TmTulio | +3 | +3 | f |
| 70 | YbItterbio | +3, +2 | +2, +3 | f |
| 71 | LuLutezio | +3 | +3 | f |
| 72 | HfAfnio | +4 | +4 | 4 |
| 73 | TaTantalio | +5 | +5 | 5 |
| 74 | WTungsteno | +6, +4 | +4, +6 | 6 |
| 75 | ReRenio | +7, +4 | +4, +6, +7 | 7 |
| 76 | OsOsmio | +4 | +3, +4 | 8 |
| 77 | IrIridio | +3, +4 | +3, +4 | 9 |
| 78 | PtPlatino | +2, +4 | +2, +4 | 10 |
| 79 | AuOro | +3, +1 | +1, +3 | 11 |
| 80 | HgMercurio | +2, +1 | +1, +2 | 12 |
| 81 | TlTallio | +1, +3 | +1, +3 | 13 |
| 82 | PbPiombo | +2, +4 | +2, +4 | 14 |
| 83 | BiBismuto | +3 | +3, +5 | 15 |
| 84 | PoPolonio | +4, +2 | −2, +2, +4 | 16 |
| 85 | AtAstato | −1, +1 | −1, +1, +3, +5, +7 | 17 |
| 86 | RnRadon | nessuno | 0 | 18 |
| 87 | FrFrancio | +1 | +1 | 1 |
| 88 | RaRadio | +2 | +2 | 2 |
| 89 | AcAttinio | +3 | +3 | f |
| 90 | ThTorio | +4 | +4 | f |
| 91 | PaProtoattinio | +5 | +4, +5 | f |
| 92 | UUranio | +6, +4 | +3, +4, +5, +6 | f |
| 93 | NpNettunio | +5 | +3, +4, +5, +6 | f |
| 94 | PuPlutonio | +4 | +3, +4, +5, +6 | f |
| 95 | AmAmericio | +3 | +3, +4, +5, +6 | f |
| 96 | CmCurio | +3 | +3 | f |
| 97 | BkBerkelio | +3 | +3, +4 | f |
| 98 | CfCalifornio | +3 | +3 | f |
| 99 | EsEinsteinio | +3 | +3 | f |
| 100 | FmFermio | +3 | +3 | f |
| 101 | MdMendelevio | +3 | +2, +3 | f |
| 102 | NoNobelio | +2, +3 | +2, +3 | f |
| 103 | LrLaurenzio | +3 | +3 | f |
| 104 | RfRutherfordio | +4 | +4 | 4 |
| 105 | DbDubnio | +5 | +3, +4, +5 | 5 |
| 106 | SgSeaborgio | +6 | 0, +3, +4, +5, +6 | 6 |
| 107 | BhBohrio | +7 | +3, +4, +5, +7 | 7 |
| 108 | HsHassio | +8 | +2, +3, +4, +5, +6, +8 | 8 |
| 109 | MtMeitnerio | nessuno | +1, +3, +4, +6, +8, +9 | 9 |
| 110 | DsDarmstadtio | nessuno | 0, +2, +4, +6, +8 | 10 |
| 111 | RgRoentgenio | nessuno | −1, +1, +3, +5 | 11 |
| 112 | CnCopernicio | nessuno | 0, +1, +2 | 12 |
| 113 | NhNihonio | nessuno | — | 13 |
| 114 | FlFlerovio | nessuno | 0, +1, +2, +4, +6 | 14 |
| 115 | McMoscovio | nessuno | +1, +3 | 15 |
| 116 | LvLivermorio | nessuno | −2, +2, +4 | 16 |
| 117 | TsTennesso | −1, +1 | −1, +1, +3, +5 | 17 |
| 118 | OgOganesson | nessuno | −1, 0, +1, +2, +4, +6 | 18 |
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Domande frequenti
Come si trova la carica di un elemento sulla tavola periodica?
Negli elementi principali si legge direttamente dal numero di gruppo. Il gruppo 1 forma ioni 1+, il 2 forma 2+ e il 13 forma 3+. All'altro estremo, il gruppo 17 forma 1−, il 16 forma 2− e il 15 forma 3−. Il gruppo 18, i gas nobili, non forma ioni. La regola funziona perché l'atomo acquista o perde qualunque delle due cose gli costi meno: svuotare il guscio esterno oppure completarlo.
Perché i metalli di transizione hanno più di una carica?
Perché i loro elettroni s esterni e i loro elettroni d interni hanno energie molto simili, quindi un metallo di transizione può cedere due, tre o più elettroni a seconda di ciò con cui reagisce. Il ferro forma sia Fe²⁺ sia Fe³⁺; il rame, sia Cu⁺ sia Cu²⁺. Questo spiega anche perché i loro composti sono così colorati: ogni stato di ossidazione assorbe lunghezze d'onda diverse.
Qual è la differenza tra carica e stato di ossidazione?
La carica ionica è una proprietà fisica reale di uno ione che esiste davvero: il Na⁺ ha effettivamente un elettrone in meno rispetto ai protoni. Lo stato di ossidazione è un espediente contabile: è la carica che un atomo avrebbe se tutti i legami del composto fossero completamente ionici. Negli ioni semplici i due numeri coincidono; nei composti covalenti, lo stato di ossidazione è una finzione utile più che una misura.
Quali elementi hanno carica zero?
Qualsiasi elemento nella sua forma elementare pura ha stato di ossidazione zero: il ferro metallico, l'ossigeno gassoso, lo zolfo solido. I gas nobili del gruppo 18 mantengono uno stato di ossidazione zero in quasi tutte le circostanze, perché il loro guscio esterno è già completo, anche se lo xeno e il kripton possono essere forzati a formare composti nelle condizioni giuste.