Siamo giunti al punto in cui possiamo iniziare a prevedere, seppur in termini generali, le proprietà degli elementi. Per esempio, un elemento del blocco s godrà di una energia di ionizzazione bassa, e questo vuol dire che i suoi elettroni esterni potranno esser ceduti con relativa facilità. È pertanto probabile che esso si comporterà da metallo reattivo (figura 1.52). Il fatto che l’energia di ionizzazione sia minima in fondo a ciascun gruppo e che gli elementi con tale caratteristica cedano con la massima facilità i propri elettroni fa sì che gli elementi pesanti cesio e bario reagiscano più vigorosamente di tutti gli altri del blocco s e debbano essere conservati al riparo dal contatto con l’aria e con l’acqua.

Gli elementi che occupano la regione sinistra del blocco p (figura 1.53), specialmente i più pesanti, hanno energia di ionizzazione sufficientemente bassa da manifestare alcune delle proprietà metalliche tipiche del blocco s. L’energia di ionizzazione dei metalli del blocco p è invece considerevolmente elevata, sicché essi risultano meno reattivi dei metalli del blocco s.

Gli elementi sulla destra del blocco p (eccetto i gas nobili) possiedono tutti affinità elettronica elevata, e tendono ad acquistare elettroni in modo da completare un livello. Fatta eccezione per tellurio e polonio, i membri dei gruppi 16/VI (figura 1.54) e 17/VII sono non metalli e danno origine, legandosi tra loro, a composti molecolari.

Gli elementi del blocco d sono tutti metalli (figura 1.55) e le loro proprietà sono una via di mezzo tra quelle del blocco s e quelle del blocco p, per tale ragione vengono anche definiti metalli di transizione (con l’eccezione dei metalli del gruppo 12). Dato che i metalli di transizione di uno stesso periodo differiscono fondamentalmente per il numero dei loro elettroni d e che questi ultimi risiedono negli strati interni, le proprietà si presentano assai simili.

Cedendo elettroni per formare un catione, un atomo di metallo d libera per primi i suoi elettroni s, esterni. La maggior parte dei metalli di transizione dà però vita a ioni di diverso stato di ossidazione, poiché gli elettroni d presentano energie simili che possono essere liberate in quantità variabili nel processo di formazione dei composti. Il ferro, per esempio, forma Fe²⁺ e Fe³⁺, il rame Cu⁺ e Cu²⁺.

La disponibilità di orbitali d e la similitudine dei raggi atomici tra i metalli del blocco d hanno conseguenze significative su molti aspetti della nostra vita. La disponibilità di orbitali d è in larga misura responsabile dell’attitudine catalitica dei metalli di transizione e dei loro composti, cioè della capacità di accelerare le reazioni senza consumarsi essi stessi, sfruttata particolarmente nell’industria chimica. Il ferro, per esempio, si usa per fabbricare l’ammoniaca, il nichel per trasformare gli oli vegetali in margarine, il platino per fabbricare l’acido nitrico, l’ossido di vanadio per fabbricare l’acido solforico, e i composti del titanio per produrre il polietilene. L’attitudine a costituire ioni di carica diversa ha grande importanza nel facilitare i mutamenti che si svolgono negli organismi. Per fare un esempio, il ferro è presente come ferro(II) nell’emoglobina, la proteina che trasporta l’ossigeno nel sangue dei mammiferi; il rame figura tra le proteine responsabili del trasporto degli elettroni e il manganese è presente nelle proteine responsabili della fotosintesi. La similitudine dei loro raggi atomici è inoltre in larga misura responsabile dell’attitudine dei metalli di transizione a costituire miscele note come leghe, importanti per esempio per la produzione dell’ampia varietà degli acciai che consentono le costruzioni e l’ingegneria moderne.

Concetto chiave

Gli elementi del blocco s sono tutti metalli reattivi che formano ossidi basici. Gli elementi del blocco p tendono ad acquistare elettroni costituendo livelli completi; essi vanno dai metalli ai semimetalli fino ai non metalli. Tutti gli elementi del blocco d sono metalli di proprietà intermedie tra quelle dei metalli del blocco s e quelle dei metalli del blocco p. Molti elementi del blocco d formano cationi di vario stato di ossidazione.