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Titolo: Tavola periodica moderna

Ho letto che nella tavola periodica moderna, gli elementi sono ordinati in 
base al numero di protoni e che non sarebbe corretto dire tramite il numero 
di elettroni.
C'è qualche ragione specifica ( storica?) visto che per un atomo neutro i 
due numeri si equivalgono ?
grazie 1000 


wrote:

Come giustamente dici per un atomo, che è neutro, elettroni e protoni
sono nello stesso numero e perciò sembrerebbe essere la stessa cosa.
Io suppongo che la ragione sia che mentre un atomo può essere
ionizzato o perdere/acquistare elettroni (ad es. in legami chimici),
senza che questo cambi la natura dell'elemento dal punto di vista
chimico/fisico, ciò non è vero per il numero di protoni nel nucleo,
che identifica l'elemento dal punto di vista chimico (non
necessariamente fisico poichè i vari isotopi hanno proprietà diverse).
Rob
"Qualcuno doveva aver calunniato Josef K. perchè una mattina, senza che avesse fatto nulla, venne arrestato."

 poichč i vari isotopi hanno proprietą diverse).
Non proprio, spec. per gli elementi piu' leggeri.
Ho trovato ad es. i seguenti dati per la costante di ionizzazione di
H2O e D2O: a 25 C, -log kw vale 14 (come ben noto) per H2O, ma circa
15 per D2O.
Cio' significa che il pH neutro in acqua pesante non e' 7, ma 7.5,
con tutte le conseguenze nei vari equilibri chimici, se consideri
soluzioni in D2O invece che in H2O.
 
-- 
Elio Fabri

    
E' vero, c'era un thread interessante tempo fa in cui si spiegava come
certe proprietà chimiche dell'acqua pesante siano diverse da quelle
dell'acqua per così dire normale.
Si citava anche un romanzo giallo che sfruttava la cosa.
Tuttavia si parlava solo dell'idrogeno. Ci sono differenze
significative anche per gli atomi successivi?


 significative anche per gli atomi successivi?
Non ne ho idea, e non saprei neppure dove trovare i dati, anche se mi
aspetto effetti via via piu' deboli al crescere della massa atomica.
Ti dico di piu': non ho neppure capito come mai ci sia un fattore 10
nella costante di ionizzazione fra H2O e D2O.
Potrebbe dipendere da una diversa energia di legame della molecola?
Dalla diversa costante dielettrica del liquido?
Da entrambe?
Se mi gira lo chiedero' in it.scienza.chimica.
 
-- 
Elio Fabri

Pur essendo chimico non sapevo della differenza della costante di
dissociazione dell'acqua pesante.
Comunque effettivamente ci sono effetti isotopici anche sulle reazioni
chimiche, quindi a rigore isotopi diversi hanno comportamenti chimici
diversi.
Questo però di solito riguarda la velocità delle reazioni non tanto
la
posizione di equilibrio e quindi la costante di dissociazione...
E' un effetto che si fa via via minore all'aumentare del peso atomico.
Provo a fare delle ipotesi, ma dovrei approfondire per cui prendetele
con cautela.
Da un punto di vista classico la massa di D+ è doppia rispetto a H+
quindi è naturale pensare che ci sia una specie di effetto di inerzia
chimica che in qualche modo renda più difficile la dissociazione e
la riassociazione.
Di fatto però è anche vero che se si inserisce dell'acqua pesante in
acqua normale la redistribuzione statistica del deuterio fra le
molecole
d'acqua è velocissima per effetto del legame idrogeno. Nell'acqua è
come se gli idrogeni fossero condivisi e scambiabili fra molecole
vicine.
Da un punto di vista quantistico non saprei che effetto possa avere
sull'equazione d'onda degli elettroni la presenza di un neutrone in
più nel nucleo. Di fatto l'equazione d'onda dell'elettrone dipende
dal potenziale elettrostatico che a sua volta dipende solo dalle
cariche non dalle masse...
E' anche vero però che gli spettri di emissione di idrogeno e deuterio
danno una linea alfa diversa (0.179 nm di differenza) e questa
proprietà
viene usata ad esempio per trovare spettroscopicamente la percentuale
di acqua pesante in acqua.
I livelli quantici quindi sono diversi, ma non riesco a capire proprio
perchè,
visto che l'hamiltoniano è lo stesso. Qui dovreste valutare voi
fisici...
L'acqua pesante si può separare per distillazione visto che bolle a
circa
un grado in più. Ma si ottiene di solito direttamente dal deuterio,
ottenuto
per distillazione criogenica dell'idrogeno.
Credo però che la maggior fonte di acqua pesante oggi sia la reazione
di
scambio con solfuro di idrogeno pesante:
H2O +HDS = HDO + H2S
che ha una costante di equilibrio di 2.32 a 32 °C, quindi pare che il
deuterio
abbia una maggiore affinità per l'acqua che per il solfuro di
idrogeno.
Chiaramente qui si ha una differenza di comportamento chimico, ma non
so proprio perchè, indagherò...

 Elio Fabri
Ciao
Patrizio

E infine: e dove si trova il solfuro di idrogeno pesante?
Ehm, non credo ci siano i giacimenti di solfuro di idrogeno pesante,
forse mi sono espresso male, ma il sito da cui ho tratto le info
parlava
di produzione di acqua pesante dal solfuro di deutrio...
Penso che una volta ottenuto il deuterio per distillazione criogenica
lo si faccia reagire con lo zolfo perchè la reazione diretta con
l'ossigeno
è piuttosto violenta e poi il solfuro di deuterio ottenuto venga fatto
reagire
come ho descritto.
Spero di averti risposto, mi sapresti dire cosa diavolo fa variare
la funzione d'onda dell'elettrone del deuterio rispetto a quello
dell'idrogeno, visto che hanno lo stesso hamiltoniano?

Devi scusarmi ma ho scritto una cosa inesatta, non è che il deuterio
non risuoni all'NMR ma risuona a frequenze molto lontane dalle zone
di interesse. E in questo senso si può benissimo usare acqua pesante
ma l'NMR di solito si fa su molecole organiche e non sempre queste
sono solubili in acqua, leggera o pesante che sia. Volendo si possono
anche usare solventi privi di qualsiasi forma di idrogeno.

 ...
Questo invece puo' dipendere solo dalle diverse masse, e lo spiegherei
col fatto che la spaziatura dei livelli di vibrazione e' diversa:
maggiore per H2, credo.
 
-- 
Elio Fabri

 maggiore per H2, credo.
Sul 'maggiore', non ho idea; la diversita' di spaziatura dei vibraz.
la intuivo, ma direi anche dei rotazionali perche', se ricordo bene,
dipende (anche) dal mom. di inerzia che, a sua volta, dipendera'
dalla massa ridotta.
Mi resta una curiosita': sapere, se possibile, in che senso va il
potenziale di ionizzazione. Mi spiego, la piccolissima diff. in piu'
in D vs H che avevo citato nel post prec., ad essere un po' scettici,
non potrebbe essere il risultato di un errore sperimentale?
Non mi rendo conto di quanto sia facile/difficile dedurre dall'eq.
di Schr. almeno la direzione di tali pot. all'aumento di m rid.:
dovrebbero crescere o diminuire? A naso direi la prima.


elettrone-deutone.
Interessante, quindi è un problema a due corpi.
Io pensavo che contasse solo la massa dell'elettrone
nella parte differenziale dell'hamiltoniano, visto che
l'equazione d'onda da trovare è dell'elettrone.
Quindi questa sarebbe un'approssimazione e
bisognerebbe usare la massa ridotta?

 bisognerebbe usare la massa ridotta?
C'e' un'interessante storia a questo proposito, in cui entrarono
Bohr, Fowler e altri dopo il 1913.
Prima della scoperta di Bohr era nota la legge empirica delle righe
spettrali dell'idrogeno, che Bohr interpreto' per mezzo dei livelli
quantizzati. Assumo che la formula sia ben nota.
In una stella (zeta Puppis) erano state scoperte delle righe
intermedie rispetto alla serie di Balmer dell'idrogeno, che venivano
attribuite a uno stato particolare dell'idrogeno stesso (il
"protoidrogeno")
Bohr ebbe l'idea di spiegarle come dovute all'elio ionizzato, il che
tornava bene ma non convinceva tutti (in particolare Fowler).
Allora Bohr si accorse dell'effetto della massa ridotta: i livelli per
n pari di He+ non coincidono esattamente con quelli di H, a causa
della diversa massa ridotta. E diede la formula per i due casi.
Le misure mostrarono che in effetti nello spettro dell'He+ erano
presenti delle righe _quasi_ coincidenti con quelle della serie di
Balmer dell'idrogeno, ma spostate della quantita' prevista.
 
-- 
Elio Fabri

 dovrebbero crescere o diminuire? A naso direi la prima.
Sorry: su questo non mi sento di pronunciarmi...
 
-- 
Elio Fabri

 Mi aspetto un fattore circa sqrt(2).
Il punto è proprio questo, la differenza nell'energia di dissociazione tra H2 e 
D2 può essere ben interpretata nell'ambito dell'approssimazione di Born-
Oppenheimer, ponendo
E(dissociazione) = E(legame) - EPZ
E(legame) nella curva di energia potenziale è la differenza di energia tra il 
minimo e l'energia del sistema quando i due atomi si trovano a distanza infinita 
(non interagenti). Questa grandezza sarà necessariamente uguale per H2 e D2.
L'energia di punto zero è invece differente per H2 e D2 
EPZ = (1/2)(h/2pi)(k/nu)^1/2
assumendo che la costante di forza sia uguale per H2 e D2 (in realtà per D2 è 
maggiore di circa lo 0,3%) si avrebbe dunque
EPZ(H2) = sqrt(2)×EPZ(D2)
essendo EPZ(H2) maggiore di EPZ(D2), si può così spiegare la minor energia di 
dissociazione per H2 rispetto a D2. La differenza di EPZ tra isotopomeri 
comporta anche effetti cinetici, per le molecole con gli isotopi più leggeri si 
avranno energie di attivazione inferiori.
Per quanto riguarda gli equilibri
2H2O <-> H3O+ + OH-  K=10^-14
2D2O <-> D3O+ + OD-  K=10^-15
per poter dire che la differente K possa essere spiegata con le differenti EPZ 
si dovrebbe ovviamente fare i conti (se interessa li posso fare), sono 
abbastanza confidente che sia così.