Gas nobili e alogeni

A temperatura ambiente il cloro è un gas, il bromo un liquido e lo iodio un solido, eppure tutti e tre stanno nella stessa colonna.

Le ultime due colonne della tavola stanno una accanto all'altra ma si comportano in modo opposto. Il gruppo 17, gli alogeni, comprende alcuni degli elementi più reattivi che si conoscano. Il gruppo 18, i gas nobili, alcuni dei meno reattivi. La differenza tra loro è un solo elettrone, e osservare quell'elettrone spiega buona parte della chimica.

Gas nobili: livelli completi

Elio, neon, argon, kripton, xeno e radon hanno il livello esterno completamente pieno: 2 elettroni per l'elio, 8 per gli altri. Un livello completo è una disposizione molto stabile. Gli atomi non hanno una forte tendenza a cedere, acquistare o condividere elettroni, quindi esistono come atomi singoli e non come molecole, e reagiscono solo in condizioni particolari. Lo xeno forma composti con fluoro e ossigeno, ma elio, neon e argon non formano alcun composto stabile in condizioni normali.

La bassa reattività li rende utili. L'argon costituisce quasi l'1% dell'aria e si usa per riempire le lampadine e per proteggere il metallo caldo durante la saldatura, perché non reagisce con il filamento incandescente né con il metallo fuso. L'elio è più leggero dell'aria e non brucia, ed è per questo che riempie i palloncini delle feste e i dirigibili al posto dell'idrogeno. Il neon si illumina di rosso-arancio quando lo attraversa l'elettricità, e da qui prendono il nome le insegne al neon.

Alogeni: manca un elettrone

Fluoro, cloro, bromo, iodio e astato hanno 7 elettroni esterni, uno in meno di un livello completo. Acquistando un solo elettrone ottengono la stessa disposizione del gas nobile accanto, perciò strappano elettroni agli altri atomi con avidità. Ecco perché hanno un'elettronegatività così alta e perché sono pericolosi come elementi puri. Il cloro gassoso attacca i polmoni; il fluoro reagisce con quasi tutto, perfino con il vetro. Il nome alogeno viene da parole greche che significano «generatore di sale», perché si combinano con i metalli formando sali come il cloruro di sodio.

Scendendo lungo il gruppo le molecole (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) diventano più grandi e più pesanti, e le forze tra loro aumentano. A temperatura ambiente fluoro e cloro sono gas, il bromo è un liquido rosso-bruno e lo iodio è un solido scuro che emette vapori viola. I punti di fusione di PubChem nel modello mostrano la salita: fluoro 53.53 K, cloro 171.65 K, bromo 265.95 K e iodio 386.85 K, cioè circa 114 °C. La reattività va nel verso opposto: il fluoro è il più reattivo e ogni alogeno sotto di lui è un po' meno avido di elettroni.

Domati dentro i composti, gli alogeni sono ovunque nella vita quotidiana. Il sale da cucina è cloruro di sodio. Piccole quantità di cloro si aggiungono all'acqua del rubinetto e delle piscine per uccidere i germi. Molti dentifrici contengono fluoruro, e il sale si vende spesso con iodio aggiunto, perché il corpo ha bisogno di un po' di iodio per produrre gli ormoni tiroidei. In ogni caso l'alogeno è presente come ione negativo o in un composto, non come pericoloso elemento puro.