Relazione diagonale

Alcune coppie di elementi del secondo e del terzo periodo della Tavola periodica diagonalmente adiacenti mostrano un’analogia nelle proprietà chimiche e chimico-fisiche detta relazione diagonale. Infatti il Litio appartenente al Gruppo 1A del secondo periodo mostra analogie con il Magnesio appartenente al Gruppo 2° del terzo periodo così come il Berillio con l’Alluminio e il Boro con il Silicio:

Tale effetto si giustifica tenendo conto del fatto che, ad esempio, il raggio atomico diminuisce da sinistra a destra lungo un periodo e dal basso verso l’alto lungo un gruppo e analoghe considerazioni possono essere fatte per le altre proprietà periodiche. Considerando quindi elementi che si trovano lungo una diagonale tali effetti agiscono in modo opposto. Ad esempio il Litio ha un raggio atomico di 145 pm molto minore rispetto a quello del sodio appartenente allo stesso gruppo che è di 180 pm. L’elemento diagonale rispetto al Litio è il Magnesio il quale ha un raggio atomico di 150 pm molto più vicino al Litio di quanto non lo sia quello del Sodio. Tali similitudini vengono riscontrate in comportamenti chimici e chimico-fisici.

A titolo di esempio consideriamo il comportamento anomalo del Litio rispetto agli altri elementi del Gruppo 1A e le analogie con il magnesio. Il Litio presenta un raggio atomico piccolo rispetto agli altri elementi del Gruppo e un potere polarizzante dato dal rapporto tra la carica ionica e il quadrato del raggio ionico molto più alto di quello degli elementi del Gruppo.

Il Litio mostra pertanto analogie comportamentali simili a quelle del magnesio.

A causa della natura covalente i cloruri di litio e magnesio sono deliquescenti e solubili in alcol e piridina contrariamente ai cloruri degli altri elementi del gruppo.

I fluoruri e i fosfati di litio e magnesio sono poco solubili in acqua contrariamente ai fluoruri e ai fosfati degli altri elementi del gruppo.

Il litio e il magnesio, riscaldati all’aria, formano monossidi mentre gli altri metalli alcalini formano perossidi e superossidi:

4 Li + O₂ → 2 Li₂O

2 Mg + O₂ → 2 MgO

Il litio e il magnesio, riscaldati in presenza di azoto danno luogo alla formazione di nitruri:

6 Li + N₂ → 2 Li₃N

3 Mg + N₂ → Mg₃N₂

Entrambi i nitruri in presenza di acqua danno ammoniaca:

Li₃N + 3 H₂O →  3 LiOH + NH₃

Mg₃N₂ + 6 H₂O →  3 Mg(OH)₂ + 2 NH₃

I carbonati, gli idrossidi e i nitrati di litio e magnesio, per riscaldamento danno luogo a una reazioni di decomposizione con formazione dei rispettivi ossidi:

Li₂CO₃ → Li₂O + CO₂

MgCO₃ → MgO + CO₂

2 LiOH → Li₂O + H₂O

Mg(OH)₂ → MgO + H₂O

4 LiNO₃ → 2 Li₂O + 4 NO₂ + O₂

2 Mg(NO₃)₂ → 2 MgO + 4 NO₂ + O₂

I carbonati e gli idrossidi degli altri metalli alcalini invece non danno luogo a decomposizione mentre i nitrati si trasformano, in condizioni analoghe, in nitriti:

2 NaNO₃ → 2 NaNO₂ + O₂