Come detto sopra, la proprietà chimica caratteristica di un atomo di metallo è di perdere uno o più dei suoi elettroni per formare uno ione positivo. Tuttavia, alcuni metalli perdono elettroni molto più facilmente di altri. In particolare, il cesio (Cs) può cedere il suo elettrone di valenza più facilmente del litio (Li). Infatti, per i metalli alcalini (gli elementi del gruppo 1), la facilità di cedere un elettrone varia come segue: Cs > Rb > K > Na > Li con Cs il più probabile, e Li il meno probabile, a perdere un elettrone. Scendendo nel gruppo, i metalli diventano più propensi a perdere un elettrone perché l’elettrone rimosso si trova sempre più lontano dal nucleo positivo. Cioè, l’elettrone perso da Cs per formare Cs+ si trova ad una distanza molto maggiore dal nucleo positivo attraente – ed è quindi più facile da rimuovere – rispetto all’elettrone che deve essere rimosso da un atomo di litio per formare Li+. La stessa tendenza si vede anche tra gli elementi del gruppo 2 (i metalli alcalino-terrosi); più in basso nel gruppo risiede il metallo, più è probabile che perda un elettrone.
Come i metalli variano un po’ nelle loro proprietà, così fanno i non metalli. Come regola generale, i metalli più chimicamente attivi appaiono nella regione in basso a sinistra della tavola periodica, mentre i non metalli più chimicamente attivi appaiono nella regione in alto a destra. Le proprietà dei semimetalli, o metalloidi, si trovano tra quelle dei metalli e dei non metalli.
L’energia di ionizzazione di un elemento è l’energia richiesta per rimuovere un elettrone da un singolo atomo. Qui M(g) rappresenta un metallo allo stato di vapore.
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Gli atomi di metallo perdono elettroni rispetto agli atomi non metallici perché i metalli hanno tipicamente energie di ionizzazione relativamente basse. I metalli in fondo a un gruppo perdono elettroni più facilmente di quelli in cima. Cioè, le energie di ionizzazione tendono a diminuire andando dall’alto verso il basso di un gruppo. I non metalli, che si trovano nella regione destra della tavola periodica, hanno energie di ionizzazione relativamente grandi e quindi tendono a guadagnare elettroni. Le energie di ionizzazione generalmente aumentano andando da sinistra a destra attraverso un dato periodo. Così, gli elementi che appaiono nella regione in basso a sinistra della tavola periodica hanno le energie di ionizzazione più basse (e sono quindi i metalli più chimicamente attivi), mentre gli elementi che appaiono nella regione in alto a destra della tavola periodica hanno le energie di ionizzazione più alte (e sono quindi i non metalli più chimicamente attivi).
Come detto sopra, quando un elemento non metallico reagisce con un elemento metallico, gli elettroni sono trasferiti dagli atomi del metallo agli atomi del non metallo, formando ioni positivi (cationi) e ioni negativi (anioni), rispettivamente. Questo produce un composto ionico. Per esempio, il litio e il fluoro (F) reagiscono per formare il fluoruro di litio (LiF), che contiene ioni Li+ e F-.
Al contrario, quando due elementi non metallici reagiscono, gli atomi si uniscono per formare molecole condividendo gli elettroni. I legami formati dalla condivisione di elettroni tra gli atomi sono chiamati legami covalenti. Gli elettroni sono condivisi piuttosto che trasferiti, perché i due atomi non metallici hanno poteri attrattivi comparabili per gli elettroni nel legame. Per esempio, il gas fluoro è costituito da molecole F2 in cui gli atomi di fluoro sono legati insieme condividendo una coppia di elettroni, uno per ogni atomo. Inoltre, idrogeno e fluoro reagiscono per formare fluoruro di idrogeno, che contiene molecole HF. Gli atomi di idrogeno e fluoro sono legati insieme da una coppia di elettroni, un elettrone contribuito dall’atomo di idrogeno e uno dall’atomo di fluoro. Anche se gli elettroni sono condivisi tra gli atomi di idrogeno e di fluoro, in questo caso non sono condivisi equamente. Ciò è chiaro dal fatto che la molecola HF è polare; l’atomo di idrogeno ha una parziale carica positiva (δ+), mentre l’atomo di fluoro ha una parziale carica negativa (δ-): H-F
δ+ δ- (In questo esempio il simbolo δ sta per un numero minore di uno). Cioè, il fluoro ha una maggiore affinità per gli elettroni condivisi rispetto all’idrogeno. Questo porta ad un legame covalente polare.
La capacità di un atomo di attrarre gli elettroni condivisi con un altro atomo è chiamata la sua elettronegatività. Le elettronegatività relative dei vari atomi possono essere determinate misurando le polarità dei legami che coinvolgono gli atomi in questione. Il fluoro ha il più grande valore di elettronegatività (4,0, secondo la scala di Pauling), e il cesio e il francio hanno i valori più piccoli (0,79 e 0,7, rispettivamente). In generale, gli atomi non metallici hanno elettronegatività più alta degli atomi metallici. Nella tavola periodica, l’elettronegatività tipicamente aumenta spostandosi attraverso un periodo e diminuisce scendendo di gruppo. Quando elementi con elettronegatività molto diverse (come fluoro e cesio) reagiscono, uno o più elettroni sono trasferiti per formare un composto ionico. Per esempio, cesio e fluoro reagiscono per formare CsF, che contiene ioni Cs+ e F-. Quando atomi non metallici con diversa elettronegatività reagiscono, formano molecole con legami covalenti polari.
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Un’altra importante proprietà atomica è la dimensione atomica. Le dimensioni degli atomi variano; gli atomi generalmente tendono a diventare più grandi scendendo lungo un gruppo sulla tavola periodica e più piccoli andando da sinistra a destra attraverso un periodo.
Si tratta di un’altra importante proprietà atomica, la dimensione degli atomi.