Influenza della coppia inerte sulla stabilità dei numeri di ossidazione
L’influenza della coppia inerte, fenomeno riscontrabile negli elementi più pesanti dei gruppi 13, 14, 15 e 16 della tavola periodica, è stato coniato da Nevil Sidgwick nel 1927. Questo effetto evidenzia come gli elettroni più esterni al nucleo siano fortemente attratti dallo stesso, riducendo la propensione alla ionizzazione o alla formazione di legami covalenti.
Una delle conseguenze principali di questa peculiarità è la maggiore stabilità dei numeri di ossidazione, che risultano due unità inferiori al massimo possibile per gli elementi di tali gruppi.
Gli elettroni di valenza ns^2, come ad esempio 5s^2 e 6s^2 degli elementi metallici, mostrano minor reattività e una maggiore resistenza alla ionizzazione. Elementi come indio, tallio, piombo, stagno, antimonio, e talvolta tellurio e polonio, presentano un numero di ossidazione più stabile, ridotto di due unità rispetto agli altri elementi del gruppo.
Pertanto, nonostante il numero di ossidazione più comune per il Gruppo 13 sia +3, il tallio, essendo l’elemento più pesante del gruppo, di solito mostra un numero di ossidazione più comune di +1. Questo comportamento è determinato non solo dalla carica nucleare effettiva ma anche da proprietà periodiche come il raggio atomico e l’energia di ionizzazione.
Ad esempio, l’andamento degli elementi del Gruppo 13 può essere osservato nella tabella che comprende la configurazione elettronica e le energie di ionizzazione. È evidente che l’energia di prima ionizzazione e la somma delle prime tre energie di ionizzazione diminuiscono per boro e alluminio, ma aumentano per gli elementi successivi. Ciò suggerisce che gli elettroni di gallio, indio e tallio, nonostante siano meno facilmente schermati dagli orbitali d e f, sono più difficili da ionizzare a causa di una maggiore attrazione nucleare.
