Appunti prima lezione Chimica

Atomo

MASSA ATOMO = MASSA NUCLEO (PERCHE' E' CONCENTRATA QUI)

VOLUME ATOMO = NELL'AREA OCCUPATA DAGLI ELETTRONI

L'ATOMO PER INTERAGIRE CON GLI ALTRI ATOMI (ES. FORMARE LEGAMI) IMPIEGA GLI ELETTRONI

Fluorine

• atomic number: 9
• atomic weight: 18.998
• symbol: F
• electron configuration: [He]2s²2p⁵
• name: fluorine
• physical state at 20 °C (68 °F)

MASSA ATOMICA MEDIA

+ PROTONI 1,6726 × 10^-27 kg

○ NEUTRONI 1,6749 × 10^-27 kg

⊖ ELETTRONI 9,1094 × 10^-31 kg → ESTERNI, QUINDI SONO PERSI/ACQUISTATI NON SONO IN NUMERO COSTANTE

IL NUCLEO NON VARIA, ALLORA

N° P = N° E IN UN ATOMO NEUTRO

1_H¹ (1 PROT. + 0 NEUTR.)

2_H¹ (1 PROT. + 1 NEUTR.) → DEUTERIO, ISOTOPO DELL'IDROGENO

3_H¹ (1 PROT. + 2 NEUTR.) → TRIZIO

ATOMI DELLO STESSO ELEMENTO CHE HANNO ≠ NUMERO DI NEUTRONI

35_Cl 37_Cl

• 17 P 17 P
• 18 N 20 N
• 75% 25%

MASSA ATOMICA MEDIA

(35 × 0,75) + (37 × 0,25) = 35,5 u.m.a.

MASSA PESATA → NON ARITMETICA, TENGO CONTO DELL'ABBONDANZA

Atomo

Massa atomo = massa nucleo (perché è concentrata qui)

Volume atomo = nell'area occupata dagli elettroni

L’atomo per interagire con gli altri atomi (es. formare legami) impegna gli elettroni

Fluorine

• Atomic number: 9
• Atomic weight: 18.998
• Symbol: F
• Electron configuration: [He]2s²2p⁵
• Name: fluorine

Protoni: 1,6726 × 10^-27 kg

Neutroni: 1,6749 × 10^-27 kg

Elettroni: 9,1094 × 10^-31 kg

Esterni, quindi sono persi/acquistati; non sono in numero costante

Il nucleo non varia, allora N^P = N^E in un atomo neutro

Quindi il N^o di protoni ci suggerisce anche il N^o elettr.

¹H (1 prot. + 0 neutr.)

²H (1 prot. + 1 neutr.) → Deuterio, isotopo dell'idrogeno

³H (1 prot. + 2 neutr.) → Trizio

Atomi dello stesso elemento che hanno N^o differente di neutroni

Cl₃₅

Protoni: 17

Neutroni: 18, 75%

Cl₃₇

Protoni: 17

Neutroni: 20, 25%

Massa atomica media: (35 × 0.75) + (37 × 0.25) = 35.5 u.m.a.

Massa pesata → Non aritmetica, tengo conto dell'abbondanza

unità di massa atomica

1 u.m.a = 1,66 x 10^-24 g

u.m.a ¹⁄₁₂ della massa dell'isotopo ¹²C

N.B.

SI POTREBBE PENSARE

• MASSA DEL PROTONE 1,6726 x 10^-24 g
• MASSA DEL NEUTRONE 1,6749 x 10^-24 g
• MEDIA 1,6735 x 10^-24 g

TUTTAVIA: 1 u.m.a = 1,66 x 10^-24 g

6 PROTONI

6 NEUTRONI

FUSIONE NUCLEARE

UNIONE DI PARTICELLE PER CREARE UN NUOVO NUCLEO ATOMICO

¹²C + ENERGIA

MEDIA (N + P) ¹⁄₁₂ ¹²C

MASSA PERSA DURANTE LA FUSIONE E TRASFORMATA IN ENERGIA, SECONDO L'EQ DI EINSTEIN: E = MC²

V I E N E D A L F A T T O C H E L E P A R T I C E L L E VIENE DAL FATTO CHE LE PARTICELLE Q U A N D O QUANDO V A N N O VANNO A R I U N I R S I A RIUNIRSI A L L ' I N T E R N O ALL'INTERNO D E L DEL N U C L E O NUCLEO, P E R D O N O , PERDONO, U N A UNA P I C C O L A PICCOLA Q U A N T I T A ' QUANTITA' D I M A S S A : DI MASSA: DEFICIT DI MASSA

ENERGIA IN CUI SI E' TRASFORMATA LA MASSA PERSA

MASSA PERSA

VELOCITA' DELLA LUCE NEL VUOTO

Elementi

(ESISTENTI IN NATURA SONO 90)

IL PIU' ABBONDANTE SULLA TERRA → FERRO

(OSSIGENO NELLA CROSTA TERRESTRE)( AZOTO NELL'ARIA )

NELL'UNIVERSO H E He

Stabilità nei nuclei atomici

ENERGIA CON CUI LE VARIE PARTICELLE SONO LEGATE NEL NUCLEO

PRENDO UN NUCLEO CI BUTTO ENERGIA, TANTO DA ROMPERLO E SEPARARELE PART. CHE LO COSTITUISCONO.

DIVIDO LA QUANTITÀ DI E, CHE HO USATO, PER IL N° DI PARTICELLE CHEHO SEPARATO → ENERGIA MEDIA DI LEGAME PER NUCLEONE

MAGGIOR ENERGIA PIU' È STABILE IL NUCLEO

E_L (MeV/nuc)

F.N.

• Possiamo ottenere energia nucleare
• Sia mettendo insieme nuclei piu' piccoli in nuclei piu' grossi
• Sia rompendo nuclei piu' grandi per ottenerne di piu' piccoli

→ Fusione nucleare

* Rompo il nucleo di uranio, in nuclei piu' piccoli

→ Vado verso una situazione piu' stabile = a minor contenuto di energia

Quella in eccesso viene emessa e utilizzata

fusione nucleare nelle stelle

La fusione nucleare

Idrogeno

Radiazione gamma

Deuterio

Idrogeno

Elio-3

Elio-3

Elio-4

Idrogeno

(Si ricomincia)

Stabile

Non stabile

In Z si trasforma in N emettendo una particella positrone e⁺

la fusione nucleare artificiale

nei reattori a fusione nucleare

Deuterio H-2

1 protone1 neutrone

Elio -4

2 protoni2 neutroni

Trizio H-3

1 protone2 neutroni

energia

neutrone libero

Questo processo non si utilizza nella pratica: costoso e dispendioso.Costringere i due nuclei ad avvicinarsi per fondersi(→ fornendo molta energia all’inizio, temp. di milioni di gradi)non c’è materiale che regga per contenere questa fusione.Devo quindi generare c.magnetici per isolarla, serve molta energia.

come produciamo noi energia nucleare

E’ basata sull’instabilitá di ²³⁶U

Se c'è una massa di uranio sufficiente(massa critica) → esplosione/incidente nucleare(reazione che non posso controll.)Nelle centrali controllata es con il berilio

Nucleo di uranio 235

Energia liberata

Fissione

(E così via)reaz. a catena

Radioattività

Principali forme di radiazione

• Radiazione α
• Radiazione β
• Radiazione γ

DEF: Emissione da parte di un nucleo di energia/particelle

• α Rilascio da parte di un nucleo di una particella di nucleo
  • Poco penetranti
  • Grossi di massa e molto carichi
  • Interagiscono molto con la materia e quindi le fermo facilmente
• β Cariche negativ. Corrispondono al rilascio di un e
  • Cariche ma non di grossa massa
  • Poco più penetranti
• γ Radiaz. elettromagnetiche ad alta energia
  • Molto penetranti

2H₂ + O₂ → 2H₂O

1 mole = 6,023 × 10²³ oggetti (es. atomi)

Fe 55,845 ^uma/_atomo • 1,66 × 10^-24 g/uma = 9,27 × 10^-23 g/_{atomo Fe}

9,27 × 10^-23 g/_{atomo Fe} • 6,023 × 10²³ _{atomo Fe/mole} = 55,85 g/_mole

Dovendo far reagire F con S per formare FeS occorrerà prendere in ugual numero atomi di Fe e di S da far reagire: a quanti grammi corrispondono se si vuole ottenere 1mol di prodotto?

La reazione è Fe + S → FeS

1 mole di Fe ha massa 55,845 g → 1 mole di FeS 87,909 g

1 mole di S ha massa 32,064 g  

N.B. Massa Molare = somma masse atomiche degli atomici che costituiscono un certo composto

ma cosa succede se facciamo reagire 1g di Fe con 1g di S

1g Fe / 55,845 _g/mole = 0,0179 mol Fe

1g S / 32,064 _g/mole = 0,031 mol S

1g S contiene più atomi di 1g Fe contiene un numero maggiore di moli

Fe + S → FeS

0,0179 0,031 0,0179

(IN QUANTITÀ UGUALI)

SI FORMANO 0,0179 mol × 87,909 g/mol = 1,58 g FeS

0,031 mol S INIZIALI - 0,0179 mol S REAGITE =

0,013 mol S RESIDUE × 32,064 g/mol = 0,42 g AVANZATE

NON HANNO PIÙ Fe CON CUI REAGIRE

e se facciamo reagire 1g di Fe con 1g di S per formare un composto diverso, Fe₂S₃? In questo caso la reazione si scrive 2Fe + 3S → 1Fe₂S₃

2 : 3 = 0,0179 : X

X = 0,0268

L’AGENTE LIMITANTE È ANCORA IL FERRO

0,0179 mol Fe REAGISCONO 0,0268 mol S → 0,0090 mol Fe₂S₃

(IN PARTI UGUALI) 0,0179 : 2

(2 ATOMI Fe + 3 ATOMI S)

(55,845 × 2 + 32,074 × 3) = 207,88 g/mol

0,0090 mol Fe₂S₃ × 207,88 g/mol = 1,87 g Fe₂S₃ MASSA MOLARE

(0,031 - 0,0268) mol × 32,064 g/mol = 0,31 g

AVANZANO

(MENO MOLI MA PESANO DI PIÙ)