Appunti seconda lezione Chimica

Elettroni

Moto elettroni nell'atomo → Si fa reagire l'atomo con qualcosa di simile all'elettrone → onda elettromagnetica.

Lunghezza d'onda e frequenza

Lunghezza d'onda (m) λ.

Frequenza d'onda (s^-1 = Hz) ν.

Distanza tra 2 punti massimi successivi.

Quante onde passano in un punto in una certa unità di tempo.

Inversamente prop. → Tanto è più lunga un'onda tanto meno ce ne passano nel punto nell'unità di tempo.

λ ν = c.

Costante (velocità della luce nel vuoto) (m ⋅ s^-1).

Elettroni

Moto elettroni nell'atomo → Si fa reagire l'atomo con qualcosa di simile all'elettrone → Onda elettromagnetica.

Lunghezza d'onda e frequenza

Lunghezza d'onda (m) λ.

Frequenza d'onda (s^-1 = Hz) ν.

Distanza tra 2 punti massimi successivi.

Una oscillazione (la frequenza è il numero di oscillazioni al secondo).

Quante onde passano in un punto in una certa unità di tempo.

Inversamente prop. → Tanta è più lunga un'onda tanto meno ce ne passano nel punto nell'unità di tempo.

λ ν = c (m ⋅ s^-1).

Costante (velocità luce nel vuoto).

Frequenza è direttamente proporzionale all'energia della radiazione.

E = hν.

6,63 × 10^-34 Costante di Planck.

Spettro elettromagnetico

Radiazioni elett. (in base alla λ d’onda).

• Energia sempre maggiore.
• Freq. maggiore onde corte.
• Associata all’emissione di calore.
• Onde lunghe freq. bassa.

Ristretto campo di onde visibili all’occhio sensibile ^(10-6).

Luce violetta.

400 nm = 4 × 10^-7 m.

ν = c/λ.

(3 × 10⁸ m/s) / (4 × 10^-7 m) = 7,5 × 10¹⁴ s^-1.

E = hν = 6,63 × 10^-34 J·s · 7,5 × 10¹⁴ s^-1 = 5 × 10^-19 J.

Per 1 mole di fotoni.

5 × 10^-19 J/fotone × 6,02 × 10²³ fotoni/mole = 3 × 10⁵ J/mol = 300 kJ/mol.

E di un medio legame chimico.

Radiazioni emesse dagli oggetti

Gli oggetti emettono delle proprie radiazioni in quanto costituiti da atomi e quindi particelle cariche e in movimento.

Purché non abbiano T = 0 ↘︎ all'↑ temperatura.

(Non visibile agli occhi → infrarossi).

↑ T ↓ T es. motore macchina.

Il colore di una sorgente di luce incandescente dipende dalla temperatura.

↑ Intensità dal numero di fotoni (es.).

In modo da separare le lunghezze d'onda e identificarle.

Ha assorbito alcune λ d'onda → corrispondono all'energia interna del Sole.

Varie λ d'onda, ma trattini neri quelle non passate.

Fornisco energia in altro modo, termica o elettrica.

Lui stesso emette energia con le stesse λ d'onda (emettendo solo quelle precedentemente assorbite).

Dipendono dai livelli energetici degli elettroni all'interno.

Teoria quantica

Atomi e molecole possono esistere solo in certi stati energetici. Quando un atomo o una molecola cambia stato, assorbe o emette una quantità di energia esattamente uguale a quella necessaria per raggiungere l'altro stato.

Livelli energetici → quantizzati.

L'energia che un e^- può avere, nel suo moto intorno al nucleo, può avere solo determinati valori → livelli energetici possibili all'interno di un dato atomo (es. H).

Minore contenuto energetico → più stabile → maggior numero di e^-.

Eq. di de Broglie λ = ^h/_mv (corrisp. onda-particella).

Interferenza

Si sommano quindi si ottiene un'onda più grande.

Onde fuori fase si sottraggono: risultato l'onda sparisce.

N.B. L'e^-:

• Si muove come un'onda.
• Ha livelli energetici quantizzati.

Principio di indeterminazione

Il prodotto degli errori commessi nel misurare la posizione di una particella e la sua quantità di moto non può essere:

Inferiore a ^h⁄_4π.

Avremo sempre imprecisione nel misurare posizione e velocità.

Δx Δp ≥ ^h⁄₂.

Equazione di Schrödinger

Eq. differenziale.

Natura ondulatoria delle particelle.

Princ. di indeterminazione di Heisenberg.

Valori di E permessi per gli e- in movimento attorno al nucleo.

È espressa in funzione delle 3 coordinate spaziali X, Y, Z.

Descrive la forma di spazio della zona in cui l'e- si muove.

Funz. d'onda ψ (orbitali).

ψ² = densità di probabilità.

Orbitale 1s

Vicino al nucleo alta prob. di trovare un e-.

Considero una retta trasversale: la densità elettronica diminuisce all’aumentare della distanza dal nucleo.

Considero strati sferici concentrici: la probabilità radiale rappresenta la densità elettronica in uno strato sferico.

ψ² esprime la probabilità che l’elettrone sia in un particolare punto dello spazio.

Orbitali 2s

Densità di prob.

Densità di prob. radiale.

Maggior prob. di trovare l'e^- è più distante rispetto all'1s.

Max densità.

Ψ simm. rispetto al nucleo, è sempre positiva.

Presi 2 punti a distanza uguale in versi opposti rispetto al nucleo la funz. ha lo stesso valore.

Orbitali p

Orbitale p.

Nucleo al centro (incontro degli assi).

Andamento: vicino al nucleo densità di prob nulla.

La funz. d'onda Ψ è antisimmetrica rispetto al nucleo.

Presi 2 punti a distanza uguale in versi opposti rispetto al nucleo la funz. ha lo stesso valore ma segno opposto.

Configurazioni elettroniche

H 1s¹.

He 1s².

1 solo orbitale s all’interno 1 e^-.

Li 1s² 2s¹.

Be 1s² 2s².

B [He] 2s² 2p¹.

C 2s² 2p².

N 2s² 2p³.

O 2s² 2p⁴.

F 2s² 2p⁵.

Na [Ne] 3s¹.

N 2s² 2p⁶.

Elettroni.

Berilio Litio.

Ossig. Boro.

Fluoro Carb.

Neon Azoto.

2px 2py 2pz 2s.

Neon → ottetto completo → gas nobile.

Stesso verso.

Es. Atomo N (Z=7, 1s² 2s² 2p³).

Es. Atomo C (Z=6, 1s² 2s² 2p²).