Chimica generale - prima parte

Protone

Chimica generale Neutrone Elettrone Neutrino.

Chimica generale

Chimica generale studia la “materia ordinaria” → Antineutrino. Costituita da particelle elementari (P, N, e).

Caratteristiche

• Punti dello spazio senza estensione.
• Interagiscono tra di loro.

Interazioni fondamentali

Interazioni fondamentali → interazione forte (tiene insieme i nuclei).

Interazione debole (trasforma una particella in un’altra es. radioattività).

Interazione elettromagnetica (tiene insieme la materia).

Interazione gravitazionale (tiene insieme l’universo).

Lo scambio avviene grazie alla particella mediatrice (particella sovrapponibile, a differenza di quella elementare che non lo è).

Massa, carica elettrica e diametro

Massa Carica elettrica Diametro (Kg) (C) (m).

Costituenti della materia ordinaria protone → Neutrone Elettrone Neutrino.

Le proprietà base della materia ordinaria sono “dati di fatto” (vanno presi così come sono, non si giustificano con la teoria).

Struttura generale della materia ordinaria è di natura granulare (grumi = nuclei atomici attorno ai quali ci sono e delocalizzati) → La materia è tenuta insieme da e delocalizzati in più atomi.

Il grosso della massa è contenuto nel nucleo che ha dimensione ~.

La nube di elettroni ha dimensione ~.

Atomi diversi “comunicano” attraverso gli elettroni più esterni (che fanno la chimica).

Sono detti nucleoni.

Neutroni = sostanzialmente tengono insieme i protoni.

Nucleo

Nucleo tenuti insieme da intensissime forze di legame.

Protoni = conferiscono la carica elettrica al nucleo.

A e Z sono i parametri nP = numero atomico Z che identifica la natura chimica dell’atomo.

Gli e sono “diretti” dal campo fondamentali dell’atomo elettrico del nucleo n P+N = numero di massa (A).

Atomi con Z = sono classificati come atomi dello stesso elemento e caratterizzati dallo stesso simbolo.

Esistono circa 90 elementi stabili perché P e N sono tenuti insieme nel nucleo dalla forza nucleare forte (ha un raggio d’azione piccolissimo per cui P e N si attraggono solo se si toccano).

I P si respingono tra loro a seguito della repulsione elettrostatica.

La forza nucleare forte agisce tra P-P, P-N, N-N (alla condizione che le particelle si tocchino direttamente).

Il P1 interagisce solo con 4, 2, 3, mentre 5, 6, 7 non li sente, viene però respinto da tutti i P disponibili (4, 6).

Repulsione elettrostatica

Repulsione elettrostatica.

Ciascun P è stabilizzato solo dai primi vicini, ma respinto da tutti nel nucleo ci stanno al massimo circa 90 P.

Processo radioattivo = Se nel nucleo ci sono troppi N questi si disgregano e diventano P.

Nel nucleo gli N sono stabili se sono liberi (se non ci sono abbastanza P nelle vicinanze) si disintegrano se ci sono troppi P.

Nuclide = famiglia di nuclei atomici con stesso numero di P e N.

Rappresentazione.

Esempio:

Isotopi = più nuclidi dello stesso elemento con Z= ma A= (ossia stesso numero atomico (da cui dipendono identità e proprietà ma diversa massa (varia il numero di N dentro al nucleo)).

Hanno stesse proprietà elettroniche trovandosi gli E nello stesso campo elettrico, simili proprietà chimiche e proprietà nucleari completamente =.

I diversi isotopi di uno stesso elemento generalmente in natura sono mescolati nelle stesse proporzioni.

Massa di un atomo

Massa di un atomo = può essere espresso in unità di massa atomica (es. un atomo di C pesa 12 u.m.a.

1 u.m.a = 1,6606 Kg Espresso con la 12° parte della massa dell’isotopo.

Peso atomico (P.a) = peso di 1 mole di atomi estratti a caso dalla crosta terrestre.

Es: peso atomico Cl = 55,45 (valore che dipende dalla “miscela isotopica naturale”) = circa in tutto il globo.

Peso molecolare = Pesi atomici degli atomi che formano la molecola = dagli altri pianeti.

Esempio: molecola di H O.

Mole = misura di una quantità di sostanza. 1 mole è la quantità di una determinata sostanza che contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi contenuti in 12g di.

Se metto insieme un numero di Avogadro (Na = 6,022 oggetti/mole) di atomi di C, il sistema risultante pesa 12g.

1 mole di oggetti = 1 Na di oggetti.

Esercizio

Esercizio Dato il glucosio determinare la % in massa degli elementi che lo costituiscono.

Sapendo che un certo composto ha peso molecolare 180,162, 40,01% di C, 6,71% di H e 53,28% di O trova la formula molecolare del composto.

Meccanica quantistica

Meccanica quantistica = modello che descrive la realtà (micro/macroscopica).

Descrive il modello microscopico, non descrivibile dalla fisica classica.

Nell’universo ci sono particelle e particelle mediatrici (che mediano le interazioni.

Fisica classica = corpi, radiazioni elettromagnetiche.

Fisica quantistica = diffrazione degli elettroni ed effetto fotoelettrico.

Caratteristiche quantistiche

• Ogni particella in movimento ha una lunghezza d’onda detta “onda di materia”.

Costante di Planck h = 6,676.

Equazione di De Broglie.

• Impossibile avere conoscenza completa della realtà Principio di indeterminazione di Heisenberg.

A livello microscopico è impossibile realizzare condizioni operative in cui siano contemporaneamente trascurabili sia le indeterminazioni sulle misure della posizione che della velocità.

Distribuzione degli elettroni intorno agli atomi

È un’applicazione della meccanica quantistica.

Assunzioni = 1) il nucleo sia una particella classica, fermo, puntiforme e che proietti un campo elettrico.

2) Gli e interagiscono con il nucleo solo con interazione elettromagnetica, sono leggerissimi e non spostano il nucleo.

• La forza nucleo-elettrone è del tutto uguale alla forza elettrone-nucleo perché questi si attirano con una forza uguale e contraria.
• La massa e massa nucleo, essendo F=ma, è necessario che l’accelerazione del nucleo sia piccolissima, quasi nulla per far venire l’equazione Fe-n=Fn-e, di conseguenza il nucleo è in leggerissimo movimento ma noi lo consideriamo fermo per semplificare.

Caso più semplice = atomo di idrogeno in una sola dimensione spaziale.

(Intensità del campo elettrico prodotto dal protone) Dà luogo alla formazione della caduta di potenziale.

Nucleo e protone coincidono. Si osserva che il potenziale elettrico aumenta enormemente vicino al