Chimica generale - prima parte

Protone

Chimica generale Neutrone

Elettrone

Neutrino

Chimica generale studia la “materia ordinaria”

→ Antineutrino

Costituita da particelle elementari (P, N, e)

Caratteristiche: 1) punti dello spazio senza estensione

2) interagiscono tra di loro

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 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 gustificano con la teoria)

struttura generale dela materia ordinaria è di natura granulare (grumi = nuclei atomici attorno ai quali ci sono e delocalizzati)

→ La materia é tenuta insieme da e delocalizzati in più atomi

Il grosso della massa é contenuto nel nucleo che ha dimensione ~

La nube di elettroni ha dimensione ~

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

Sono detti nucleoni

Neutroni = sostanzialmente tengono insieme i protoni

- 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 idetifica 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 cartterizati dallo stesso simbolo

Esistono circa 90 elementi stabili perchè 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 ELETTROSATICA

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 dventano 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 nucleidi 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 uni stesso elemento generealmente in natura sono mescolati nelle stesse proporzioni

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 com 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 continene tante entità

elementari quanti sono gli atomi contenuti in 12g di

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

1 mole di oggetti = 1 Na di oggetti

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 relatà (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 = 1) ogni particella in movimento ha una lunghezza d’onda detta “ONDA DI MATERIA”

Costante di planck h = 6,676

Equazione di De Broglie

2) Impossibile avere conoscenza completa della realtà Principio di indeterminazione di Heisenberg

A livello microscopico è impossibile realizzare condizioni oprative 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 particellla classica, fermo, puntiforme e che proietti un campo elettrico

2) gli e interagiscono con il nucleo solo con interazione eletteromagnetica, sono leggerissimi e non spostano il nucleo

- La forza nucleo-elettrone è del tutto uguale alla forza elettrone-nucleo perchè 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) Da luogo alla formazione della caduta di

potenziale

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