Ripasso finale Chimica per l'esame di teoria

Ripasso chimica per l’esame

Lezione 1, 2, 3 argomenti: concetti di base e configurazione elettronica

1. Gli stati principali della materia sono 3: solido, liquido e gas. Oltre a queste fasi ci sono altre fasi che sono fasi intermedi o secondarie come il plasma, superfluido, colloidale ecc...

2. L'unità di misura è uno strumento che viene utilizzato per descrivere le sostanze in generale. Il sistema internazionale (SI) è il sistema internazionale utilizzato per misurare le sostanze.

3. Nell’atomo il numero dei protoni (+) è uguale al numero degli elettroni, così l’atomo è in fase detta equilibrio chimico, altrimenti l’atomo non è stabile e quindi tende a alcuni fenomeni per stabilizzarsi come le reazioni chimiche oppure la radioattività.

4. Il numero atomico: è il numero dei protoni all’interno del nucleo.

5. Il numero di massa: è la somma del numero dei neutroni e quella dei protoni.

6. Un atomo perde un elettrone diventa ione positivo (+), in questo caso si chiama catione.

7. Un atomo acquisisce un elettrone diventa ione negativo (-), in questo caso si chiama anione.

8. La radioattività, o decadimento radioattivo, è un insieme di processi.

La radioattività

La radioattività significa fisico-nucleari attraverso i quali alcuni nuclei atomici instabili o radioattivi (radionuclidi) decadono (trasmutano), in un certo lasso di tempo detto tempo di decadimento, in nuclei di energia inferiore. In semplici parole diminuire nel tempo il numero delle particelle per diventare un altro atomo di grandezza minore ma con più stabilità.

Gli isotopi: sono gli atomi che possiedono stesso numero atomico (protoni), ma una diversa massa atomica.

9. Quindi varia il numero dei neutroni, di conseguenza due isotopi hanno: le stesse proprietà fisiche ma diverse proprietà chimiche.

10. Thomson scopre l’elettrone, Rutherford scopre che l’atomo è quasi vuoto, Bohr scopre che gli elettroni viaggiano attorno il nucleo, Schrödinger scopre la struttura dell’atomo.

11. La radioattività e il decadimento sono legati al tempo di dimezzamento:

• Ad atomi con alta attività di radioattività corrispondono alti tempi di dimezzamenti.
• Ad atomi con bassa attività di radioattività corrispondono bassi tempi di dimezzamenti.

12. Il tempo di dimezzamento: è un parametro specificato ad ogni specie che gode di attività radioattiva, però in generale rappresenta il tempo in cui un certo numero di nuclidi radioattivi (X) si riducono a metà (X/2).

13. Dalle attività radioattiva vengono emesse delle particelle come alfa, beta e gamma, queste particelle per la loro alta energia di ionizzare e rompere i legami tra gli atomi riescono a penetrare nella materia con differenza però. Ad esempio alpha (la carta), beta (plastica), gamma (superficie di piombo), neutron (cemento) زز

14. A tale motivo sono state inventate scale per misurare le radiazioni:

• 1- Gray (Gy): per misurare la dose assorbita di radiazioni.
• 2- Sievert (Sv): per misurare il danno biologico e l’effetto della dose.

15. Il radon: è un gas con alta densità e alta attività radioattiva, deriva dal decadimento dell’uranio presente nella superficie terrestre, ed essendo gas esso è mobile quindi le parti più pericolose ovvero quelli che vengono prodotti in profondità non sono gassosi quindi sono immobili, la pericolosità del radon consiste nei suoi figli (piombo, polonio, bismuto) che possono essere nella polvere nell’aria e quindi possono essere inalati nei polmoni dove decadendo causano danni per gli epiteli.

16. Tipi di decadimenti:

Decadimento alfa

• 1. Accade nei nuclidi pesanti.
• 2. Con il decadimento alfa si emette particelle di elio con 2 protoni e 2 neutroni + altri particelle con -2 numero atomico, -4 numero di massa.

Decadimento beta

• 1. Dal decadimento beta esistono due tipi, B+ e B, entrambi ammettono elettroni detti particelle beta.
• Beta (-): stessa massa atomica, +1 numero atomico.
• Beta (+): stessa massa atomica, -1 numero atomico.

Decadimento gamma

• 1. Ammettono onde elettromagnetiche invisibili perché sono fuori dallo spettro visibile.
• 2. Sono detti fotoni le particelle che trasportano le radiazioni elettromagnetiche.
• Le particelle emesse sono: con lo stesso numero di massa, stesso numero atomico e vengono liberati raggi gamma.

17. La maggior parte del sistema solare è costituito da plasma. Il plasma si può ottenere dal gas quando lo sotto imponiamo a condizioni di gas ridotta con un campo elettrico che ionizza il gas e dà inizio alla forma plasmatica nel quale gli elettroni e i cationi si urtano tra di loro dando diversi colori.

18. Da ciò si può capire che tutti gli elementi radioattivi emettono luce ovvero fotoni di diversi colori dipendentemente dalla loro forma (idrogeno due bande rossa e blu strettissimi). Gli scienziati osservando ciò hanno scoperto che questi fotoni corrispondono ad uno spettro e che le righe dello spettro luminoso sono associate ad un’energia, il che significa che gli elettroni attorno il nucleo non girano a caso ma con certi e determinati livelli energetici, quello scoperto da Bohr.

19. Il fotone: è un trasportatore dello spettro elettromagnetico, quindi in fisica è una particella che viaggia alla velocità della luce con una certa energia.

20. L'elettrone: è un oggetto molto piccolo che può avere l’atteggiamento di una particella quindi ha una massa, oppure può avere l’atteggiamento di una onda.

21. L’effetto fotoelettrico: la luce è composta da pacchetti energetici (fotoni), e per ogni fotone viene emesso un elettrone, perciò poca luce significa pochi fotoni e quindi poca energia, che dipende anche dalla lunghezza dell’onda a sua volta.

22. Afferma che alcune misurazioni perturbano l’oggetto misurato, cioè più preciso voglio la misurazione più perturbato il corpo che voglio misurare e viceversa!

23. Quindi l’atteggiamento dell’elettrone e il principio di indeterminazione e la voglia di voler misurare e descrivere l’atteggiamento della materia a livello atomico viene inventata la meccanica quantistica che contiene le leggi che possono essere utilizzate per studiarli.

Lezione 4, 5, 6 argomenti: funzione onda, configurazione elettronica, legame ionico e legame covalente

1. La tavola periodica:

• È divisa in periodi, righe orizzontali che descrivono le successioni del numero quantico n, e gruppi, le colonne corrispondono alle successioni della disposizione degli elettroni negli orbitali, elementi della stessa colonna hanno stesso numero di elettroni nell’ultimo orbitale.
• Il gruppo D è spostato sopra sempre di 1 riga (periodi), quindi dopo che faccio la configurazione elettronica diminuisco il numero quantico dell'orbitale D di 1.
• Il gruppo F è spostato sopra sempre di 2 righe (periodi), quindi dopo che faccio la configurazione elettronica diminuisco il numero quantico dell’orbitale F di 2.

2. Funzione onda (psi):

• Dopo il problema della difficoltà dello studio della posizione dell’elettrone a causa del suo atteggiamento sia come particella che come onda ci siamo dedicati allo studio con la meccanica quantistica al posto della meccanica classica, così per risolvere il problema della posizione è stata inventata l’equazione di Schrödinger con la funzione onda (psi) in sé non ha nessun senso ma elevandola alla seconda ci dà informazioni sulla posizione probabile che un elettrone può occupare.
• Risolta la funzione psi ci dà infinite soluzioni per l’energia cinetica e quella potenziale dell’elettrone, dà solo risultati certi per l’idrogeno, questo significa che l’elettrone può essere trovato in infinita posizione all’interno dell’atomo.

3. Orbitali atomici:

• Numero quantico principale (N): assume solo valori interi e determina l’energia del livello. Ci sono (n-1) nodi nella funzione.
• Numero od angolare (L): assume numeri da 0,1,2...(n-1) tutti interi, definisce la forma spaziale della funzione.
• Numero magnetico (M): assume numeri da –L…0…+L, tutti interi, determina la molteplicità della funzione, cioè quante funzioni spaziali esistono nella stessa energia.

4. Spostamento dell’elettrone:

• Fornendo energia all’elettrone in forma ad esempio di calore l’elettrone si sposta ai livelli di energia più alti, successivamente dopo un periodo di tempo molto breve l’elettrone si ritorna alla sua posizione iniziale emettendo pacchetti di energia (fotoni) identico al dislivello di salto.

5. Configurazione elettronica:

• La disposizione degli elettroni all’interno degli orbitali definisce una certa reattività dell’atomo.
• Ci sono due tipi di configurazione elettronica: 1- completa 2- compatta (esterna).
• Nella tavola periodica stessi periodi (righe) hanno stessa reattività elettronica.
• Ad atomi di grande dimensione corrisponde alta reattività elettronica, gli atomi di grandi dimensioni perdono facilmente gli elettroni dell’ultimo orbitale, invece ad atomi di basse dimensioni diminuisce la reattività, gli atomi di piccole dimensioni attirano gli elettroni ai loro orbitali.
• Le dimensioni aumentano quando si aumenta il numero quantico cioè più si scende sotto per i gruppi, invece per i periodi le dimensioni diminuiscono all’interno dei periodi.

6. Energia di ionizzazione / affinità elettronica:

• Un modo di reagire tra gli atomi è quello di perdere e acquisire elettroni, se perde diventa catione +, se acquisisce diventa anione -.

Definizione:

• L'energia di ionizzazione di un atomo o di una molecola è l'energia minima (energia d’ionizzazione) richiesta per allontanare un elettrone e portarlo a distanza infinita, allo zero assoluto, e in condizioni di energia cinetica nulla.
• Definizione L'affinità elettronica è l'energia liberata da un atomo o da una molecola quando un (affinità elettronica): elettrone viene aggiunto alla sua configurazione, quando questa si trova in stato neutro isolato in forma gassosa, per formare uno ione negativo.

7. Elettronegatività:

• L'elettronegatività rappresenta la tendenza di un atomo ad attrarre verso di sé gli elettroni di un altro atomo in un legame chimico.
• I metalli: rappresentano una bassa elettronegatività.
• I non metalli: rappresentano una alta elettronegatività.

8. Tipi di legami chimici:

• Esistono due tipi legami chimici divisi in base al comportamento degli atomi nel legame.
• Legame ionico: I. con alta differenza di elettronegatività tra: non metallo (anione -) e metallo (catione+).
• Legame covalente: II. con bassa differenza di elettronegatività tra due atomi che condividono elettrone.
• Il fluoro (F) è l’elemento più