Appunti Chimica inorganica

Struttura dell'atomo

Poiché gli atomi sono neutri, allora devono contenere una carica positiva che neutralità la carica negativa degli elettroni. Come sono organizzate all'interno dell'atomo le cariche positive e negative?

Thomson propose che gli elettroni, carichi negativamente, fossero piccole particelle all'interno di una sfera carica positivamente. Questo modello è noto come modello "a panettone".

Alla fine del XIX secolo, con la scoperta della radioattività, l'emissione di piccole particelle energetiche da parte di nuclei di alcuni atomi instabili permise ai ricercatori di studiare la struttura dell'atomo. A quel tempo, gli scienziati avevano identificato tre tipi differenti di radioattività: le particelle alfa, le particelle beta e i raggi gamma.

Nel 1909, Ernest Rutherford effettuò un esperimento nel tentativo di confermare il modello di Thomson. Il suo esperimento utilizzava le particelle alfa.

dimostrò che il modello a panettone era scorretto. Rutherford inviò delle particelle alfa cariche positivamente su una lamina ultra sottile di oro. Queste particelle dovevano agire da sonda per la struttura degli atomi di oro. Se gli atomi di oro fossero realmente stati come un panettone, con la loro massa e la loro carica distribuita uniformemente su tutto il volume dell'atomo, queste sonde in movimento avrebbero dovuto attraversare la lamina d'oro con una deflessione minima. I risultati non furono quelli attesi perché la maggior parte delle particelle passava indisturbata attraverso la lamina, mentre alcune particelle venivano deflesse e altre riflesse. Per spiegare questi risultati creò un nuovo modello: la teoria nucleare. 1. La maggior parte della massa dell'atomo e tutta la sua carica positiva sono contenute in una piccola regione centrale chiamata nucleo. Il denso nucleo atomico contiene più del 99% della massa dell'atomo.

1. L'atomo è costituito da un nucleo centrale che contiene protoni e neutroni, ma occupa una piccola parte del suo volume.

2. La maggior parte del volume dell'atomo è spazio vuoto, in questo spazio sono dispersi gli elettroni, piccole particelle cariche negativamente.

3. Ci sono tanti elettroni carichi negativamente al di fuori del nucleo quante sono le particelle cariche positivamente all'interno del nucleo (protoni), così che l'atomo è chiamato elettricamente neutro.

4. Inoltre, all'interno del nucleo esistono altre particelle chiamate neutroni, con massa simile a quella dei protoni.

5. Il denso nucleo atomico contiene più del 99% della massa dell'atomo, ma occupa una piccola parte del suo volume.

Unità di massa atomica = unità comune per esprimere le masse delle particelle. È definita come la dodicesima parte della massa dell'atomo di C che contiene 6 protoni e 6 neutroni = 1,66 x 10 alla -27 (per protoni/neutroni). Esempio: gli elettroni hanno massa 0.00091x10-27 o 0.0005 u.

Le cariche del

suo nucleo. Tuttavia, gli atomi possono perdere o acquistare elettroni, diventando così ioni. Quando un atomo perde elettroni diventa un catione, con carica positiva, mentre quando acquista elettroni diventa un anione, con carica negativa. Leggi di conservazione della carica Nelle reazioni chimiche, la carica totale deve essere conservata. Ciò significa che la somma delle cariche dei reagenti deve essere uguale alla somma delle cariche dei prodotti. Questa legge di conservazione della carica è fondamentale per comprendere le reazioni chimiche e le interazioni tra gli atomi. Esempio di formattazione HTML:

protone e dell'elettone sono uguali ma di segno opposto; la materia è disolito di carica neutra perché protoni e elettroni sono presenti in egual numero.

Elementi chimici

L'identità di un atomo (elemento) è data dal numero di protoni del suo nucleo.

Il numero di protoni nel nucleo di un atomo è il suo NUMERO ATOMICO (Z).

Isotopi

Il numero di protoni (Z) identifica un elemento e le sue proprietà chimiche, tuttavia non tutti gli atomi di un dato elemento hanno la stessa massa; infatti il numero di neutroni di uno stesso elemento può variare -> atomi con lo stesso numero di protoni ma con un differente numero di neutroni si chiamano isotopi.

La quantità relativa di ciascun isotopo in un campione naturale di un dato elemento è costante: ciascun elemento presenta una sua tipica abbondanza naturale di isotopi.

Ioni: perdere e acquistare elettroni

In un atomo neutro il numero di elettroni è uguale al numero di protoni nel suo nucleo. Tuttavia, gli atomi possono perdere o acquistare elettroni, diventando così ioni. Quando un atomo perde elettroni diventa un catione, con carica positiva, mentre quando acquista elettroni diventa un anione, con carica negativa.

Leggi di conservazione della carica

Nelle reazioni chimiche, la carica totale deve essere conservata. Ciò significa che la somma delle cariche dei reagenti deve essere uguale alla somma delle cariche dei prodotti. Questa legge di conservazione della carica è fondamentale per comprendere le reazioni chimiche e le interazioni tra gli atomi.

suo nucleo.…………………………………carica totale=Ʃprotoni + Ʃelettroni 6Durante le reazioni chimica gli atomi possono perdere o acquistare elettroni e diventareparticelle cariche chiamate ioni.Ioni positivi=cationi/Ioni negativi=anioniEs.Litio:Z=3(3p+3e)->carica tot. 0 se perde 1e diventa Li (3p+2e)->carica tot.+1+…..Fluoro:Z=9(9p+9e)->carica tot. 0 se acquista 1e diventa F (9p+10e)->carica tot. -1+Massa atomicaLa massa di un elemento è data dalla somma delle masse dei protoni e dei neutroni.Gli atomi di un dato elemento hanno spesso masse differenti:esistenza isotopi—>massa atomica di un elemento= media dei suoi isotopiMassa atomica “Cl”=Ʃ(%isotopo i)x(massa isotopo i)es.composizione cloro che si trova in natura:Cl-35=75,77% massa 34,97u,Cl-37=24,23%massa 36,97 u—>massa atomica Cl=(0,7577x34,97u)+(0,2423x36,97u)=35,45 uDomanda:quanti neutroni hal'isotopo Cl-37? Z=17, A=37 Massa molare La massa di una mole di atomi di un elemento è chiamata massa molare; La massa molare di un elemento (g/mol) è numericamente uguale alla massa atomica dell'elemento, espressa in unità di massa atomica. Es. Cu -> massa atomica = 63,55 u -> massa molare = 63,55 g/mol La legge periodica e la tavola periodica Nel 1869 Mendeleev notò che alcuni gruppi di elementi presentavano proprietà simili e che se gli elementi venivano elencati in ordine di massa crescente queste proprietà simili ricorrevano con uno schema periodico; egli riassunse queste osservazioni nella LEGGE PERIODICA: quando gli elementi sono organizzati in ordine di massa crescente, alcune proprietà si ripetono periodicamente. Mendeleev dispose gli elementi con proprietà simili nelle stesse colonne verticali, tuttavia visto che molti elementi non erano ancora stati scoperti la sua tavola aveva degli spazi vuoti. Oggi la tavola

periodica è molto più articolata: -gruppi=in verticale, proprietà chimiche simil- periodo=righe orizzontali 7 Oggi gli elementi sono elencati in ordine di numero atomico crescente; - METALLI= sono buoni conduttori di elettricità, possono essere ridotti in lamine piane (duttilità) e possono essere modellati in fili sottili (malleabilità). Spesso sono lucenti e tendono a formare cationi (carichi positivamente). - NON METALLI= tendono a essere cattivi conduttori di elettricità e ad acquistare elettroni (carichi negativamente, destra) quando prendono parte ad una reazione chimica. Alcuni sono solidi a temperatura ambiente mentre altri solo liquidi o gas. Spettrometria di massa La massa degli atomi e l'abbondanza relativa degli isotopi degli elementi sono misurati utilizzando la spettrometria di massa, una tecnica che separa le particelle in base alla loro massa. In uno spettrometro il campione è introdotto nello strumento e vaporizzato; gli atomi

vaporizzati sono poi ionizzati con un fascio di elettroni. Il fascio di elettroni collide con gli atomi, rimuovendo uno o più elettroni esterni e creando ioni carichi positivamente. Gli ioni vengono poi accelerati in un campo magnetico che modifica la loro traiettoria. L'ampiezza delle deflessioni dipende dalla massa degli ioni: gli ioni più leggeri sono deviati maggiormente rispetto agli ioni più pesanti. Vengono fuori delle righe in corrispondenza dell'isotopo più abbondante o meno abbondante.

Concetto di mole: è la quantità di sostanza che contiene 6,02214×10²³ particelle = numero di Avogadro.

È possibile passare dal numero di moli di sostanza alla quantità di sostanza es. Calcola il numero di atomi di rame contenuti in 2,45 mol di rame:

1:6,022×10²³ = 2,45:x quindi n° di atomi (ioni/molecole) = n° di Avogadro × n° di moli

Calcola il numero di moli di argento che contengono 2,8×10²³ atomi di argento:

argento221:6,02214×10²³ = x:2,8×10²³ quindi n°di mol(n)=n° atomi / n° di Avogadro(6,02214×10²³)
Conversione fra massa e numero di moli
La massa molare di un qualsiasi elemento è il fattore di conversione fra la sua massa (espressa in grammi) e numero di moli.
Ricordiamo: la massa molare di un elemento(g/mol) è numericamente uguale alla massa atomica dell'elemento in unità di massa atomica.
n° mol di un elemento = massa (g) / massa molare (g/mol)
Es.Calcola il n° di moli di carbonio contenute in una quantità di C pari a 0,0265 g.
0,0265g / massa molare (12,01g/mol) = 0,0022 mol
n°atomi=n°di Avogadro×n°di moli = 6,02214×10²³×0,0022 mol = 1,32×10²¹ atomi
Es.Calcola la massa (in grammi) di 0,473 mol di titanio (massa atomica di Ti=47,867g/mol)
massa(g) = n° di moli x massa molare (g/mol)
massa(g) = 0,473 mol x 47,867g/mol = 22,6 gmolecolare) però cambia l'unità di misura—>M(g/mol) mentre massa atomica(g). LA NATURA ONDULATORIA DELLA LUCE Radiazione elettromagnetica = onda composta da un campo elettrico e un campo magnetico oscillanti e perpendicolari tra loro che si propagano nello spazio e nel tempo. c = 3,00 · 10^8 m/s Nel vuoto la velocità di propagazione è (velocità della luce). Ampiezza di un'onda: è altezza verticale di una cresta (o la profondità di una depressione) e determina l'intensità della luce: maggiore è l'ampiezza, maggiore è l'intensità. λ (lunghezza d'onda): è la distanza tra due creste successive ed è misurata in unità come metri, micrometri o nanometri. T (periodo) è ripetuto all'infinito—>frequenza (v) è l'inverso del periodo λ (m) · v[s^(-1)]=c[m·s^(-1)] La lunghezza d'onda (λ) unaLa radiazione è direttamente legata all'energia della radiazione stessa E, infatti: E = h · v dove h è la costante di Planck (6,626 × 10^-34 J·s) e v è la frequenza della radiazione, espressa in hertz (s^-1). La frequenza rappresenta il numero di cicli (o creste dell'onda) che passano attraverso un punto stazionario in un dato intervallo di tempo. L'energia di una radiazione elettromagnetica è direttamente proporzionale alla sua frequenza e indirettamente proporzionale alla sua lunghezza d'onda. Nello spettro elettromagnetico, la frequenza aumenta insieme all'energia. Proprietà delle radiazioni elettromagnetiche: Interferenza e diffrazione: se due onde di eguale ampiezza raggiungono nello stesso momento il massimo, se le loro creste si sovrappongono, produrranno un'onda di ampiezza doppia, detta interferenza costruttiva.