Appunti di Chimica inorganica

COMPOSTI IONICI

Contiene ioni che possono essere positivi e negativi. Si rappresentano con una unità formula, che è il più piccolo aggregato di ioni che sia elettricamente neutro. In essa la somma delle cariche positive deve essere uguale a quelle negative. Pagina 3 di 19.

Le unità di formula non sono molecole perché non esistono in unità discrete. L'unità formula indica il più piccolo rapporto tra gli ioni. Le formule per molti composti ionici possono essere dedotte dai loro elementi costituenti. Nelle formule il non metallo è a destra, il metallo è a sinistra.

Composto ionico costituito da sodio (Na) e cloro (Cl):

Na(3s) → Na(3s) + 1e

Na: elemento a sinistra quindi metallo, bassa energia di ionizzazione e tendenza di perdere elettroni

Cl:(3s 3p) → Cl(3s 3p)

Cl: elemento a destra, non metallo, alta energia di ionizzazione, tendenza ad acquistare elettroni

Il composto deve essere elettricamente neutro, quindi:

Na + Cl → NaCl

Composto ionico costituito da calcio e...

cloroCl(4s2)→Ca (4s2)+2e Cl(3 23p5)+e→Cl-(3s23p6)2+ 0 - sNomenclatura Il primo passo per nominare un composto ionico è di identificarlo come metallo. Si ricordi che i composti ionici sono di solito costituiti da metalli e non metalli. Ogni volta bisogna controllare che sia un composto ionico. • Il metallo forma un solo tipo di ione→la cui carica non varia da un composto all'altro e non deve essere specificata nel nome (Na, K, Ca, Mg) • Il metallo forma più di uno ione→la cui carica può variare nei composti diversi Metalli di transizione (carica variabile) STATO DI OSSIDAZIONE=un utile strumento per descrivere i composti chimici (sia ionici sia molecolari). Lo stato di ossidazione di un atomo indica il numero di elettroni che esso cede o acquista o condivide ad altri atomi nei composti. Per ioni monoatomici, lo stato di ossidazione corrisponde alla carica dello ione-> An+(-) La somma algebrica dei numeri di ossidazione Numeri diossidazione prevedibili sono quelli del primo gruppo (H +1/-1), 2° gruppo (+2), 3° gruppo (+3) Idrogeno e non metalli (-1) / metalli (+2). Nomenclatura dei composti binari: I composti binari sono quelli che contengono solo 2 elementi diversi -> AB + radice nome dell'anione + uro di nome del catione (metallo). Composti ionici binari che contengono un metallo che forma cationi con diversa carica (metalli di transizione) -> radice del nome dell'anione (non metallo + uro) + di + nome del catione (metallo) (circa del metano in numeri romani tra parentesi). NOMENCLATURA TRADIZIONALE = per lo ione metallico con carica e n.o. più bassi si aggiunge il suffisso oso dopo la radice del nome del metallo. Composti ionici binari che contengono un metallo di transizione che si combina con l'ossigeno -> ossido di nome del catione (metallo) (carica del catione in numeri romani). Es. indica i composti ionici binari che il rame forma con lo zolfo: Cu è un.

metallo ditransizione -> composto ionico di Cu oppure rameoso(+1), rameico(+2)

Composti ionici che contengono ioni poliatomici: i composti ionici che contengono uno ione poliatomico sono denominati allo stesso modo dei composti ionici binari, utilizzando il nome dello ione poliatomico.

COMPOSTI MOLECOLARI -> il primo passo per denominare un composto molecolare è identificarlo come tale. I composti molecolari sono costituiti da 2 o più non metalli. Al contrario dei composti ionici, la formula per un composto molecolare non può essere determinata facilmente dai suoi elementi costituenti …

Scrivere la formula di un composto molecolare:

1. Il primo elemento è quello a carattere più metallico (a sx e in basso)
2. Se i due elementi si trovano nello stesso gruppo, l'elemento nel periodo più basso …

Il nome dell'elemento più metallico va nominato per secondo. Il prefisso assegnato a ciascun elemento indica il numero di atomi

presenti. Se c'è solo un atomo del primo elemento della formula, il prefisso "mono" è omesso; es. No diossido di azoto.

2metallo + ossigeno → OSSIDO (BASICO)

non-metallo + ossigeno → OSSIDO ACIDO (ANIDRIDE)

Legame chimico: 3 ampie categorie a seconda del tipo di atomi coinvolti nel legame

Tipo di atomi | Tipo di composto | Tipo di legame | Caratteristica del legame

Metalli e non metalli | Ionico | Ionico | Interazioni elettrostatiche (trasferimento di elettroni)

Non metalli e non metalli | Molecolare | Covalente | Condivisione di elettroni

Metalli | Metallo | Metallico

Es. Na (3s1) → Na (3s) + 1e- / Cl (3s 3p) + e- → Cl (3s 3p) + 0 - 2 5 - - 2 6

H (1s) + H (1s) → H / Cl (3s 3p) → Cl

1 1 2 5

2

Teoria dei Lewis

Rappresentazione a punti degli elettroni di valenza

Gli elettroni di valenza sono quelli nel livello energetico più esterno (numero quantico principale n più alto); gli e.v. tendono ad interagire meno con il nucleo.

Il legame chimico implica il trasferimento

Il legame chimico è la condivisione o il trasferimento di elettroni per ottenere... Legame ionico x Lewis -> si consideri il composto costituito da potassio e cloro Energie reticolari dei cloruri dei metalli alcalini L'energie reticolare diminuisce spostandosi verso il basso nel gruppo mentre il raggio ionico aumenta. Interazioni elettrostatiche vi via più deboli... Legame covalente Es. molecola di acqua -> Legame covalente doppio o triplo Il raggiungimento dell'ottetto può richiedere la formazione di due o più legami covalenti tra la stessa coppia di atomi; es. molecola di N2 Scrivere la corretta

struttura dello scheletro della molecola ad esempio per l'acqua:

H H O

non è corretto -> H O H

Si può quantificare la polarità di un legame considerando il suo momento dipolare μ. Un momento di dipolo o (bipolare) μ si ha ogni volta che si crea una separazione tra una carica positiva e una carica negativa. La grandezza del momento dipolare dovuto a...

La percentuale di carattere ionico: è definita come il rapporto fra il reale momento dipolare del legame ed il momento dipolare che avrebbe se l'elettrone fosse trasferito completamente da un atomo all'altro. Pagina 7 di 19

La risonanza

Per alcune molecole è possibile scrivere più di una struttura di Lewis valida

Carica formale (FC)

FC = n°e valenza - (n° e di non legame + 1/2 e di legame)

Il concetto di carica formale è utile perché può aiutare a distinguere fra le strutture dello scheletro o strutture di risonanza...

Es: stabilire

La struttura più stabile per il composto molecolare formato da H, C e N secondo la teoria di Lewis:

1. Specie con elettroni dispari, cioè molecole e ioni con un numero dispari di elettroni;
2. Molecole e ioni che nella loro struttura di Lewis presentano un numero dispari di elettroni sono chiamati radicali liberi (radicali). Es: diossido di Azoto NO2.

Ottetti espansi, molecole Pagina 8 di 19

TEORIA VSEPR (Valance Shell Electron Pair Repulsion)

Ipotesi: gruppi di elettroni (coppie solitarie...)

Secondo la teoria VSEPR le repulsioni tra gruppi di elettroni sugli atomi interni di una molecola determinano la geometria della molecola.

Geometria lineare -> 2 atomi intorno a quello centrale

Geometria trigonale planare -> 3 atomi attorno a quello centrale

La struttura di Lewis di BF o BH (ottetto incompleto) ha tre gruppi di elettroni intorno all'atomo centrale;

Repulsione tra Ione pairs: possono massimizzare la loro distanza disponendosi su di un piano con angoli

di120°, secondo una geometria triangonale planare

Formaldeide: CH₂O

Struttura di Lewis: 2H-C=O

Elettroni totali: 1+1+4+6=12

→ Acido carbonico: H₂CO₃

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Geometria tetraedrica → 4 atomi attorno a quello centrale

Metano: CH₄

Elettroni totali: 1+1+1+1+4=8

Effetto delle coppie solitarie (Ione pair)

Anche le coppie solitarie respingono gli altri gruppi di elettroni

Es. molecola di ammoniaca NH₃

Elettroni totali: 3+5=8

Geometria elettronica = considera anche le coppie solitarie → elettr. tetraedrica

Geometria molecolare = non considera le coppie solitarie → mol. triangonale piramidale

Geometria trigonale bipiramidale → 5 atomi attorno a quello centrale

Pentacloruro di fosforo: PCl₅

Elettroni totali: P(5)+5Cl(7)=40

Geometria ottaedrica

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TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA

Forma delle molecole e polarità

Molecole poliatomiche → momento di dipolo netto → somma vettoriale di tutti i momenti di dipolo: geometria

Momento di dipolo (µ) = q•r: grandezza vettoriale! Dobbiamo considerare il vettore risultante.

Nella molecola CO₂ ogni legame C=O è polarizzato (EN_o=3,5 EN_c=2,5), tuttavia la somma vettoriale tra i due dipoli è nulla, poiché di segno opposto e modulo uguale.

Le molecole polari e apolari hanno proprietà diverse.

Le molecole d'acqua si attraggono tra di loro, mentre non accade con le molecole d'olio.

TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA: sovrapposizione degli orbitali nei legami chimici

• Gli elettroni di valenza sono contenuti in orbitali atomici.
• Gli orbitali possono essere quelli "standard" (s, p, d, f) o possono essere combinazioni lineari di questi.
• Un legame chimico deriva dalla sovrapposizione di 2 orbitali parzialmente occupati (o, meno comunemente, dalla sovrapposizione di un orbitale completamente pieno).

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Teoria del legame di valenza: molecole biatomiche

Elemento	H	N	O	Cl
Numero di elettroni di valenza	2	2	2	6/10

di valenza(VB):ibridazione sp —>geometria trigonale planare

Significa prendere un orbitale di tipo s e un orbitale di tipo p; miscelandoli stiamo effettuando una combinazione lineare tra 3 oggetti, quindi otteniamo 3 orbitali ibridi sp.

Da un punto di vista energetico, l'ibridazione sp significa miscelare molecole tribunali planari (un orbitale s "miscelato" con due orbitali p).

Si consideri come esempio la molecola BH dove i legami B-H hanno uguale distanze e angoli di legami di 120°...

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Esempio: molecola di BH3

Consideriamo la molecola di BF VSPR:3BF4

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GLI STATI DELLA MATERIA

Le variabili dello stato