Riassunto esame Chimica generale e inorganica, Prof. Messori Luigi, libro consigliato Chimica generale , Rodomontano

Atom

Struttura degli atomi

Gli atomi sono composti da unità subatomiche disposte su modello planetario:

• Protoni: carica positiva
• Neutroni: privi di carica
• Elettroni: carica negativa

Il nucleo dell’atomo ha un raggio molto più piccolo (10^-5 Å) rispetto al raggio dell’atomo (1 Å). Il nucleo attrae la nube elettronica attraverso la reazione tipo columbiano.

Carica e massa

Massa degli atomi

I protoni e i neutroni hanno massa simile e si trovano nel nucleo, mentre gli elettroni hanno massa molto ridotta (circa 2000 volte più piccola del protone) e si trovano sulle orbitali. La massa sta tutta nei protoni e nei neutroni, e perciò nel nucleo, vengono definiti anche nucleoni. Gli elettroni si occupano del volume dell’atomo. La massa della nube elettronica è trascurabile rispetto a quella del nucleo.

Carica degli atomi

I protoni sono carichi positivamente, gli elettroni sono carichi negativamente e i neutroni sono neutri. La carica complessiva è perciò pari a zero. Si dicono neutri quando hanno la stessa quantità di protoni ed elettroni.

Ioni

Si dicono ioni quando acquistano o cedono elettroni:

• Cationi: carica positiva
• Anioni: carica negativa

Nuclidi

Sono atomi costituiti da:

• X: elemento
• Z: numero atomico (numero di protoni, caratterizza specie atomica)
• A: numero di massa (somma protoni e neutroni)

Essi hanno uguale numero di protoni ed elettroni. Variando il numero di neutroni non cambia il comportamento di base dell’elemento.

Isotopi

Si dicono Isotopi i nuclidi con stesso numero atomico (Z) e diverso numero di massa (A). Una specie atomica è costituita da vari isotopi: miscela isotopica naturale. Le specie atomiche sono 112, di cui 90 naturali, 81 hanno almeno un nuclide stabile.

Tavola periodica

In natura abbiamo circa 90 specie atomiche naturali e 22 elementi artificiali. Il primo elemento artificiale è il Tecnezio, nato nel 1937. Tra gli elementi artificiali abbiamo il Promezio e gli elementi transuranici che vanno da 93 a 112. La tavola periodica è lo strumento principale per i chimici, fu elaborata fine anni ’70 dell’800 quando ancora nessuno sapeva cosa fosse un atomo, ma la struttura della tavola periodica rispecchia quella che abbiamo oggi. L’ideatore voleva distribuire gli elementi conosciuti secondo una densità crescente emettendo in luce le analogie del comportamento chimico. Tutti gli elementi sono razionalizzati dalla tavola periodica secondo il numero atomico crescente.

• Righe: corrispondono ai periodi, ad ognuno corrisponde un livello energetico
• Colonne: corrispondono ai gruppi che raccolgono famiglie di elementi con stessa configurazione elettronica esterna, quindi con comportamenti più o meno omogenei:
• I Gruppo: Metalli alcalini eccetto H
• II Gruppo: Metalli alcalini terrosi
• L'unione dei due da il Blocco S
• III Gruppo: Alogeni
• IV Gruppo: Gas nobili/rari
• L'unione dei due da il Blocco P
• Blocco D: da colonna 6 a 10
• Abbiamo poi 2 serie separate in basso: i lantanidi e gli attinidi che formano il Blocco M

La linea nera di demarcazione divide i metalli dai non metalli.

Mole

La massa di un nuclide è troppo piccola per essere espressa in kg, prendiamo quindi come unità di riferimento quella del nuclide ¹²C = 1/12. Da il vantaggio di passare da microscopico a macroscopico.

• Peso atomico: massa atomica, è la massa relativa e media di un elemento rispetto alla massa del nuclide di riferimento (1/12 di ¹²C). Le Masse di n e p sono riferite a 1/12 di ¹²C, hanno così massa relativa di 1. La massa dei nuclidi è vicino al numero di massa (A). Ogni sostanza ha un peso atomico dato dalla somma di tutti gli elementi che lo compongono.
• Peso formula: la sostanza non è composta da molecole discrete ma da un insieme infiniti di atomi o ioni. Es. NaCl: 22.9898+35.453=58.443
• Peso molecolare: somma dei pesi atomici degli elementi contenuti in un elemento o composto.

Peso atomico, peso molecolare e peso formula sono delle masse atomiche. È la quantità di sostanza che contiene un numero N di particelle che devono essere specificate. La mole è una delle grandezze fondamentali del Sistema Internazionale (SI).

N è il numero di nuclidi che stanno in esattamente 12 g di ¹²C. Perciò la massa in g di una mole di ¹²C è per definizione 12 g. Il numero N è 6,0221367(36) ×10²³ mol^-1 —> costante di Avogadro (chimico piemontese di fine ‘800).

Sette grandezze fondamentali