Riassunto esame Chimica, Prof. Farlinghetti Renato, libro consigliato Chimica, Koltz

Elemento

particella più piccola di un elemento che conserva le proprietà chimiche caratteristica dell'elemento stesso.

Composto da un nucleo fatto da particelle (protoni e neutroni) e attorno al nucleo girano altre particelle (elettroni)

Z: numero atomico

• massa atomica media (uma)
• simbolo
• nome

UmA: unità di massa atomica (6/mole) = massa di un nucleone.

il numero atomico (Z) e il numero dei protoni nel nucleo definisce la natura dell'elemento.

Numero di massa (A): somma del numero dei nucleoni (protoni e neutroni) nell'atomo

C₆12 C₆

La massa atomica media riflette il fatto che ne esistono anche con numero di massa diverso (media ponderata) atomo con un maggior numero di neutroni.

Quando si uniscono protoni e neutroni nel nucleo avviene una reazione nucleare e parte della massa viene persa in energia. Per definire l'uma si è preso 1/12 della massa del carbonio-12

C = 6 protoni, 6 neutroni, 6 elettroni

Ci si aspetta che l'atomo abbia cariche totali neutre se M⁺ diventa uno ione C²⁺

NUMERO DI AVOGADRO = 6,02 x 10²³ = alla base della definizione di mole

1 MOLE = 1 NA DI...

6,02 x 10²³ atomi di carbonio = 12,011 grammi (massa del carbonio)

( 1,6 x 10^-19 g ) = 12,011 (uma) = NA atomi = massa di 1 mole di carbonio

= massa di 1 mole

= massa di un atomo di C

Quale è la massa in grammi di una mole di molecole? (massa molecolare/molare)

es.: H₂O = massa di 1 mole di atomi di ossigeno + massa di 2 moli di atomi di H =

15,9996 + 2(1,00794) g/mol = 18 g/mol

CO = massa molare di C + 4 massa molare di H: 12 + 4(1) g/mole = 16 g/mole

Ca₃(PO₄)₂ = 3(massa molare del calcio) + 5(massa molare fosforo) + 8(massa molare O)

H₂ + O₂ → H₂O

REAZIONE (BILANCIATA)

(s): stato gassoso (l): stato liquido

REAZIONE DI COMBUSTIONE

CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O

(s) (s) (s) (l)

10 g

mol?

108

16 g/mole : 0,625 mol:

moli?

1,250 mol: (0,625 x 2)

grammi?

1,250 mol x 18 g/mol = 22,5 g

con 10 g di CH₄ quanti g di H₂O risulteranno?

Quantità di energia termica in un corpo → q = m · C · ΔT (S)

calore specifico: la quantità di energia che serve per far aumentare

la temperatura di un elemento (1 caloria = 4,18J)

c = 4,18_S ^J/_g·K

m = massa (g)

c = calore specifico ( ^J/_g·K )

ΔT = variazione di temperatura

massa · calore specifico = capacità termica

10g H₂O 20°C → 2000J = 10g · ^4,18J/_g·°C · ΔT ΔT = 47,8°C

2000J = 10g Au 20°C → 2000J = 10g · ^0,128J/_g·°C ΔT ΔT = 1550°C

spostato in alto il pistone (lavoro meccanico)

E₁ = energia interna di un sistema, si conserva

calore + lavoro

ΔE = q+w

pressione

ΔE = q - PΔV ΔE = q_v

corrisponde al calore se facciamo il processo a pressione costante

ΔH ENTAILPIA

variazione di energia interna misurata in un processo a volume costante

ΔE e ΔH sono FUNZIONI DI STATO: la differenza di energia non dipende dal modo in cui

facciamo la trasformazione ma conta solo lo stato iniziale e lo stato finale

reazione che libera calore → ΔH < 0 (formazione di un legame)

reazione che assorbe calore → ΔH > 0 (rottura di un legame chimico)

Effetto Fotoelettrico

Gli elettroni sono emessi quando la luce colpisce la superficie di un metallo, ma ciò se la frequenza della luce è sufficientemente elevata. (non dipende dall'intensità)

• La luce ha proprietà corpuscolari (fotoni)
• L'energia di ogni fotone è proporzionale alla frequenza della radiazione

Il Modello di Bohr

Bohr propose un semplice modello per descrivere l'atomo di idrogeno e il suo spettro di emissione discontinuo:

un elettrone carico negativamente in movimento nel campo elettrico avrebbe dovuto perdere energia, collassando nel nucleo - la materia non esisterebbe

Bohr ipotizza quindi che un elettrone può percorrere solo certe orbite in cui è stabile.

L'energia dell'elettrone in un atomo è quantizzata

• energia totale dell'elettrone nell'ennesimo livello
• En = -Rhc/n₂ (R = costante di Rydberg)
• ΔE = hν/λ - hν
• l'intensità di emissione dipende dalla popolazione relativa dei livelli

I generatori possono assumere solo quella determinata quantita di energia indicata dal livello

Quando un elettrone cambia stato assorbe o emette una quantità di energia uguale a quella necessaria per raggiungere lo stato di arrivo.

Dualismo Onda-Particella

L'effetto fotoelettrico permise di dimostrare che la luce può avere anche proprietà di particelle (prive di massa)

• Si collegano le proprietà corpuscolari dell'elettrone (massa, velocità) a quelle ondulatorie (λ)
• λ = h/mv (mv = quantità di moto)
• A ciascuna particella in movimento è associabile un'onda

PROPRIETÀ PERIODICHE

Raggio atomico:

la metà della distanza tra 2 nuclei in una molecola biatomica.

Spostandosi a destra nel periodo il raggio diminuisce.

Dal gruppo invece le dimensioni aumentano (aumentando n).

Lo spazio occupato dall' atomo è quello occupato dalla nuvola elettronica.

Raggio ionico:

Tutti i cationi hanno raggio inferiore rispetto quello dei rispettivi atomi neutri

(meno elettroni, più attrazione da parte del nucleo).

Tutti gli anioni hanno invece raggio maggiore (più elettroni, meno attrazione).

L'orbitale completo è quello più stabile.

Il gruppo 2 tende a perdere 2 elettroni, il gruppo 6 tende a prenderne 2 etc...

Energia di ionizzazione:

È l'energia necessaria per allontanare un elettrone da un atomo in fase gassosa.

A(g) → A¹⁺(g) + e⁻

ΔU = energia di ionizzazione (IE)

La rimozione di ogni successivo elettrone richiede energia sempre maggiore.

Affinità elettronica:

energia liberata quando ad un elemento si aggiunge un elettrone.

x - E - x   2 legami σ

x -Ex 120°  3 legami σ forma triangolare

x -x - E •x θ < 120°

2 legami σ + 1 coppia di non legamepiegata/angolare

4 legami σtetraedro

x -x - E •x - x 109,5°

ottadeadro

3 legami σ1 coppia di non legamepiramide abase triangolare

2 legami σ2 coppie di non legamemolecola piegata

Esiste una corrispondenza diretta tra lo schema di ibridizzazione dell’atomo centrale ela teoria VSEPR.

Esempio H2O

formula di Lewis   H - O - H

AX₂E₂ ibridazione sp³

forma tetraedrica (angolare piegata)