Tavola periodica

PERCHÉ GLI ATOMI SI LEGANO TRA LORO?

• Tra gli atomi si possono stabilire delle interazioni per formare degli aggregati

(molecole) che dal punto di vista energetico sono più stabili degli atomi separati.

• Il processo di formazione di tali aggregati è accompagnato da una diminuzione di

energia del sistema.

• La formazione dell’aggregato A-B comporta una diminuzione di energia rispetto alla

somma delle energie delle specie A e B separate.

REGOLA DELL’OTTETTO

Quando un atomo possiede il livello elettronico esterno completo (guscio di valenza),

costituito da otto elettroni, esso è in una condizione di particolare stabilità energetica,

e tende a non formare ulteriori legami. 2 6

Tutti gli elementi tendono ad avere una configurazione stabile (s p ), ovvero a

 divenire non reattivi o comunque poco reattivi.

Gli elementi dei primi gruppi della tavola periodica perdono elettroni (processo

 di ionizzazione) assumendo in tal modo la struttura elettronica del gas nobile

che li precede;

gli elementi del VI e VII gruppo tendono invece ad acquistare elettroni liberando

 energia ( energia di affinità elettronica) e raggiungendo la struttura elettronica

del gas nobile che li segue.

Eccezioni:

✓ Elio (He), l'unico gas nobile che non ha otto elettroni negli orbitali più esterni, ma

solo due;

✓ Metalli di transizione, nel cui guscio di valenza possono essere ospitati fino a 18

elettroni (ottetto espanso);

✓ Elementi a partire dal terzo periodo, come i metalli di transizione, possono

sfruttare gli orbitali d espandendo anche loro l'ottetto (ad esempio PCl e SCl ).

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PARAMETRI DELLA STRUTTURA MOLECOLARE:

ORDINE DI LEGAME:

numero di coppie di elettroni di legame condivisi tra due atomi in una molecola.

LUNGHEZZA DI LEGAME:

• Distanza tra i nuclei di due atomi legati;

• E’ un valore medio considerando che gli atomi vibrano continuamente l’uno rispetto

l’altro. direttamente proporzionale al raggio atomico;

 inversamente proporzionale all’ordine di legame;

 inversamente proporzionale all’energia di legame.



ENERGIA DI LEGAME:

• Energia necessaria per rompere il legame tra due atomi in una molecola biatomica

allo stato gassoso.

• Rappresenta l’energia di dissociazione del legame (E ).

D

• E’ proporzionale alla forza del legame chimico.

Una reazione è sempre accompagnata da sviluppo o da assorbimento di energia

termica:

- reazioni esotermiche;

- reazioni endotermiche

Energia Termica = variazione di Entalpia (ΔH)

H-H H + H ΔH sempre › 0

(g) (g) (g) rottura leg.

H + H H-H ΔH sempre < 0

(g) (g) (g) formaz. leg.

ΔH = - ΔH

rottura leg. formaz. leg.

La stessa quantità di energia assorbita per rompere il legame viene rilasciata per la

sua formazione

RELAZIONE TRA ORDINE, LUNGHEZZA ed ENERGIA DI LEGAME:

L’energia di legame è:

✓ direttamente proporzionale all’ordine di legame;

✓ inversamente proporzionale alla lunghezza di legame.

ANGOLO DI LEGAME:

Angolo interno formato dai segmenti congiungenti il nucleo dell’atomo centrale con

quello di due altri atomi ad esso legati.

Esso dipende: - dalla geometria della molecola;

- dall'entità di alcune repulsioni elettrostatiche (esercitate dai doppietti elettronici non

condivisi)

COPPIA DI LEGAME: coppia di elettroni che partecipano al legame (legame semplice,

doppio o triplo).

COPPIA NON CONDIVISA O SOLITARIA: coppia di elettroni appartenenti al guscio di

valenza ma non coinvolti nella formazione del legame.

SIMBOLI DI LEWIS: RAPPRESENTAZIONE DEGLI ATOMI NEI LEGAMI CHIMICI

Il simbolo dell’elemento rappresenta il nucleo e gli elettroni interni; i puntini

rappresentano gli elettroni di valenza.

1. Individuare il numero di elettroni di valenza;

2. Collocare un punto su ogni lato attorno al simbolo dell’elemento;

3. Quando un atomo possiede più di 4 elettroni di valenza, gli elettroni che superano

questo numero compaiono accoppiati con altri.

In ciascun gruppo, gli elementi sottostanti quelli indicati avranno i simboli di Lewis con

lo stesso numero di punti, perchè hanno lo stesso numero di elettroni di valenza.

-nei metalli: il numero totale di puntini corrisponde al numero massimo di elettroni

ceduti per formare cationi;

- nei non metalli: il numero totale dei puntini spaiati corrisponde al numero di legami

covalenti formati dall’atomo.

OTTETTO: raggiungimento della configurazione elettronica esterna a 8 elettroni di

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valenza (ns np ) altamente stabile.

REGOLA DELL’OTTETTO: quando gli atomi si legano, essi cedono, acquistano o

condividono elettroni per raggiungere un livello esterno con 8 (o 2) elettroni.

LEGAME IONICO

Trasferimento di elettroni da un metallo (bassa E ) a un non metallo (alta E ).

i i +

Ciascuno dei due atomi forma uno ione con la configurazione di un gas nobile (Na e

-

Cl ).

L’attrazione elettrostatica coulombiana tra i due ioni (catione e anione) genera un

solido ionico. TEORIA di LEWIS sul LEGAME IONICO

Un legame ionico si forma perché gli elementi che si combinano tra loro raggiungono

la configurazione a gas nobile.

Esempio Na e Cl: Gli ioni Na+ e Cl- nel composto finale hanno la configurazione

elettronica di un gas nobile, rispettivamente Ne e Ar. Anche nella formazione del

composto ionico Na O, gli ioni ottenuti hanno la configurazione elettronica di un gas

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nobile. TRASFERIMENTO DI ELETTRONI PER LA FORMAZIONE DI NaCl:

Si svolge in due tappe:

-

1) Perdita di un e da parte di un atomo di Na gassoso:

+ -

Na(g) Na (g) + e E = 494 kj/mol

i

-

2) Acquisto dell’ e da parte di un atomo di Cl gassoso:

- -

Cl(g) + e Cl (g) E = -349 kj/mol

ea

Sommando questi valori si trova che il processo di trasferimento elettronico

richiede energia: + -

Na(g) + Cl(g) Na (g) + Cl (g) E + E = 145 kj/mol

i ea

Il trasferimento elettronico è l’unico fattore che determina la formazione del

legame ionico: il processo non può essere esotermico, perché gli ioni sono troppo

lontani e non interagiscono tra loro.

ENERGIA RETICOLARE

Energia che viene liberata nel processo di formazione di un solido cristallino

a partire dagli ioni isolati allo stato gassoso.

Può essere calcolata attraverso: - Legge di Hess

- Ciclo di Born-Haber

ENERGIA RETICOLARE:

• energia che si sviluppa quando due ioni di segno opposto si uniscono per formare un

solido ionico;

• energia richiesta per separare completamente una mole di un solido ionico nei suoi

ioni gassosi.

L’energia reticolare è direttamente proporzionale alla forza di attrazione elettrostatica:

kQ 1 xQ 2

F =

elettrostatica 2

d

VALENZA IONICA

Corrisponde alla carica dello ione considerato.

• La massima carica positiva che un atomo può assumere in un composto ionico è

uguale al numero dei suoi elettroni di valenza;

• La massima carica negativa che un atomo può assumere è uguale al numero di

elettroni mancanti al raggiungimento della configurazione del gas nobile successivo.