Appunti Chimica

Chimica

Numeri quantici

n) Numero quantico principale, assume valori da 1 a +∞ e descrive l'energia associata alla funzione corrispondente. E = -cost/n², quindi al crescere di n l'energia aumenta (perché abbiamo davanti un meno) e per n che tende a infinito E = 0, quindi l'elettrone è libero di muoversi. Il contenuto energetico dipende da n solo quando la specie atomica contiene 1 solo elettrone.

l) Numero quantico secondario, prende i valori da 0 a n-1 e descrive la forma dell'orbitale atomico.

• L = 0 = s
• L = 1 = p
• L = 2 = d
• L = 3 = f

m) Numero quantico magnetico, assume valori da -l a +l e descrive l'orientazione reciproca nello spazio. Il numero massimo di elettroni presenti nel livello n è 2n². Fissato n ci sono n² orbitali atomici caratterizzati dallo stesso numero quantico principale. 2ψ rappresenta la densità di probabilità di trovare un elettrone in una regione di spazio definita.

ORBITALE = regione di spazio in cui vi è una elevata probabilità di trovare l'elettrone.

Regole per il riempimento degli orbitali

Principio della minima energia = Gli elettroni si dispongono negli orbitali vuoti, caratterizzati dal più basso contenuto energetico.

Principio di esclusione di Pauli = In un atomo non possono esistere 2 elettroni che hanno tutti e 4 i numeri quantici identici, ovvero non più di due elettroni possono essere descritti dalla stessa funzione d'onda, cioè in un orbitale ci possono essere al massimo 2 elettroni caratterizzati da numero quantico di spin opposto.

Regola di Hund o della massima molteplicità = Se si hanno a disposizione più orbitali degeneri (ovvero orbitali caratterizzati dallo stesso contenuto energetico), gli elettroni andranno ad occupare questi orbitali con spin parallelo sul numero massimo possibile di questi.

Gli elementi dello stesso gruppo ↓ sono caratterizzati dalla stessa configurazione elettronica esterna. Gli elementi dello stesso periodo → sono caratterizzati dallo stesso numero quantico principale n. Gli elementi dell'ottavo gruppo sono i gas nobili/gas inerti, il loro moto delle particelle è caotico, sono scarsamente reattivi perché hanno un guscio completo di elettroni, per questo sono i più stabili (formano delle molecole monoatomiche). Tutti gli altri elementi cercheranno di raggiungere la loro stabilità.

Grandezze periodiche

• Raggio atomico: diminuisce →, aumenta ↓
• Carattere metallico: diminuisce →, aumenta ↓. I metalli sono divisi dalla riga nera marcata e hanno le seguenti proprietà: teneri, capacità termica, conducibilità termica, conducibilità elettrica, lavorabili, duttili e malleabili.
• Energia di ionizzazione (Kj/mol): aumenta →, diminuisce ↓. È l'energia che deve essere fornita ad un elettrone neutro, isolato e gassoso per strappargli un elettrone e formare uno ione positivo. A = A⁺ + 1 e- + il raggio aumenta + l'energia è bassa. Quanto minore è il potenziale di ionizzazione, tanto maggiore è il suo carattere metallico e viceversa quanto maggiore è la sua affinità elettronica, tanto minore è il carattere metallico.
• Affinità elettronica (Kj/mol): aumenta →, diminuisce ↓. Rappresenta l'energia in gioco nel processo di formazione di uno ione negativo. A + e- = A^-
• Elettronegatività: aumenta→, diminuisce ↓. Esprime la tendenza che un atomo ha ad attirare a sé gli elettroni di legame (per i gas nobili l'elettronegatività non esiste).

Legame covalente

Se abbiamo per esempio due atomi di H (ogni atomo di H è formato da 1 protone e un elettrone). Se i due sistemi si trovano a una distanza tendente a infinito, i due atomi non risentiranno di nessuna forza, in questo caso l'energia del sistema = 2xE dell'atomo di H. Man mano che i due atomi si avvicinano l'energia del sistema diminuisce perché l'elettrone delle H(a) risentirà dell'attrazione del nucleo di H(b). Avvicinandosi ancora si avranno delle forze di tipo repulsivo tra i nuclei e gli elettroni dei due H. Le forze attrattive risulteranno sempre maggiori di quelle repulsive fino a quando non si raggiunge una distanza tale tra i due H chiamata distanza di legame, quando questa distanza è piccola prevale la forza repulsiva su quella attrattiva. Maggiore è la buca di potenziale, maggiore sarà la stabilità della molecola formata.

Nel legame covalente si ha un legame tra due non metalli, si ha una condivisione di coppia di elettroni (a spin antiparallelo) perché viene condiviso l'orbitale degli elettroni. Si chiama Orbitale Molecolare.

Regola VSEPR = Repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza, indica la geometria del legame covalente e tiene conto dell'orientazione reciproca degli orbitali.

Criterio della carica formale = Rappresenta una carica apparente che si ottiene facendo la differenza tra il numero di elettroni esterni che competono all'atomo neutro e gli elettroni che possiede nella formula di struttura. Essa deve essere il più bassa possibile e la somma delle cariche formali deve essere uguale alla carica della specie chimica presa in considerazione.

Tutte le volte che ho un legame covalente polare, quel legame covalente è sede di un momento di dipolo u = q*d (la direzione è la retta che unisce le cariche, il verso va dalla carica – elettronegativa a quella + elettronegativa e il modulo è u) è per questo che nasce il carattere direzionale del legame covalente.

Condensatore piano

Un condensatore piano è un dispositivo caratterizzato da due armature parallele piane caratterizzate dal fatto che su queste due armature sono distribuite delle cariche elettriche e quindi si crea un campo elettrico orientato verso l'armatura negativa. Quando tra le due armature inserisco un dielettrico/isolante, succede che la capacità del condensatore aumenta. Per questo si inseriscono i dielettrici tra le armature, per far aumentare la capacità del condensatore. Siccome la quantità di carica sulle armature non cambia, se la capacità aumenta, diminuisce ΔV e diminuisce anche il campo elettrico. Per le molecole apolari, all'interno delle armature di un condensatore, succede che il baricentro delle cariche positive non coincide più con quello delle cariche negative e si forma un momento di dipolo istantaneo.

Legame ionico

Avviene tra un metallo e un non metallo, si ha quando la differenza di elettronegatività è molto alta (≥1,9). Non si condividono e...