Appunti chimica

Chimica

La chimica è la scienza che si occupa dello studio della composizione e delle proprietà delle varie forme della materia.

Origini della teoria atomica

Atomos = indivisibile. La materia è costituita da particelle estremamente piccole: gli atomi.

1. Teoria atomica di Dalton (1808)
• La materia è costituita da atomi indivisibili e indistruttibili.
• Tutti gli atomi di uno stesso elemento hanno la stessa massa e le stesse proprietà chimiche.
• Atomi di elementi diversi hanno masse diverse e proprietà chimiche diverse.
• Gli atomi di elementi diversi si combinano tra loro in rapporti di numeri interi e generalmente piccoli dando origine a composti.
2. Modello di Thomson
• Esperimenti con raggi catodici → scopre l'elettrone.
• L'atomo è neutro, per cui devono esistere anche delle cariche positive, i protoni.
3. Modello atomico di Rutherford
• Esperimenti di Rutherford (1908) → scoprì l'esistenza del nucleo.
• Modello planetario con un nucleo contenente i protoni e gli elettroni che ruotano intorno al nucleo come i pianeti intorno al sole (modello retto). → Ipotizza l'esistenza dei neutroni.

Struttura atomica

L'atomo: particella neutra a forma sferica con al centro un piccolissimo nucleo positivo.

I nucleoni sono le particelle che costituiscono il nucleo atomico stesso: protoni e neutroni. Essi sono tenuti insieme da forze di scambio che non sono di origine elettrostatica, ma elettromagnetica, ma che scadendo generano uno scambio continuo tra i protoni ed i neutroni di tipo diverso.

unità di carica atomica e₀ = 1,602 • 10^-19 C

unità di massa atomica u = 1,6606 • 10^-24 g = 1/12^a parte dell'atomo di carbonio 12C

massa elettrone 1836 volte < massa protone

Nel nucleo è concentrata la massa dell’atomo

Numero atomico (Z) = numero di protoni (= al numero degli elettroni)

Numero di massa (A) = numero protoni + neutroni = numero di nucleoni

Carica nucleare (+Ze) = numero di protoni

A - Z = numero di neutroni

Atomi con uguale numero atomico Z hanno uguali proprietà chimiche, sono classificati come atomi dello stesso elemento e hanno lo stesso simbolo chimico

Nuclide: specie atomica caratterizzata da una ben determinata composizione del nucleo. Per scrivere un nuclide occorre: simbolo elemento

^A_Z X, Z in basso a sinistra, A in alto a sinistra

Isotopi: nuclidi di uno stesso elemento, con uguale numero atomico Z ma diverso numero di massa A ⇒ diverso numero di neutroni. Tutti gli isotopi di un elemento hanno lo stesso nome, tranne l'idrogeno:

¹H = H₂ = idrogeno

²H = H₂ = deuterio

³H = T = tritio

Le proprietà chimiche e chimico-fisiche dipendono solo dal numero di protoni ⇒ cioè Z ⇒ diversi isotopi di uno stesso elemento hanno uguali proprietà chimiche e chimico-fisiche (eccetto isotopi degli elementi gassosi, es. H, O, N, F, Cl), P, hanno un solo isotopo

Quando si scrive il solo simbolo (N.P) ci si riferisce alla sua miscela isotopica naturale

Ioni: un atomo, senza alterarne la composizione del nucleo, può perdere o acquistare elettroni, diventando una specie elettricamente carica: uno ione.

Catione: atomo che perde uno o + elettroni diventa carico positivamente, uno ione positivo

Anione: atomo che acquista uno o + elettroni diventa carico negativamente, uno ione negativo

es: Na⁺ Al³⁺ O^2- Cl^-

Lo STATO QUANTICO per l’elettrone.

NUMERI QUANTICI

• n numero quantico principale, definisce il livello di energia che l’e^- può occupare
• n=1,2,3,…∞
• l numero quantico secondario, è in relazione alla forma degli orbitali atomici
• l = 0,1,2,…,(n-1)
• ml numero quantico magnetico, in relazione con l’orientazione relative agli orbitali atomici nello spazio
• ml = (-l),…0,…(+1,1), +1

Orbitali che hanno lo stesso livello energetico (2s-2p, 3s-3p-3d) sono degeneri.

COME POSSIAMO RAPPRESENTARE GRAFICAMENTE GLI ORBILALI

superficie di equiprobabilità: superficie che delimita ư a ư con probabilità totale prefissata ed alta di trovare l’e^-

1) ORBITALE S = Densità di probabilità |Ψ|² dipende solo da r (raggio)

All’aumentare del numero quantico principale l’orbitale s è + espanso

ARGOMENTO 6 - LEGAME COVALENTE

IL LEGAME COVALENTE

Deriva dalla condivisione di 1 o + e- di valenza.

I simboli di Lewis permettono di rappresentare gli elettroni di valenza (puntini = e- di valenza).

1. LEGAMI SINGOLI O SEMPLICI (condivisione di una sola coppia di elettroni)

Condizione necessaria di formazione del legame: ELETTRONE SPIATO.

Esempio: C. Vorremo qui H• + H• → H:H → H-H

Raggiungimento della config. elettronica dell’ottetto + stabilità

2. LEGAMI MULTIPLI (condivisione di + coppie di elettroni)

• 2 coppie di e- → DOPPIO LEGAME
• 3 coppie di e- → TRIPLO LEGAME

All'aumentare del numero di legami tra 2 atomi aumenta l'energia di legame e diminuisce la distanza di legame.

ECCEZIONI ALLA REGOLA DELL’OTTETTO

1. MOLECOLE CON ATOMO CENTRALE CON MENO DI 8 ELETTRONI:

• Be (II gruppo)
• B, Al (III gruppo)

2. MOLECOLE CON ATOMO CENTRALE CON PIÙ DI 8 ELETTRONI:

• A partire dal III gruppo!

LEGAME COVALENTE DATIVO

Lo stesso atomo fornisce la coppia di elettroni dei legami a un atomo che ha una lacuna di elettroni (ORBITALE VUOTO)

3) Ossoanioni

Un elemento elementare assume la desinenza -ato e viene precedutodal termine ione, mentre il numero di atomi di O rispetto all'atomocentrale viene precisato con prefissi (di-,tri-, ...). Altrimenti si aggiunge-ito, quando l'elemento diminuisce.

• SO₃^2- = ione solfato (VI)
• NO₂^- = ione nitrito (III)
• SO₂^2- = ione tiossolfato
• NO₂^- = ione diossonitato

6) Ossoacidi

Acidi che derivano dagli ossoanioni.Si ottengono da un elemento legato ad uno o gruppi OH econtenenti atomi di ossigeno.

IUPAC: il nome dell'ossoanione rannevigato togliendo ie(si permane i suffissi): il numero di atomi di H:

• H₂CO₃ carbonato (IV) di idrogeno
• H₂SO₃ solfato (IV) di idrogeno
• HClO₄ clorato (VII) di idrogeno

7) Sali con anioni

- derivanti da idracidi

• Composti formati da un catione e un anione
• Nome dell'anione (desinemza uno) + di + nome catione
• es: KCl cloruro di potassio
• FeCl₂ dicloruro di potassio
• CuCl₂ dicloruro di rame

- derivanti da ossoacidi

• Acidi formati dall'aniome di un ossoacido e da un metallo
• Nome dell'ossoaco conindipendente, omettendo il termine "ione" e speci
• Afetti buona interpolazione
• CaSO₃ solfato (IV) di calcio | triossolfato di calcio
• Na₂SO₄ solfato (VI) di disodio | tetraossosolfato di disodio

8) Sali contenente atomi di idrogeno

IUPAC: mantenere il nome del sale rannevigante premettendo iltermine idrogeno.

es: NaHCO₃ idrogeno carbonato (IV) di sodio

Come si ottengono i composti chimici??

Elementi

• Metalli
• + O₂
• Ossidi basici
• + H₂O
• Idrossidi
• non metalli
• + O₂
• Ossidi acidi
• + H₂O
• Ossoacidi

Idruri: im H₂O si decomappano liberando h₂ e formano soluzioni basiche' idracidi:\br> im + h₂O si ionizzano im h⁺(aq) e X^-(aq) formondo soluzioni acideOssoacidi: smettono per reazioni degli ossidi acidi em H₂OSali: si ottengono per reazione tra una base ed un acido (reazioni di neutralizzazione)