Appunti chimica

I LEGAMI CHIMICI

Le sostanze sono aggregati di atomi. Per spezzare i legami si ha bisogno di una certa energia, detta energia di dissociazione del legame.

Per definire i legami si prendono 2 ioni di carica opposta e si avvicinano tra di loro. Dal punto (1) avvicinandoli (2) diminuisce l'energia potenziale, aumentando l'attrazione tra di loro.

Avvicinandoli ancora (3), l'energia potenziale aumenta.

ANGOLI DI LEGAME

Si definisce un angolo medio tra gli atomi di qualsiasi sostanza. L'acqua è una molecola polare, i due atomi di H formano tra loro un angolo di 104.5°.

TIPI DI LEGAMI

• Ionica
• Covalente
• Metallico

Questi sono i legami forti. Hanno infatti un'energia di dissociazione che ED > 100 KJ/mol.

1. I legami ionici

Sono di tipo elettrostatico. Gli ioni hanno infatti un eccesso o mancanza di elettroni; per questo si attraggono ioni e tempo attraenti tra loro. Si suddividono in:

• Metallici
• Non metallici

È detta valenza ionica la carica di un elemento in un composto di ioni.

Esempio: metalli alcalini con config. elettronica valenza 1:

• ns¹
• acquisteranno uno ione valenza +1
• alogeni - ns²np⁵
• valenza ioni -1

2. I legami covalenti

Si definiscono con la teoria di Lewis. Gli atomi si accoppiano tra di loro per accedere all'equilibrio più stabile. Le loro configurazioni di elettroni. La configurazione è a strati, per questo l'accoppiamento va al di sopra dell'ordine; gli orbitali sono su piani, mettendoli due su un punto parallelo.

1. :
2. H - H

Gli elettroni vengono rappresentati da puntini, allora nel simbolo degli elettroni;

Quando gli atomi si legano tra loro formano legami multipli:

1. O = O
2. O = N = O

I legami si suddividono in:

• o legami forti
• o legami deboli

Eccezioni Alla Regola Dell'Ottetto

Atomi presenti nei radicali liberi. Questo termine è associato ad

elementi che almeno un elettrone spaiato.

Queste specie adducono luce nella reazione a catena.

Esempio:

N ↔ O

L'elettrone spaiato di N è un radicale libero

I radicali liberi si trovano anche in maniera sperimentale;

Bisogna calcolare il numero magnetico delle molecole.

I radicali infatti sono paramagnetici.

- Al momento angolare associato

→ L = 1 associato elettrone ruota attorno al nucleo

→ Alla spin degli elettroni ruota attorno a se stessa

Generalmente nullo → ottetto è dato dalla somma vettoriale dei momenti

Se però ci sono degli elettroni spaiati → questi indicano radicali liberi

Legame Dativo

Elemento + ione

es.

NH₃ + H⁺ →

:N: H

H

H

Si forma lo ione ammonio

:N: H

H

H

Ha un orbitale 1s vuoto, che può

accoghiese una coppia di elettroni

quella di N

Legami di Valenza - Teoria

Questa teoria descrive le coppie di legami

paralleli alle core con rispettivi elettroni

che viviamo 1 e 2. Si costruisce una funzione d'onda

ψ(1)A(1) + ψA(2)B(2) dove questa è la probabilità di trovare simulta

i e gli elettroni

Αviciandoci A e B, gli elettroni diventano

indiscernibili, l'equazione cambia a

ψ = ψA(1)ψB(2) + ψA(2)ψB(1)

Il numero di legami covalenti che si formeranno deve coincidere

col numero di elettroni spaiati.

Come Si Distinguono

Stà tutto nella sovrapposizione degli orbitali

Quelli più sovrapposti sono i legami più forti

es.

P_x-x = σ

P_y-y = π

P_z-z = π

σ sono nello stesso piano

Stati di Valenza

Gli elementipossone presentarsi in forma diversa di valenza

Xe^s + S^o possono essere:

tricovalente

pentavalente

- bivalente

→ bivalente e

teravalente

→ pentavalente

TIPI DI REAZIONI / TEMPERATURE

1. REAZIONE ESOTERMICA

qui si passa ad uno stato più disordinato, il calore va verso l’esterno dunque, alla base di

(_ΔG)_T,P = (_ΔH)_T,P - T(_ΔS)_T,P

• _ΔH < 0
• _ΔS > 0

2. REAZIONE ENDOTERMICA

• _ΔH > 0
• _ΔS < 0

queste non sono mai reazioni spontanee

3. REAZ. ESOTERMICA CON DIMINUZIONE DI MOLI (ossidazione)

• _ΔH < 0
• _ΔS < 0

_ΔG_T,P < 0 quando T < |_ΔH / _ΔS|

4. REAZ. ENDOTERMICA CON AUMENTO DI MOLI

• _ΔH > 0
• _ΔS > 0

_ΔG_T,P < 0 quando T > |_ΔH / _ΔS|

ESEMPIO

H₂ + 1/2 O₂ → H₂O

_ΔG_liq = G_H2O - G_H2 - 1/2 G_O2 = -288 kJ/mol

GRADO DI AVANZAMENTO DI UNA REAZIONE

sia la funzione z = f(x;y); la derivata

dz =

• _∂z/∂xdy + _∂z/∂ydx

e le differenziale della funzione

Applicato ad una reazione - dette n_i in moli le moli di reattivi e prodotti

d_GT,P=

• _∂G/∂nadn_a + _∂G/∂nbdn_b + _∂G/∂ncdn_c + _∂G/∂nddn_d

per semplificare definiamo energia libera molare parziale di Gibbs

_∂G/∂nidefinita anche potenziale chimico G_i

d_GT,P = G_Adn_a + G_Bdn_b + G_Cdn_c + G_Ddn_d

ora trovo una relazione tra moli e prodotti e moli e reattivi

-dn_a = dn_b = dn_c = dn_d = dξ

Questo rapporto è detto GRADO DI AVANZAMENTO DELLA REAZIONE (velocità infinitesima che ha la reazione avanzando)

scrivo d_GT,P = -a G_Adξ + b G_B + c G_C + d G_D = ( -a G_A + b G_B +

• c G_C + b G_D ) ≤ 0

dove G_i = G_i⁰ + RT ln dξ

ξ = esimo componente in miscela

METODO DELLE VELOCITÀ INIZIALI

• dalla reazione aA + bB → lL + mM si scrive la velocità iniziale come:
  • v₀A = K [C_A]^n_A [C_B]^n_B
  Determino C_A0 e C_B0 delle concentrazioni: v₀A₁ - K [C_A0]^n_A[C_B0]^n_B v₀A₂ - K la velocità v₀A
  • v₀A / v₀A₁ =
  • ([C_A0] / [C_A0]₁)^n_A
  quindi ln v₀A - ln v₀A₁ = n_A (ln C_A - ln C_A1) da qui la posso calcolare n_A facendo poi esattamente la stessa cosa per g n_A = ln v₀A - ln v₀A₁ le misure / ln C_A0 - ln C_A0 le conoscio

se conosco le varie T cost O C

• Con un'INTERPOLAZIONE NON LINEARE poi, trovo V_A
• V₀A = - d[C_A] | ∫ partendo da un valore se costi.
• La squadra appro. it approx ii er¢ paralleli

MECCANISMO REAZIONI SEMPLICE/COMPLESSO

• Cosa sono:
  1. Meccanismo semplice: la reazione avviene in un unico stadio, detto atto ELEMENTARE: gli urti tra reagenti generano prodotti
     • es.: NO + O₃ → NO₂ + O₂
  2. Meccanismo complesso: + stadi, più atti elementari
     • es.: N₂O₂+2 Br^- + 2 H⁺ → 2 Br₂ + H₂O

MOLECOLARITÀ

solo x reazioni a MECCANISMO SEMPLICE indico il numero di particelle coinvolte nelle reazioni come reagenti

Es

• monomolecolare: β₃ = O₂ + O
• bimolecolare: I^- + I^-₂^-H
• trimolecolare: O + O₂ + H → O₂ + H_L

La velocità è quella di una reazione a + stadi è quella dello stadio PIÙ LENTO

GENERALIZZAZIONI EQ CINETICHE

Dei reagenti partecipano pariolehommettate a reazioni in reazione parallele dagli stessi reagenti si ottengono prodotti; dissus;

• Es.: A → v del ottenutacan + d/t
  • 3 J prodotti
  • direzion fan
  • 3 cos di ol'equilibrio
• A → sia K_A tK_B + K_C (ca C_A + C_A e^-kt)