Appunti di Chimica Generale

Lezione di Chimica Generale, di Lorenzo Di Palma

EE 2p2p 2s2s 1s1s F (9+)O (8+)
Poiché ci sono repulsioni in entrambi gli atomi si pareggiano. Quindi conta solo la C.N.E.5

Affinità elettronica, l'energia che viene liberata [si passa da una energia più alta, perché l'elettrone era lontano dal nucleo, ad una più bassa, e l'energia viene liberata nell'universo] (prima era spendere) quando un atomo lega un elettrone, è il processo opposto a prima. → MM + e - -

Come varia l'energia nella tavola periodica
C. N. E.=3-2=+1
C. N. E.=4-2=+2

EE 2p2s2s 1s1s Be (4+)Li (3+)
Un elettrone-onda viaggia ed incontra un atomo, se viene attratto da esso inizia a orbitare intorno al nucleo. L'elettrone deve descrivere la ψ a minor energia. Nel Li si va a posizionare nell'orbitale 2s, con spin opposto. Nel Li l'elettrone risente di una C.N.E.=+1, quindi l'elettrone si può attaccare (liberando energia potenziale).

energia che si può utilizzare per compiere lavoro). Più la C.N.E. aumenta, più l'elettrone sarà attratto. In termini molto semplici:

Energia di ionizzazione: se tiro via un elettrone, quanta fatica compio?

Affinità elettronica: se attacco un elettrone, quanto volentieri resta lì?

Quindi:

C. N. E. bassa C. N. E. alta

vogliono elettroni vogliono staccare attaccare

gli elettroni

Lo schema ci mostra molto semplicemente come gli atomi si comportano in base alla loro C.N.E. Gli ultimi elettroni della tavola sono detti nobili, perché non si mischiano con gli altri, né vogliono cedere elettroni né vogliono acquistarli, infatti:

La alta C.N.E. spiega perché gli elettroni non vogliono staccarsi, mentre l'elettrone che vorrebbe attaccarsi andrebbe a finire nel 3s, risentendo di una C.N.E. = 10-10 = 0, quindi rimbalza o passa di fianco. Per questi motivi

Il neon, e gli elementi del suo gruppo tendono a non cedere né attrarre elettroni. Per questa proprietà sono detti inerti.

Lezione di Chimica Generale, di Lorenzo Di Palmaa

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Che molecole possono esistere e quali no?

Regola dell'ottetto, o meglio una deduzione.

E 2p2s1sC (6+)

Ricordando che gli elettroni di valenza non si schermano fra loro, vediamo quanti elettroni si possono legare al carbonio. Per i primi 4 elettroni la C.N.E.=+4, otterrei così 8 elettroni di valenza, ugualmente attratti al nucleo. Se io ci buttassi un elettrone, l'unica ψ adatta a descriverla sarebbe un 3s, che risentirebbe di una C.N.E.=6-10=-4, verrebbe addirittura respinto.

Allora, per gli atomi del 2° periodo, quindi per n=2, il numero massimo di elettroni di valenza è 8. Lo deduco dalla C.N.E.

Un simile comportamento lo vediamo anche per gli elementi del 1° periodo. Posso aggiungere all'H 1 elettrone senza problema. Ma

Non posso legarne un altro, perché dovrebbe essere descritto da una ψ 2s, e questi elettroni risentirebbero di una C.N.E.=-1. Allora per gli elettroni del 2° periodo, con n=1, quindi, il numero max di elettroni di valenza è 2. Quando gli atomi hanno 8 elettroni di valenza (nel caso specifico degli elementi del 2° periodo) diventano stabili, poco reattivi, inerti (perché la C.N.E. è sia negativa e quindi respinge, ma essendo alta è difficile anche strappare elettroni). Se un atomo o molecola non reagisce, la vediamo spesso nell'universo, perché non va incontro a trasformazioni. Solo con 8 elettroni di valenza un atomo è stabile, altrimenti può sempre accettare elettroni. Ricorda che anche se il C può legare ancora un elettrone, e pur sempre uno ione negativo, di norma non attrae elettroni, ma se li avvicino, avviene il legame.

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Per gli elementi del 3°

periodo in poi, il numero di elettroni per raggiungere la stabilità non è piùcostante, talvolta 18 o anche 20, perché gli orbitali di valenza sono variabili.

Tutti gli atomi eccetto gli elementi nobili, hanno tendenza a legare elettroni, ciò dipende dalla C.N.E.3sE 2p2s1sNa (11+)

Mentre mi muovo → nel periodo, l’energia di ionizzazione aumenta, perché la C.N.E. aumenta: è piùdifficile strappare elettroni, anche l’affinità elettronica aumenta, perché aumentando la C.N.E. è piùfacile attrarre elettroni.

Quindi gli atomi a sinistra tendono a perdere elettroni, a destra tendono ad acquisire elettroni.

Consideriamo ora Li e F. La loro configurazione elettronica è la seguente, 1s² 2s¹ , e 1s² 2s² 2p⁵ , la C.N.E. rispettivamente +1 e +7. Se si incontrano il Li può perdere un elettrone, il F può riceverlo.

Nascono così due ioni, Li⁺ e F^- , che interagendo formano un

legame ionico.+ -Nell'universo troveremo composti ionici ed elementi nobili. Ma il composto più presente è H, la molecola d'idrogeno. I legami dell'atomo H è molto presente nell'universo, ciò vuol dire che è stabile. Se un atomo di H perdesse un elettrone, e l'altro lo ricevesse, esso risentirebbe di una C.N.E.=+1. Ma non c'è un motivo per cui un atomo debba cedere l'elettrone e l'altro riceverlo. Entrambi vogliono legare elettroni (affinità elettronica), ma nessuno dei due deve farlo necessariamente. Ammettiamo che i due atomi si avvicinino: l'orbitale 1s di un atomo si sovrappone parzialmente all'altro in tale modo:

Nel disegno ovviamente gli orbitali sono sferici, perché gli orbitali di valenza sono descritti da orbitali sferici. È possibile che nella regione di spazio in cui gli orbitali si sovrappongono ci possano

essere 2elettroni, ma quindi nell'orbitale 1s ci sarebbero 2 elettroni. Ma lo spin non può essere lo stesso, perché avremmo due elettroni descritti dai 4 numeri quantici uguali, sarebbero perfettamente sovrapposti. In questa regione gli elettroni non si schermano, perché entrambi 1s. Entrambi i nuclei attraggono gli elettroni in questa regione, la C.N.E.= +2, allora è più probabile che gli elettroni stiano in quella regione, tanto non si attraggono. La vera C.N.E. sarebbe compresa tra 1 e 2, perché vi è un leggero contributo di repulsione elettronica, che tende a tenere gli elettroni lontano. Prevediamo la reattività: He, Z=2 Esiste la molecola He ? Potrei trovare potenzialmente anche 4 elettroni in quella regione, ma c'è un problema: se mi avvicino a quella regione, io dovrei diventare un elettrone 2s, perché già ci sono 2 elettroni 1s, ma se lo fossi risentirei di una C.N.E. pari a 0. Allora deduciamo, che

In quella regione non possono starci 4 elettroni, allora non c'è alcuna forza che tenga legati gli atomi di He.

È possibile che i 3 elettroni dei 3 atomi di H siano tutti descritti da orbitali 1s? No, perché in quella regione possono starci solo 2 elettroni. Il 3° ipotetico elettrone dovrebbe essere un 2s, e risentirebbe di una C.N.E.=-1, allora vedrei un'emissione di elettrone.

Anche questa rappresentazione è sbagliata, perché l'atomo centrale ha ancora 3 elettroni 1s, quindi il 3° è necessariamente un 2s, ma per lo stesso discorso, la C.N.E. sarebbe -2.

Due elettroni dello stesso spin possono legarsi, ma un elettrone deve cambiare spin, e se ciò accadesse, un altro elettrone nell'universo dovrebbe cambiare spin. Può accadere ma è molto raro.

Ogni volta che si forma un legame l'atomo è più stabile.

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Gli atomi possono condividere un elettrone solo se esiste una C.N.E. che lo attragga.

Un atomo può ospitare nei suoi orbitali, un numero di elettroni tale da riempire tutti gli orbitali di valenza (cioè caratterizzati dall'n più grande).

Es. C Z=6, C.N.E.=+4 1s 2s 2p allora può ospitare tanti elettroni quanti ne servono per riempire lo stato di valenza: ovvero i 4 elettroni che mi servono a riempire gli orbitali n=2. Quando li riempie, l'atomo diventa stabile. Non vuole né ricevere né cedere elettroni. Allora è più probabile trovare molecole, dove gli atomi hanno orbitali di valenza piena.

Quando gli atomi condividono elettroni lo fanno per riempire gli orbitali di valenza (principio su cui si basa la regola dell'ottetto).

La simbologia di Lewis (dietro c'è tutto il ragionamento sulla C.N.E.)

Gli atomi possono

Interagire in due modi:

• Strappando o ricevendo un elettrone da un altro atomo;
• Condividendo elettroni; se questa condivisione parte da una attrazione, la chiameremo legame covalente.

Entrambe sono interazioni elettrostatiche.

Come descrivere i legami covalenti:

Dati i miei atomi, descriverò gli elettroni di valenza come puntini, perché solo questi, essendo diffusi, vengono condivisi.

Il legame lo descriviamo come due elettroni condivisi.

Ma poiché vi è un legame rappresentiamo gli atomi legati da una linea continua. Ogni trattino è una coppia di elettroni.

Il trattino identifica la probabilità maggiore che abbiamo di trovare gli elettroni nella regione in cui gli orbitali si sovrappongono.

Con l'esempio dell'elio, anche la simbologia di Lewis mi conferma che non può esistere. Perché l'atomo di elio si troverebbe intorno a 3 elettroni, ma avendo l'elio n=1, esso può al massimo ospitare 2 elettroni.

affinché questi vengano attratti.

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Può esistere HF?

Ragionamento: prendo il mio H, mi scrivo la configurazione e faccio lo stesso con F. Mi chiedo, quanti elettroni di valenza? Prendo tutti gli elettroni di valenza e li sommo, ottengo 8 elettroni. Questo concetto è tale perché gli atomi una volta che si uniscono, non è più possibile riconoscere la provenienza degli elettroni di valenza. Poi piazzo la mia somma affinché tutti gli atomi raggiungano una configurazione stabile. Se ci riesco, la molecola esiste. Allora HF esiste.

O esiste? O, Z=8 O O1s 2s 2p2 2 4 totale elettroni di valenza=6

In O ci sono 2 legami covalenti.

Sia H che O hanno atomi