Appunti teorici di Chimica

CHIMICA

Teoria John Dalton

Atomica LEGGE DELLE

La materia è Gli atomi sono PROPORZIONI MULTIPLE :

Le trasformazioni

discontinua: indivisibili e se due elementi A e B si

chimiche si

formata da inalterabili. combinano tra loro per dare più di

identificano con

particelle Gli atomi di una un composto, le diverse masse di

l’unione e la

elementari stessa sostanza B che si combinano con una

separazione dei vari

indivisibili dette semplice sono tutti massa fissa di A possono essere

atomi tra loro

ATOMI uguali tra loro. espresse come rapporti di numeri

interi, in genere piccoli.

Rutherford

(modello planetario) Questo modello non è stabile:

…

1) gli elettroni ruotando

dovrebbero emettere radiazione

Gli atomi sono Gli elettroni sono

Protoni e neutroni elettromagnetica, perdendo

formati da particelle distribuiti nello

formano un energia e cadendo sul nucleo.

subatomiche spazio intorno al

compatto corpo …

(elettroni, protoni, nucleo (nuvola

centrale (nucleo) 2) a causa di ciò lo spettro della

neutroni) elettronica) radiazione emessa dovrebbe

essere continuo invece gli atomi

emettono un insieme discreto di

righe spettrali. Per gli atomi

Niels Bohr monoelettrici

(modello semi-quantistico)

L’atomo non irraggia

L’atomo può energia mentre è in L’atomo compie una transizione

mvr=n(h/2∏)

percorrere solo uno stato da uno stato stazionario all’altro

m=massa elettrone

determinate orbite stazionario. Gli quando l’elettrone si trasferisce su

n=numero quantico

circolari, detti stati elettroni ruotando un’altra orbita. Per fare ciò

principale

stazionari. attorno al nucleo l’elettrone emette o assorbe un

v=frequenza

Ciascuno di questi non emettono fotone la cui energia è uguale alla

h=costante di

stati è associato as radiazione differenza di energia dei due stati.

Planck

un’orbita fissa elettromagnetica e …

6,6x10^-34 J·s

dell’elettrone. non perdono E(fotone)=E(statoA)-E(statoB)=hv

energia.

Non spiega le proprietà di atomi con più elettroni, si fonda sulla fisica classica ma fa uso di concetti

che la violano

———-> meccanica quantistica

Principio di indeterminazione di Heisenberg

Il prodotto degli errori nella determinazione contemporanea della posizione e della velocità di una

particella è almeno uguale a h/4∏

·

Δ(m·v) Δx ≥ h/4∏

De Broglie

Se la luce può mostrare sia proprietà ondulatorie che particellari, allora anche le particelle possono

mostrare proprietà ondulatorie:

gli elettroni in certe circostanze possono comportarsi come onde.

Born

(modello quanto-meccanico)

1

CHIMICA

Nucleo ed elettroni

sono attratti da

Nucleo centrale forze elettrostatiche

carico e gli e- sono

positivamente delocalizzati in Il moto degli elettroni viene descritto dalla funzione

attorno al quale orbitali ai quali d’onda ad essi associata Ψ^2 che determina la

ruotano elettroni in compete una probabilità di trovare la particella in un punto dello

n° uguale alle determinata spazio e determina zone quantizzate attorno al nucleo,

cariche positive energia. Gli atomi dette orbitali, dove la probabilità di trovare un elettrone è

nucleari. Il sistema emettono/ del 90%.

atomo è perciò assorbono

neutro. radiazioni quando

gli e- passano da un

orbitale all’altro

E’ un’equazione associata ad un’onda elettromagnetica che la caratterizza nelle sue tre dimensioni.

Equazione di Si chiama funzione d’onda nel caso di un’onda elettromagnetica e, specificamente, prende il nome di

Schrodinger orbitale se nella funzione d’onda vengono assegnati specifici numeri quantici. Sono accettabili

funzioni d’onda con valore finito, il loro limite tende a 0 e il triplo integrale della funzione d’onda al

quadrato è uguale a 1.

Principio di Volumi uguali dello stesso gas a temperatura e pressione costante, contengono lo un egual numero

di particelle. Na= 6,022x10^23

Avogadro Molarità (M): Molalità (m): Massa %: MassaSoluto (g) /

Soluzioni FrazioneMolare ()

n°MoliSoluto / n°MoliSoluto / MassaSoluzione (g)

n°moli1 /

concentrazione Vsoluzione (L) MassaSolvente (kg) x100

(n°moli1+n°moli2)

Acido-Base: non vi Ossido-Riduzione: cambia il n° di ossidazione degli

Reazioni è alcuna variazione atomi, ovvero si ha scambio di e- da una specie all’altra.

Chimiche Precipitazione: degli stati di Ossidazione=aumento del n° di ossidazione, cessione di

formazione di gas, ossidazione degli elettroni, mentre riduzione sta per diminuzione del n° di

di solidi poco elementi dei ossidazione, ovvero acquisto di elettroni

solubili o di altri reagenti a quelli dei …

composti molecolari prodotti. Il numero Ossidi basici—> formati dal legame di ossigeno+metalli.

come l’acqua. di ossidazione è la reagiscono con l’h2o formando idrossidi

Unendo due liquidi differenza tra il n° di Ossidi acidi—> formati dal legame di

si osserva la elettroni di valenza ossigeno+nonMetallo. Reagiscono con l’h2o formando

formazione di un dell’atomo ossiacidi.

solido che rende considerato e il n° di Ossidi anfoteri—> possono manifestare sia

torbida la soluzione. elettroni che ad comportamento basico che comportamento acido. Di

. esso rimangono solito poco solubili in h2o, ma si sciolgono sia nelle basi

Pn(NO3)2+ 2KI —> dopo aver che negli acidi

PbI2↓ + 2KNO3 assegnato tutti gli e- …

di legame all’atomo La specie che ossida si riduce, quella che riduce si

più elettronegativo ossida.

M: numero quantico

Numeri magnetico,

Quantici N: numero quantico identifica S: numero quantico di spin

principale, identifica L: numero quantico l’orientamento. dell’elettrone, identifica la sua

l’energia. azimutale, identifica Determina le rotazione e può assumere solo

All’aumentare di n la forma. Definisce il proprietà dell’atomo due valori, +1/2 e -1/2.

aumenta la sottolivello quando è Due elettroni con spin opposto si

distanza energetico a cui sottoposto a un dicono appaiati, 1 elettrone da

dell’elettrone dal appartiene quel campo magnetico solo si dice spaiato e genera un

nucleo e ciò certo orbitale. esterno, definisce il campo magnetico, 2 elettroni con

provoca un L= 0……n-1 n° di orbitali di lo stesso spin tendono a

conseguente ciascun sottolivello respingersi.

aumento di energia energetico.

M= -L….0….+L

Orbitali Pauli, principio di esclusione

φ (r, ơ, Ø) Due e- non possono essere caratterizzati dagli stessi 4 numeri quantici; sullo stesso orbitale

r=distanza possono stare al massimo 2e- e devono avere spin opposto; sullo strato n possono stare al

dall’atomo massimo 2n^2 elettroni

ơ=angolo formato

con z Regola di Hund

Ø=angolo intorno a

x Nello stato fondamentale l’atomo adotta la configurazione con il massimo numero di elettroni spaiati

con spin parallelo. Il sistema nello stato fondamentale tende ad assumere la configurazione ad

energia minore. Due atomi di un legame

covalente polare

2 covalente polare

costituiscono un

CHIMICA dipolo elettrico,

dotato di un momento

Energia di ionizzazione Eion: energia

Proprietà dipolare. Se gli atomi

minima che occorre fornire ad un atomo Raggio atomico: può essere ionico, covalente, metallico. che si legano sono

periodiche isolato (in stato gassoso) per estrargli un Cresce verso sx per i gruppi e verso il basso per i di natura diversa,

elettrone. Cresce verso dx per i gruppi, e periodo. essi esercitano sugli

verso l’alto per i periodi. elettroni di legame

una forza diversa di

Teoria del legame VSEPR:

Teorie di Teoria degli orbitali molecolari attrazione:

di valenza (VB): gli Gli atomi sono legati da coppie di elettroni

legame (MO): assume che nella si formano un polo

atomi che formano che tendono a respingersi. formazione della molecola gli parzialmente negativo e

una molecola Tra le coppie elettroniche vi è una atomi non conservino la loro uno parzialmente positivo

conservano intatta massima distanza. identità elettronica, ma che tutti gli

la struttura Le coppie di elettroni di non legame elettroni si distribuiscano su nuovi

elettronica interna e appartengono interamente allo strato di orbitali, detti molecolari, estesi a

si legano mediante valenza di un particolare atomo e tutta la molecola. In questa

elettroni estremi occupano più spazio rispetto alle coppie di molecola esiste un insieme di

dando luogo a elettroni di legame. nuclei attorno ai quali sono

legami fra coppie Geometria: lineare(n=2), trigonale planare distribuiti, su orbitali molecolari, gli

che costituiscono la (n=3), tetraedrica (n=4), bipiramide elettroni che appartenevano ai

struttura portante trigonale (n=5), ottandrica (n=6), singoli atomi che la costituiscono.

della molecola. bipiramide pentagonale (n=7). AXnEm Penetrazione: un elettrone 2s

Effetti Carica nucleare: fa Schermatura: trascorre la maggior parte del suo

elettrostatici diminuire l’energia 1) effetto di un e- addizionale: ciascuno tempo più lontano dal nucleo

dell’orbitale

degli orbitali dei 2 e- scherma parzialmente l’altro nei rispetto a un 2p, ma penetra in

aumentando le confronti della carica nucleare ed aumenta prossimità del nucleo per una

attrazioni nucleo- l’energia dell’orbitale (He/He+). piccola frazione di tempo. Questa

elettrone. H ha un 2) effetto degli e- interni: schermano molto penetrazione da parte dell’e- 2s

e- più facile da efficacemente gli e- esterni e aumentano aumenta la sua attrazione al

rimuovere rispetto a notevolmente l’energia dell’orbitale. nucleo e, quindi, abbassa

He+. l’energia dell’orbitale.

Esprime la

Elettro- I gas nobili non 0<ΔEN<0.4 covalente puro

tendenza di un Aumenta lungo i

negatività sono elettronegativi 0.4<ΔEN<1,7 covalente polare

atomo ad attrarre a periodi, diminuisce

perché non ΔEN>1,7 legame ionico

sé gli elettroni di lungo i gruppi

compiono legami ΔEN=0 covalente apolare

legame

E’ una carica fittizia

Carica attribuita ad ogni

parziale e atomo presente in δa= e-valenza di A-(e-non legame A+e-legameA·ENa/(ENa+ENb) …

Carica una determinata δa è determinata dalla differenza di elettronegatività tra gli atomi che formano il

molecola

formale legame A-B e fornisce una misura della carica delocalizzata sull’atomo A.

considerando gli e- …

di legame CFa=e-valenza di A-(e- di non legame A + e- legame A·1/2)

delocalizzati in …

prossimità degli Nella carica formale i legami sono considerati covalenti puri (ΔEN=0)——->

atomi più .

e- di legame son considerati equamente ripartiti tra A e B

elettronegativi che

compongono la

molecola.

Legami tra (sigma): sono i ∏: è un legame Promozione: Orbitali ibridizzati:

orbitali legami con orbitali covalente formati eccitazione di un …

orientati lungo Lineare (AX ) sp

per sovrapposizione elettrone ad un 2

l’asse internucleare, laterale di due orbitale di energia 2

ovvero quello che Trigonale planare (AX ) sp

orbitali, gli e- si superiore. 3

passa tra i due distribuiscono in … 3

nuclei. Esprime un Tetraedrica (AX ) sp

due lobi uno per Ibridizzazione: 4

legame singolo. Un ciascun lato mescolamento 3

legame doppio è Trigonale bipiramidale (AX ) sp d

dell’asse dell’orbitale 2s e di 5

dato da 1+1∏, internucleare. un orbitale 2p. 3 2

Ottaedrica (AX ) sp d

+2∏.

triploo da 6

Forze dipolo-dipolo:

Forze inter- Forze ione-dipolo: si sono forze di

molecolari hanno qualdo

Sono forze di attrazione tra dipoli Momento di dipolo: esprime la

solubiliziamo un

natura elettrici; sono forza di un dipolo elettrico. Essa

composto ionico

essenzialmente interazioni deboli tra aumenta all’aumentare della

(es: sale) in un

elettrostatica che si molecole polari carica (+ o -) dei due poli e

solvente polare

esercitano tra (asimmetriche, a all’aumentare della distanza che li

(es:h2o). I dipoli

molecole neutre o causa del legame separa. Una molecola è polare se

sono in grado di

tra ioni e molecole covalente polare, la somma dei momenti dipolari di

rompere i legami tra

neutre. presentano carica + tutti i suoi legami è diversa da 0.

gli ioni da un lato e -

dissolvendoli. dall’altro).

3

CHIMICA

A causa del moto caotico degli e- la carica elettrica della

Forze di molecola può risultare sbilanciata; per questo istante si crea un Tra molecole apolari: aumentano

London dipolo elettrico (temporaneo) che genera un campo elettrico all’aumentare della massa

capace di rendere polari le molecole vicine, ovvero di imprimere molecolare delle molecole e

un momento dipolare indotto. Tra un dipolo temporaneo e dannosi che molecole polari,

l’altro si stabiliscono forze attrattive dette appunto Forze di come O2 o N2, possano esistere

London (dovute all’attrazione dei dipoli temporanei di molecole allo stato condensato.

vicine).

Si forma quando H si trova tra due atomi

Legame a molto elettro