Chimica

La chimica e i legami chimici

Senza di essi non esisterebbe vita e quando si va a creare una nuova sostanza (legata da legami chimici) essa avrà caratteristiche totalmente diverse dagli elementi che la compongono. Ad esempio, H e O sono gassosi, MA quando si uniscono nell'H2O diventa un liquido.

Si instaura tra gli elettroni (chimicamente attivi) del livello energetico più esterno definito guscio di valenza. L'energia dei reagenti deve essere più alta rispetto a quella dei prodotti.

Generalmente nei sistemi che siamo abituati a considerare, la cessione di energia avviene sotto forma di calore, che aumenta il livello di entropia del sistema. Il calore è una forma di entropia disorganizzata che non si sa bene come gestire, e viene definito entropia del sistema.

I gusci, che comprendono più orbitali, identificano livelli energetici principali entro i quali secondo la teoria di Bohr gli elettroni possono muoversi liberamente attorno al nucleo.

Gli elettroni di valenza sono...

quelli contenuti nel guscio più esterno. Possiamo immaginarci questi gusci come degli spazi in cui gli elettroni si possono muovere con una certa facilità.

Il guscio di valenza è il livello energetico in cui si trovano gli elettroni di valenza, ovvero l'ultimo.

Questi ultimi sono i responsabili dei legami chimici che si creano.

Regola dell'ottetto: Tra gli elementi i gas nobili sono quelli caratterizzati da una maggiore stabilità in quanto sono caratterizzati da una configurazione elettronica completa, presentando 8 elettroni a livello del guscio di valenza.

Regola dell'ottetto: Z = protoni Guscio di valenza

Tra gli elementi i gas nobili sono quelli caratterizzati da una maggiore stabilità in quanto sono caratterizzati da una configurazione elettronica completa presentano otto elettroni a livello del guscio.

Se sul guscio di valenza l'ottetto non è completo gli atomi reagiscono tra di loro per andare a completarlo.

Cercano una configurazione di stabilità: li cedono, li prendono in prestito o li co-utilizzano con un altro atomo.

N ha 7 protoni e quindi 7 elettroni, ne ha 5 di valenza = gliene mancano 3. Gli servono 3 H per raggiungere l'ottetto finale.

Na ha 1 elettrone di valenza = gliene mancherebbero 7 MA è meglio per lui perderne 1 e diventare Na+.

Na - Cl: ne ha 7 di valenza, quindi ne prende 1 diventando Cl-.

Il legame chimico – 8/11: sono le forze di attrazione che legano stabilmente due o più atomi, generano una molecola caratterizzata da uno stato energetico più basso di quello degli atomi liberi. Si instaura tra gli elettroni del livello energetico più esterno definito guscio di valenza. Senza di essi non esisterebbe vita e quando si va a creare una nuova sostanza (legata da legami chimici) essa avrà caratteristiche totalmente diverse dagli elementi che la compongono.

Esempio: H e O sono gassosi MA quando si uniscono...

Nell'H₂O diventa un liquido

I legami chimici fra atomi singoli o atomi di molecole diverse sono fondamentali e sono alla base del funzionamento della chimica o biochimica cellulare, possono essere:

• Forti = devo applicare un'energia superiore alle 200-850 KJ/mol tale da separare gli atomi (esempio: produzione di metano)
  • Ionico
  • Covalente
  • Metallico
• Deboli = devo applicare un'energia minore a 40 KJ/mol
  • Forze di van der Waals
  • Ponte e idrogeno importante per la doppia elica: miliardi di basi in una cellula di un paio di micrometri; importante per trascrivere e tradurre le informazioni
  • Attrazioni dipolo-dipolo della membrana (doppio strati fosfolipidico)

Entrambi giocano un ruolo chiave e fondamentale. In particolare quelli deboli.

I legami forti:

Il legame ionico è un legame che solitamente si instaura tra un metallo (cede gli elettroni) ed un non metallo (colui che li acquisisce). Elettroliti importanti nel sangue: determinano la morte.

dell'individuo (gli oligoelementi come sodio, cloro, potassio, calcio, ecc.) li perdiamo con il sudore. Il legame covalente è un tipo di legame chimico in cui gli elettroni sono condivisi tra gli atomi coinvolti, anziché essere ceduti o acquisiti. Questo avviene per raggiungere la configurazione elettronica del guscio più esterno, che generalmente richiede otto elettroni, noto come orbitale molecolare. I legami covalenti sono caratteristici dei non metalli e possono essere singoli, doppi o tripli, a seconda di quanti elettroni vengono condivisi. In base al valore dell'elettronegatività, che rappresenta la forza con cui un atomo attrae gli elettroni di legame, il legame covalente può essere classificato come omopolare o eteropolare. Un legame covalente omopolare, o non polare, si verifica quando i due atomi hanno la stessa elettronegatività (ΔE < 0,4). Un legame covalente eteropolare, o polare, si verifica quando i due atomi hanno elettronegatività diverse (0,4 < ΔE < 0,9). In questo caso, l'atomo più elettronegativo avrà una nube elettronica più grande. I complessi di...coordinazione. Sono dei legami vie di mezzo, utilizzati dai metalli di transizione: hanno gli orbitali d incompleti che possono essere accettori di elettroni. Nel Fe c'è l'orbitale 4s che è libero momentaneamente e in questo modo l'emoglobina, grazie al ferro, trasporta ed è in grado di depositare due atomi di ossigeno. Il legame metallico si realizza tra atomi di metalli. Questo succede perché i metalli hanno energia di ionizzazione bassa, cioè tendono a perdere elettroni. Quindi, quando atomi metallici si legano tra loro a formare un solido, ciascun atomo del metallo cede elettroni e avrò dei cationi immersi in un mare di elettroni. Ha delle caratteristiche particolari: - Capacità di condurre la corrente elettrica - Capacità di condurre il calore - Malleabilità - Duttilità I legami deboli: - I legami dipolo-dipolo si creano quando due cariche elettriche di segno opposto stanno a

distanza fissa

Il legame a idrogeno

Quando l'idrogeno è legato covalentemente a un atomo molto elettronegativo (O, Fluoro, N) illegame è polarizzato e l'H assume una parziale carica positiva (donatore).

SE in prossimità dell'H vi è un altro atomo fortemente elettronegativo (accettore) siinstaura un legame dipolare elettrostatico con l'H che funge da pontei tre atomi devono essere allineati.

I legami di Van der Waals

Sono dei legami di natura elettrostatica molto deboli ma essenziali che si instaurano tra molecolepolari e apolari.

Il legame idrofobico

È una forza che tiene unite le molecole non capaci di legare l'acqua.esempio nella membrana cellulare che è idrofobica grazie ai fosfolipidi.

Le reazioni chimiche - 8/11

Il numero di Avogadro indica il numero di atomi che sono contenuti in 1 g di H! ()Na = = 6,022 ∙ 10à !#!,$$! ∙!'

La mole è la quantità di sostanza

che contiene 6,022 x 10²³ unità chimiche elementari (atomi, molecole, ioni, gruppi di ioni o atomi) corrisponde al peso atomico o molecolare espresso in grammi. Le reazioni chimiche sono la trasformazione di una forma di materia in un'altra: uno o più reagenti (i materiali di partenza) si trasformano in uno o più prodotti: C H O + 6O 6CO + 6H O. Per far partire una reazione serve una certa energia di attivazione. La prima legge della chimica afferma che nulla si distrugge e nulla si crea, cambia solo la sua forma. Questo processo si chiama bilanciamento di una reazione chimica. Si inizia con gli atomi che compaiono singolarmente in un composto sia a destra che a sinistra. Se un atomo compare come singolo elemento, questo elemento va trattato per ultimo. Se misuro i reagenti che diminuiscono, si stanno trasformando in prodotti. La velocità di reazione misura la velocità con cui si trasformano e può.

Natura dei reagenti: se ci sono ioni, le reazioni sono più rapide perché i legami non sono covalenti, che sarebbero più difficili da rompere.

Concentrazione: se si aumenta la concentrazione dei reagenti, aumenta la velocità della reazione.

Temperatura: più è alta la temperatura, più veloce è la reazione.

I catalizzatori: abbassano il valore dell'energia di attivazione necessaria per far partire la reazione. Il catalizzatore è separato rispetto ai prodotti e non si consuma.

L'equilibrio delle reazioni chimiche: la reazione diretta e inversa avviene con la stessa velocità affinché la reazione avvenga. Ci sono una serie di eventi stocastici che devono essere combinati e richiedono del tempo.

Tutti quegli eventi che devono accadere contemporaneamente affinché i reagenti si trasformino in prodotti impiegano del tempo. Questo tempo prende il nome di "energia di attivazione" e viene abbassato dagli enzimi.

(chevelocizzano solo la reazione MA non sposano l’equilibrio)In chimica molte reazioni possono essere reversibiliQUANDO la reazione siferma essa si definisce in equilibrio.La costante di equilibrio è anche definita come il rapporto tra ilprodotto della concentrazione dei prodotti e il prodotto dellaconcentrazione dei reagenti, elevati al loro numerostechiometrico.

Il principio dell’equilibrio mobile o di Le ChatelierSe una perturbazione viene applicata ad un sistema all’equilibrio, il sistema reagisce in modo daannullare parzialmente tale perturbazione.se dall’esterno aggiungiamo acido acetico spostiamo l’equilibrio verso la formazione diàetil acetato e acqua = la velocità della reazione diretta diventa più veloce della velocitàdella reazione inversaaggiungere reagente porta alla formazione di prodotti più veloceàSE ho:- Una reazione esotermica (che libera energia) e aumento la temperatura sposto

L'equilibrio si sposta verso i reagenti diminuendo la temperatura (spostando l'equilibrio verso i prodotti).

Aumento la velocità.

Una reazione endotermica (che prende energia) e aumento la temperatura sposto l'equilibrio verso i prodotti diminuendo la temperatura (spostando l'equilibrio verso i reagenti).

Sposto la temperatura verso i reagenti.

Reazioni di ossido-riduzione

Le reazioni di ossido-riduzione sono quelle in cui si verifica sia un'ossidazione che una riduzione.

Ossidazione: perdita di elettrone; guadagno di atomi di ossigeno o perdita di atomi di idrogeno.