Chimica e chimica biologica - tavola periodica e le proprietà periodiche

La tavola periodica

Di Medelev, 1869. Aveva compreso che gli elementi possono essere messi su una tabella in cui righe e colonne, periodi e gruppi, si incastrano secondo un principio logico. I periodi corrispondono a un n via via crescente, i gruppi identificano le famiglie con elementi che hanno proprietà chimiche simili avendo lo stesso numero di elettroni nello stato di valenza. L'H può essere presente sia nel gruppo 1, per la presenza di un solo elettrone, o nel gruppo 7, per la sua tendenza di accettare elettroni per raggiungere l'ottetto;

Metallo: elemento che conduce elettricità, presenta una certa lucentezza tipica, sono malleabili e duttili;

Non metallo: elemento che non conduce e non è malleabile e duttile;

Metalloidi: aspetto e alcune proprietà dei metalli, a non si comporta come loro dal punto di vista chimico;

I compostiSi dice composto una sostanza costituita da due o più elementi che si combinano in

proporzionidefinite --> legge delle proporzioni fisse e costanti.

Gli atomi possono unirsi a formare:

• molecole: raggruppamento di atomi legati, definito, distinto ed elettricamente neutro
• ioni: raggruppamento di atomi che possiede carica, negativa o positiva

I composti possono quindi essere molecolari o ionici.

Composti molecolari e formule chimiche

Formula molecolare: H₂O, CH₄, non mi dice come si legano gli elettroni, solo mi dice le proporzioni degli elementi che li formano

Formula di struttura: dà un'idea su come si legano gli atomi ma non sulla forma vera e sugli angoli di legami, è sempre bidimensionale

Modello a stecche e sfere: tridimensionale, indica gli angoli e le lunghezze di legame e e delle posizioni reciproche degli elementi, ma rende poco sull'ingombro spaziale della molecola.

Modello a spazio pieno: rende meglio sull'ingombro sferico degli atomi perché tiene conto della nube elettronica, indica gli

angoli e la lunghezza di legame

Composti ionici

Non sono dati da interazione ben definita tra atomi ma sono costituiti da ioni positivi e negativi tenuti insieme dall'attrazione che si esercita tra le cariche di segno opposto + -

Per esempio, NaCl dovrebbe essere scritto come Na Cl

Anione: ione con carica negativa

Catione: ione con carica positiva

Gli atomi degli elementi metallici tipicamente cedono elettroni e formano cationi, quelli dei nonmetalli acquistano elettroni e formano anioni.

Nei composti ionici anioni e cationi si combinano per dare un composto neutro.

Si definisce unità formula di un composto ionico l'unità costitutiva più piccola del composto, essa equivale a una "molecola" de composto" es. (NH₄)₂SO₄

Le miscele I componenti si possono Le proprietà sono

La composizione è

Miscela (aria) separare applicando correlate con quelle dei

variabile tecniche fisiche componenti

I componenti non sono La composizione

è Le proprietà sono dissimiliComposto (H2O) separabili con tecniche2 determinata e costante da quelle dei componentifisichePossiamo parlare di:Miscele eterogenee: in cui i componenti sono distinguibili• Miscele omogenee: in cui i componenti sono indistinguibili, sono soluzioni, formate da• solventeEsistono soluzioni acquose, non acquose o solide. Due metodi di s separazione di soluzioniacquose sono:Cristallizzazione: il soluto si separa sotto forma di cristalli (evaporazione d'acqua di mare)• Precipitazione: il soluto si separa fotto forma di polvere finemente suddivisa• Le proprietà periodicheIl numero atomico indica il numero di elettroni presenti nei vari orbitali dell'elemento. Le proprietà fisico chimiche di ogni elemento dipendono però non dal totale degli elettroni, ma soloda quelli dello strato più esterno, lo strato di valenza. K e Cl per esempio differiscono di solodue elettroni come numero totale, ma

essendo in due gruppi diversi, e avendo quindi uno strato di valenza diverso, hanno proprietà chimiche molto diverse, mentre, per dire, tutti gli alogeni hanno lo strato di valenza uguale, e di conseguenza proprietà chimiche simili.

Volume/raggio atomico

Il raggio atomico è la metà della distanza tra i due centri di due atomi uguali contigui.

Esso:

• aumenta in un gruppo: a ogni nuovo periodo gli elettroni più esterni occupano strati sempre più lontani dal nucleo, e quindi dalla sua attrazione
• diminuisce in un periodo: gli elettroni in più si trovano nello stesso strato atomico, vicini al nucleo pressapoco quanto gli altri appartenenti a quello strato. La carica nucleare crescente li attrae verso l'interno e ciò rende l'atomo più compatto.

Il raggio ionico di un composto ionico è la somma del raggio del catione e dell'anione. Gli anioni, a cui sono stati aggiunti uno o più elettroni, hanno

raggio atomico maggiore dell'elemento corrispondente vista la minore attrazione dei protoni del nucleo

Esistono atomi e ioni isoelettronici, che hanno quindi lo stesso numero di elettroni, ma il cuiraggio è differente a seconda del numero di protoni, e della conseguente diversa attrazione da essi esercitata sugli elettroni.

Conseguenze della variazione del raggio atomico

Gli elettroni sono attirati dal nucleo con forze elettrostatiche la cui intensità diminuisce all'aumentare della distanza. Man mano che il raggio aumenta, la forza con cui gli elettroni sono attirati verso il nucleo diminuisce ed è quindi più facile allontanare da un atomo un elettrone. Viceversa quanto più un atomo è piccolo, tanto più quest'atomo tenderà ad attirare gli elettroni.

Il raggio atomico quindi ci da un indicazione di quanto sono stabili o sottraibili/condivisibili gli elettroni.

Gli elementi del 8° gruppo, i gas nobili, sono molto poco reattivi.

esistono solo in forma mono-atomica, è difficile farli reagire, danno pochissimi composti. L'ottetto dello strato di valenza2 6completa (s p ) gli conferisce alta stabilità e bassa energia.

Regola dell'ottetto: ogni elemento nelle sue reazioni tende a completare la sua struttura elettronica esterna con 8 elettroni. Per raggiungere tale configurazione elettronica, cui compete la minima energia ogni elemento che non la ha tende a cedere o acquistare(=maggiore stabilità)elettroni.

Energia (o potenziale) di ionizzazione: è l'energia necessaria ad allontanare un elettrone da un atomo in fase di gas; può essere primaria se parto dall'elemento, o secondaria se parto dal catione. L'energia di ionizzazione secondaria è sempre maggiore di quella primaria perché sottrarre un elettrone dal catione è più difficile che dall'elemento da cui deriva vista la maggiore attrazione protonica sul minor numero di

elettroni.Essa:Diminuisce in un gruppo: a parità di elettroni di valenza, quelli sugli strati più esterni saranno più facili da strappare

Aumenta in un periodo: a parità di n, stesso strato, aumenta il numero dei protoni che tengono legati a sé gli elettroni.

Affinità elettronica: È il lavoro che un atomo allo stato gassoso compie per acquistare un elettrone, in sostanza quanta energia spende un atomo per legare a sé un elettrone e raggiungere una configurazione elettronica stabile.

Se acquistando un elettrone raggiungo una stabilizzazione dovrei rilasciare energia, avere dei valori negativi ma ci sono due scuole di pensiero, quella di rappresentarla come l'energia potenziale ma con segno inverso o con lo stesso segno, di conseguenza cambia come si dice che essa aumenti o diminuisca. Considerandola con lo stesso segno, l'affinità elettronica aumenta in un periodo diminuisce in un gruppo.

Elettronegatività:

la tendenza di un elemento a spostare verso di sé gli elettroni di legame. È stata quantificata: l'elemento più elettronegativo è il fluoro, 4, seguito dall'ossigeno, 3.5 Essa: - diminuisce in un gruppo - aumenta in un periodo Gli elementi con alta affinità elettronica tendono quindi ad accettare elettroni, quelli con una bassa affinità a cederli. Il primo elemento di ogni gruppo ha caratteristiche un po' diverse rispetto a quelle degli altri del gruppo perché la variazione di raggio atomico è diversa rispetto alle altre e influisce sulla sua affinità. Numero di ossidazione Indica il numero di elettroni persi o acquistati da un elemento nella formazione di un composto. Tale perdita o acquisto può essere totale o parziale (covalenti). L'elettronegatività degli elementi di un composto ci indica il numero di ossidazione dei vari elementi. Come determinare il numero di ossidazione: 1. il numero di

1. L'ossidazione di un elemento non combinato con altro è 0.

2. La somma dei numeri di ossidazione degli atomi costituenti una data specie è uguale alla carica totale.

3. Il numero di ossidazione di H combinato con non metalli è +1, con i metalli è -1.

4. Nella maggior parte dei suoi composti (eccetto H2O) l'ossigeno presenta numero di ossidazione -2.

5. Il numero di ossidazione degli alogeni è generalmente -1.