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Chimica generale e inorganica - il legame ionico Appunti scolastici Premium

Appunti di Chimica generale e inorganica per l'esame del professor Marrone. Gli argomenti trattati sono i seguenti: il legame ionico, l'attrazione elettrostatica fra ioni di carica opposta, i requisiti per la formazione del legame ionico, il calcolo dell'energia reticolare, la costante di Madelung, l'energia di repulsione.

Esame di Chimica generale ed inorgnaica docente Prof. A. MARRONE

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ESTRATTO DOCUMENTO

Il legame ionico Calcolo dell’energia reticolare

Chiamiamo “energia reticolare” l’energia liberata nella

formazione del “reticolo cristallino” dagli ioni componenti

portati da distanza infinita a distanza di legame.

L’energia reticolare risulta uguale alla somma di tre termini:

E = E + E + E

retic M R L

E = energia di Madelung

M

E = energia di repulsione interelettronica

R

E = energia di London

L

Il valore dell’energia di Madelung, che costituisce il termine

preponderante dell’energia reticolare, viene calcolato considerando

le interazioni elettrostatiche tra gli ioni costituenti il cristallo. 6

Il legame ionico - Energia reticolare

-

Cl +

Na

Reticolo

cristallino di NaCl

Numero di

coordinazione = 6 7

Il legame ionico - Energia reticolare

E =energia di repulsione

-

Cl R

interelettronica

+

Na

E= E +E

C R

2

e

= −

E

C r

0 E =energia coulombiana

C

di attrazione fra 2 ioni

8

2 2 2 2

12 8 6

e e e

e + − +

= − − ⋅ ⋅ ⋅

6

E M 2 3 2

r r r

r

0 0 0 0

Cl

-

Na +

r ⋅

3 r

(6)

0 (8)

0

⋅ 2 r

2 r 9

(12) 0

0 (6)

2 2 2 2

e 12 e 8 e 6 e

= − + − + − ⋅ ⋅ ⋅

E 6

M r 2 r 3 r 2 r

0 0 0 0

2 2

e 12 8 6 e

( ) α

= − − + − + ⋅ ⋅ ⋅ = −

E 6

M r 2 3 2 r

0 0

Costante di Madelung:

dipende dalla struttura del cristallo ed è la stessa

per tutti i cristalli aventi la stessa struttura

In generale: 2

q q z z e

α α

= − = −

1 2 1 2

E M r r

0 0

q =(z e) e q =(z e) sono le cariche (in valore assoluto) degli

1 1 2 2

ioni di segno opposto. 10

Calcolo di E per NaCl ( 1 mole)

M

α = 1,7476 ioni con carica unitaria

Z = Z = 1

1 2

= 2,79 Å

r e Cl nel cristallo

distanza tra Na

+ -

0

valore assoluto carica elettrone in Franklin

( )

2

⋅ 10

4

,

8 10

( ) −

= − ⋅ = − ⋅ 12

1

,

7476 14

, 43 10

E erg ione

⋅ 8

M 2

,

79 10

NaCl

energia di interazione coulombiana di un singolo ione con

tutti gli altri ioni costituenti il cristallo.

Per ottenere l’energia complessiva per mole di NaCl dobbiamo

moltiplicare il valore precedente per il numero di Avogadro

= -86,9 ·10 erg/mol = -207,6 kcal/mol

11

(E )

M NaCl 11

Energia di repulsione

L’energia di repulsione viene calcolata usando l’equazione di Born-

Meyev: − ar

= ⋅ ⋅

6 0

E b e

R

In genere il valore assoluto di questa energia di repulsione equivale

al 10-15% dell’energia di Madelung. Rappresenta l’energia

Energia di interazione di London

associata alle forze di London, le quali sono attive a distanze

ridottissime e sono dovute al movimento dei nuclei e delle nuvole

elettroniche attorno alle loro posizioni di equilibrio.

L’energia che deriva da queste forze, di tipo attrattivo, è inferiore in

valore assoluto a E .

R 12

Energia reticolare di NaCl

(E ) = E + E + E = -208 + 25 – 5 = - 188 Kcal/mol

ret NaCl M R L

Na + Cl NaCl

+(g) - (g) (s)

∆E = - 188 Kcal/mol

5

La quantità di energia complessivamente in gioco nella formazione

di 1 mole di NaCl cristallino partendo da una mole di Na metallico

e da mezza mole di Cl gassoso è uguale a:

2

∆E ∆E ∆E ∆E ∆E ∆E

= + + + + =

tot 1 2 3 4 5

= - 103,6 kcal/mol 13

Ciclo di Born

-

Haber ∆E

form

Na + ½ Cl Na Cl

+ - (s)

(s) 2 (g)

E ½ E E

vaporizz diss (Cl-Cl) retic

Na + Cl

+ -

Na (g) + Cl (g) (g) (g)

E

ionizz Na

E

aff.elett. Cl

∆E = E + ½ E + E + E + E

form vaporizz diss (Cl-Cl) ionizz Na aff.elett. Cl retic

∆E

E = - E - ½ E - E - E

retic form vaporizz diss (Cl-Cl) ionizz Na aff.elett. Cl 14

Contributi all’energia reticolare di diversi alogenuri alcalini (kcal/mol)

E E E

Cristallo E E L ret ret

M R calcolata sperimentale

15

Il legame ionico - La valenza ionica

2+ -

Na 2 Cl

NaCl ??? Non esiste !

2

→ ∆E

Na Na = E = 109 kJ/mol

(s) (g) 1 vaporizz

→ ∆E

2 Cl = E = 247 kJ/mol

Cl

2(g) (g) 2 diss(Cl-Cl)

→ ∆E

Na + e = E’ = 497 kJ/mol

Na +(g) -

(g) 3 ionizz

→ ∆E

Na + e = E’’ = kJ/mol

Na +(g) 2+(g) - 4561

4 ionizz

→ ∆E

+ 2 e 2 Cl = 2 E = -698 kJ/mol

2 Cl - -(g)

(g) 5 aff.elett.

→ ∆E

+ 2 Cl NaCl = E = -2155 kJ/mol

Na 2+(g) -(g) 2(s) 6 ret

+ Cl NaCl

Na (s) 2(g) 2(s)

∆E ∆E ∆E ∆E ∆E ∆E ∆E

+ + + + + = = kJ/mol

2558

1 2 3 4 5 6 form

Il calcolo dell’energia di formazione dei composti ionici giustifica

pienamente le formule chimiche che li rappresentano. 16

Il legame ionico - La valenza ionica

Cloruro di magnesio

Mg Cl (MgCl) per il valore troppo basso

+ - NON ESISTE

dell’energia reticolare

Mg Cl (MgCl ) è una struttura cristallina stabile

2+ - 2 2

q q z z e

α α

= − = −

1 2 1 2

E

M r r

0 0

E dipende dalle cariche degli ioni, aumentando in valore assoluto

M

con il loro prodotto. Quindi, compatibilmente con gli altri fattori

energetici in gioco, ogni atomo in un composto ionico tende ad

originare lo ione con la carica più elevata possibile.

Come regola generale, valida per gli elementi rappresentativi, la

massima carica positiva che un atomo può assumere in un composto

ionico è uguale al numero dei suoi e di valenza e la massima carica

-

negativa è uguale al numero di e mancanti al raggiungimento della

-

configurazione del gas nobile successivo. 17

Il legame ionico - La valenza ionica

18


PAGINE

30

PESO

1.39 MB

AUTORE

flaviael

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in farmacia
SSD:
A.A.: 2008-2009

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher flaviael di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Chimica generale ed inorgnaica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Gabriele D'Annunzio - Unich o del prof MARRONE ALESSANDO.

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