Chimica generale - fondamenti

APPUNTI DI CHIMICA

CHIMICA = scienza che studia la materia e le sue trasformazioni

MATERIA = tutto ciò che ci circonda

CORPO = porzione limitata di materia

SOSTANZA = diversi tipi di materia (possiede in ogni suo punto le stesse proprietà)

FENOMENO FISICO = trasformazione che non modifica la natura delle sostanze

FENOMENO CHIMICO = trasformazione che cambia la natura delle sostanze

MASSA = quantità di materia contenuta in un corpo

REAZIONE = fenomeno nel quale due reagenti interagiscono per formare un prodotto che può essere diverso per proprietà fisiche e chimiche

MOLE = peso atomico di un elemento espresso in grammi o peso molecolare di una molecola espresso in grammi (una mole di un elemento o di una molecola contiene un numero di atomi o di particelle pari a 6,02 * 10^23, detto numero di Avogadro)

ELETTRONI = particelle subatomiche cariche negativamente

PROTONI = particelle subatomiche cariche positivamente con massa quasi pari

• quella dell'atomo
• NEUTRONI= particelle subatomiche senza carica con massa pari a quella dei protoni
• IONE POSITIVO= atomo di un elemento che ha perso uno o più elettroni
• IONE NEGATIVO= atomo di un elemento che ha acquistato uno o più elettroni
• PERIODO= riga nella tavola perodica; ogni riga corrisponde a un livello energetico
• GRUPPI= colonne nella tavola periodica

1. Legge di Lavoisier o legge fondamentale delle trasformazioni chimiche: la massa del prodotto di una reazione sarà sempre uguale alla somma delle masse dei singoli reagenti (da ciò si deduce il principio della conservazione della massa secondo cui la materia non si crea né si distrugge ma si trasforma).
2. Legge di Proust o delle proporzioni definite: in un composto gli elementi sono sempre presenti in un rapporto misurabile, fisso e costante.
3. Legge di Dalton o delle proporzioni multiple: se due elementi si combinano per dare origine a diversi composti, le quantità di un elemento fisso che si combinano con una quantità variabile dell'altro elemento sono in rapporti di numeri interi semplici.

elemento che si combinano con una quantità fissa dell'altro stanno fra loro in rapporti esprimibili mediante numeri interi, generalmente, piccoli.

MODELLO ATOMICO DI THOMSON: Atomo concepito come una sfera contenente cariche positive e cariche negative, spiegando così la neutralità dell'atomo, distribuite uniformemente (questo modello attribuiva alla materia una struttura compatta, priva di spazi vuoti).

MODELLO ATOMICO DI RUTHERFORD: Atomo costituito da un nucleo fatto di protoni attorno al quale ruotano gli elettroni su diverse orbite circolari. Principio di Rutherford: gli elettroni, ruotando attorno al nucleo, sono soggetti a una forza centrifuga che equilibria la forza di attrazione elettrostatica. (Questa teoria ha 2 difetti: 1) gli elettroni, dotati di carica, durante il loro moto dovrebbero perdere energia e cadere sul nucleo; 2) non si comprende come possa avvenire l'emissione di energia in forma discontinua).

MODELLO ATOMICO DI BOHR: Secondo Bohr il...

1. Il moto degli elettroni sulle orbite stazionarie avviene senza assorbimento ne emissione di energia e quindi esse devono essere considerate dei livelli di energia;
2. Tutte le volte che un elettrone si sposta da un livello di energia E1 a un livello di energia E2, esso cede o acquista energia in modo quantizzato.

Il modello di Bohr contrastava con il principio di indeterminazione di Heisenberg: è impossibile assegnare all'elettrone in un dato istante una precisa posizione nell'orbita di appartenenza.

Da questo principio si è dedotto che gli elettroni si muovono all'interno di spazi definiti orbitali atomici, i quali sono zone dello spazio atomico in cui vi è la massima probabilità di trovare, in un dato istante, l'elettrone. Ogni orbitale è caratterizzato da 4 parametri detti numeri quantici.

NUMERI QUANTICI:

n → Numero quantico principale,

Indica il livello energetico di un elettrone e può assumere i valori positivi da 1 a 7

l→ Numero quantico secondario o angolare, indica la forma dell’orbitale e può assumere i valori che vanno da 0 a n-1

m→ Numero quantico magnetico, rappresenta l’orientamento nello spazio di un orbitale sotto l’azione di un campo magnetico e può assumere valori che vanno da -l a +l

s→ Numero quantico di spin, si riferisce solo all’elettrone e ne definisce il senso di rotazione, può assumere solo due valori -½ e +½.

Principio di esclusione di Pauli: gli elettroni che fanno parte di uno stesso atomo non possono avere gli stessi numeri quantici. Secondo questo principio quindi su un orbitale ci possono essere massimo 2 elettroni che devono avere spin opposto o antiparallelo.

s p d f

TIPO DI ORBITALE

NUM. ORBITALI DELLO

1 3 5 7

STESSO TIPO

NUM. MAX ELETTRONI

2 6 10 14

Legge di Pauli: il numero massimo di elettroni

Nello strato x è uguale al doppio del quadrato di x stesso. (2*x, con x elevato al quadrato)

DISTRIBUZIONE DEGLI ELETTRONI NELL'ATOMO (Orbitali):

In uno stesso atomo non esistono 2 elettroni che hanno tutti e 4 i numeri quantici uguali

Lo stato normale di un atomo è quello che prevede il minore contenuto energetico

Nello stesso livello energetico (n uguale) l'elettrone occupa prima gli orbitali a più basso numero quantico secondario l (s→p→d→f)

In strati diversi (n diverso) l'elettrone occupa per primi gli orbitali aventi la somma n+l minore in quanto sono quelli a minore contenuto energetico

A parità della somma n+l, viene occupato l'orbitale che ha il numero quantico n minore

TIPO DI ORBITALE s p d f

NUMERO l=0 l=1 l=2 l=3

QUANTICO RISPETTIVO

VALENZA= capacità che ha un atomo di un elemento di combinarsi con uno o più atomi di un elemento campione (H)

ELETTRONI DI VALENZA= elettroni che si trovano nei

livelli energetici più esterni e che determinano in larga misura le caratteristiche chimiche degli elementi

ELEMENTI RAPPRESENTATIVI= elementi aventi elettroni discriminanti in orbitali di tipo “s” e di tipo “p”

ELEMENTI DI TRANSIZIONE= elementi aventi elettroni discriminanti in orbitali di tipo “d”

ELEMENTI DI TRANSIZIONE INTERNA= elementi aventi elettroni discriminanti in orbitali di tipo “f”

ENERGIA DI IONIZZAZIONE= energia necessaria per strappare l’elettrone più debolmente legato ad un atomo isolato e portarlo all’infinito (essa dipende dalla carica nucleare effettiva e dal raggio atomico; aumenta lungo i periodi e diminuisce lungo i gruppi)

CATIONE= atomo di un elemento al quale è stato strappato un elettrone (esso ha caratteristiche chimiche diverse dall’elemento neutro da cui deriva)

AFFINITA’ ELETTRONICA= energia che si libera quando un elettrone viene acquisito da un elemento

stesso elemento acquistano la stessa elettronegatività.

Legame covalente polare: si forma quando 2 atomi che si uniscono fra di loro per formare un legame covalente hanno diversa elettronegatività, in questo caso gli elettroni condivisi passano più tempo nell'orbitale più elettronegativo. Si ha così la formazione di un dipolo e la molecola si definisce polare.

Legame ionico: si forma tra atomi aventi forte differenza di elettronegatività, l'atomo con minore elettronegatività tende a cedere gli elettroni mentre quello con maggiore elettronegatività tende ad acquistarli in modo che entrambi possano raggiungere l'ottetto. La dissociazione ionica consiste nella rottura del legame ionico mediante l'energia termica o con la dissoluzione in un solvente polare (acqua, alcool, ecc...).

Legame dativo: si stabilisce tra un atomo avente almeno un doppietto elettronico libero (detto atomo donatore) che viene donato ad

un’altro atomo deficiente dielettroni.

Legame metallico: tiene uniti gli atomi dei metalli mediante un reticolo di ionipositivi immerso in una nube di elettroni (sovrapposizione di orbitali atomici con laformazione della nube di elettroni in grado di spostarsi da un atomo ad un altro).Quindi il legame metallico è il risultato della forza di attrazione tra gli ioni e la nubeelettronica.

Legami secondari (molecolari):

Legame dipolo-dipolo: si stabilisce tra le moleole polari che si attraggonovicendevolmente unendo il polo negativo di una con quello positivo dell’altra.

Legame dipolo-dipolo indotto: si forma tra una particella polare e unaapolare.L’avvicinamento della 1° induce un dipolo elettrico nella 2°.

Forze di V