Chimica generale pt 1 - Riassunto per esame orale di chimica generale, appunti presi a lezione

La classificazione degli elementi in metalli e non metalli

Gli elementi vengono classificati in base alle proprietà macroscopiche in metalli e non metalli.

Metalli

Si definiscono gli elementi più poveri di elettroni esterni e con più bassa energia di ionizzazione. Sono quindi gli elementi che si trovano a sinistra nella tavola periodica.

Non metalli

Si definiscono gli elementi più ricchi di elettroni esterni e con più alta energia di ionizzazione (a destra nella tavola periodica).

Il gruppo 14 si trova in una situazione intermedia tra metalli e non metalli. Scendendo nel gruppo, diminuisce l'energia di ionizzazione. L'energia di ionizzazione bassa è una caratteristica dei metalli, quindi succede che nel gruppo 14 gli elementi leggeri sono non metalli, mentre quelli più pesanti sono metalli.

L'idrogeno è un non metallo, si trova in quella posizione per convenzione.

Gli elementi di transizione sono tutti metalli. = SEMI

METALLI= NON METALLI= METALLI

IL MODELLO DEL LEGAME CHIMICO...Fino a questo momento abbiamo preso in considerazione atomi isolati, tuttavia gli atomi si trovano molto più comunemente legati ad altri atomi, a formare molecole. Questi legami che ci sono tra gli atomi nelle sostanze elementari e nei composti sono legami chimici e possono essere di diverso tipo:

• Legame covalente
• Legame ionico
• Legame metallico
• Legami di coordinazione
• Legame a idrogeno
• Interazioni di Van del Waals

legame chimico può definirsi fra due atomi o fra due gruppi di atomi quando l'entità che si forma, a partire dalle unità separate, ha una stabilità sufficiente ad esistere inalterata entro un intervallo più o meno ampio di temperatura e pressione. Se ho una molecola di acqua le sue caratteristiche sono diverse dagli elementi che la compongono (idrogeno ESEMPIO: e ossigeno) [4] ... LEGAME COVALENTE

LEGAME COVALENTE NELLE MOLECOLE BIATOMICHESono

Stati proposti diversi modelli atti a razionalizzare il legame covalente. La grande intuizione di Lewis è stata di associare la formazione di un legame alla configurazione elettronica esterna, e propose che il legame chimico avvenisse con la compartecipazione di due elettroni, ciascuno appartenente ad un atomo (1916). *(ora in parte superata)

Se considero due atomi, hanno dei nuclei e degli elettroni, questo perciò porta a che ci siano delle forze attrattive e delle forze repulsive.

Attrattive tra cariche di segno opposto ovvero tra i nuclei ed elettroni di atomi diversi

Repulsive tra cariche dello stesso segno ovvero tra i vari elettroni e tra i nuclei dei due atomi

Un legame si forma quando le forze di attrazione saranno maggiori delle forze di repulsione.

Nel grafico è riportata la distanza tra i due atomi A B in funzione dell'energia del sistema A B, si può vedere perciò come varia l'energia in funzione della distanza tra i due.

ma per far sì che avvenga deve esserci la possibilità, ovvero ogni uno degli atomi deve avere un elettrone spaiato. Posso prevedere il legame solo considerando la configurazione esterna dell'atomo. Se ciascun atomo possiede un orbitale con un elettrone spaiato, i due orbitali possono sovrapporsi dando luogo ad un legame covalente. A questo punto si suppone che i due elettroni si localizzino nella zona intermedia fra i due nuclei a spin antiparallelo, diminuendo la repulsione (perché sto mettendo una carica negativa tra due positive). Quando ho un legame covalente, i due elettroni occupano una stessa regione ad elevata densità elettronica tra i due nuclei. *non è vero che i due elettroni che formano il legame devono appartenere ogniuno a un atomo diverso in modo che i due orbitali contenenti un solo elettrone possano sovrapporsi e metterli in compartecipazione, come sosteneva Lewis, perché gli elettroni

Sono indistinguibili, il legame perciò può essere formato ANCHE per sovrapposizione di un orbitale vuoto di un atomo con un orbitale contenente due elettroni dell'altro atomo.

I due elettroni occupano la stessa regione dello spazio, l'area di sovrapposizione è un'area comune, il legame chimico si forma dalla sovrapposizione di due orbitali, l'orbitale di legame è ottenuto dalla sovrapposizione degli orbitali atomici. Maggiore è la sovrapposizione, maggiore è la stabilità del legame.

SONO ENTRAMBI LEGAMI COVALENTI, NON FA DIFFERENZA

Dato che gli orbitali hanno una forma e una direzione ben definita ci sono diversi modi di sovrapposizione fra due orbitali (in base al tipo di orbitale e alla direzione avrò legami diversi). Intanto ricordiamo che gli orbitali sono definiti dalla funzione d'onda PSI, e che tale funzione può assumere sia valori positivi che valori negativi (tranne nel caso della funzione

d'onda che si riferisce all'orbitale che assume solamente valori positivi), questi valori indicano il segno che l'orbitale assume in una certa regione dello spazio. Il legame può formarsi solamente con la sovrapposizione di zone dello stesso segno, più la sovrapposizione è maggiore, maggiore sarà anche la stabilità del legame (a sua volta la zona con segno opposto diventerà più piccola perché si sottrae un po' di carica). Ψ Ψ² [ricordiamoci di non confondere con ρ che ha sempre valori positivi ma che riguarda la densità elettronica]. Un'altra condizione perché gli orbitali si sovrappongano è quella di avere un'orientazione corretta rispetto all'asse internucleare. σ π Si possono formare perciò due tipologie di legame, ovvero il legame σ e il legame π. • Con il legame di tipo σ si ha che la densità elettronica si trovanella zona compresa tra i nuclei, ovvero nell'asse internucleare.

• Con il legame di tipo π, la densità elettronica si trova nella zona sopra e sotto rispetto all'asse internucleare.
• Il primo legame che si forma è il legame σ; i legami successivi saranno legami σ.
• Ci può essere solamente un legame perché la zona che collega i nuclei è una sola: σ.
• Se ho un legame singolo, vuol dire che ho solo un legame σ.
• Se ho un legame doppio, vuol dire che ho un legame σ e un legame π.
• Se ho un legame triplo, vuol dire che ho un legame e due legami σ.
• Quando due atomi sono legati con solo un legame, essi possono ruotare intorno all'asse internucleare, perché non cambia né la zona di sovrapposizione né l'energia, a differenza del legame nel quale la zona di sovrapposizione è massima quando i piani nodali coincidono.
• Perciò si può pensare che quando due atomi si avvicinano

siσ, formano prima i legami poi gli atomi ruotano intorno all'asse internucleare in modoπ da far coincidere i piani nodali per poi far formare anche i legami (ovviamente se siamo nelle condizioni). σ π La forza di un legame è più alta di un legame perchè presenta una sovrapposizione maggiore. Legami più forti significano distanze più corte. Perciò passando dal legame singolo, al legame doppio, al legame triplo, ho anche una diminuzione della distanza tra i due atomi. Il trattino è simbolo del legame, un trattino unico determina una barriera alla libera rotazione. σ Nel caso della molecola di idrogeno il legame si forma per sovrapposizione di due orbitali 1s, dato che ogni orbitale presenta un elettrone spaiato. σ Nel caso della molecola di cloro il legame si forma per sovrapposizione di due orbitali 3p dato che ogni orbitale presenta un elettrone spaiato. σ π Nel caso della molecola di ossigeno il

Il legame si forma per sovrapposizione di due orbitali e il legame si forma per sovrapposizione di altri due orbitali dato che presentano tutte e quattro un elettrone spaiato. Questa formula non spiega una proprietà importante dell'ossigeno, cioè il paramagnetismo.

Se due molecole hanno lo stesso numero di elettroni nello strato esterno e lo stesso numero di orbitali atomici a disposizione per la formazione di legami si dicono isoelettroniche. Ad esempio N e CO sono due molecole isoelettroniche.

Si possono prendere in esame anche raggruppamenti di atomi dotati di carica elettrica, aventi cioè uno o più elettroni in meno (carica positiva) o in più (carica negativa) rispetto al numero complessivo di protoni, cioè alla somma dei numeri atomici, Z, degli atomi partecipanti al raggruppamento. Tali raggruppamenti sono presenti nei composti ionici. Per calcolare gli elettroni di valenza in questi ioni si sommano quelli delle specie della molecola e si

ggi elettroniche di legame, come nell'acqua. In questo caso, le due coppie elettroniche si posizionano ai due lati dell'atomo di ossigeno, formando un angolo di circa 104.5°. Nel caso di molecole più complesse, come il metano (CH4), la teoria VSEPR ci dice che le quattro coppie elettroniche di legame si posizionano ai quattro vertici di un tetraedro regolare, con un angolo di 109.5° tra di loro. La carica degli ioni può influenzare la geometria delle molecole poliatomiche. Se un ione ha una carica negativa, come ad esempio il cloruro (Cl-), la sua presenza può influenzare la geometria della molecola. In questo caso, la carica negativa dell'ione cloruro si sottrae alla carica complessiva della molecola, influenzando la distribuzione delle coppie elettroniche di legame. D'altra parte, se un ione ha una carica positiva, come ad esempio il sodio (Na+), la sua presenza può influenzare la geometria della molecola in modo diverso. In questo caso, la carica positiva dell'ione sodio si somma alla carica complessiva della molecola, influenzando la distribuzione delle coppie elettroniche di legame. In conclusione, la geometria delle molecole poliatomiche può essere influenzata dalla presenza di ioni e dalla loro carica. La teoria VSEPR ci permette di spiegare e predire la geometria di queste molecole, considerando la repulsione tra le coppie elettroniche di legame e non.