Chimica I - appunti

L'elettronegatività

L'elettronegatività è la capacità di un atomo di una molecola di attirare a sé un elettrone. Questa forza è data in base alla sua configurazione elettronica e alla grandezza del nucleo. Per essere determinata viene effettuata una media aritmetica tra la sua energia di ionizzazione e la sua affinità elettronica.

Legame dativo: il legame covalente è un legame nel quale viene condiviso un elettrone con un altro atomo, formando così una coppia di elettroni. Può avvenire però che ci sia solo un elemento a condividere gli elettroni, in questo caso questo legame viene definito legame dativo, avendo così due tipi di atomi: quello donatore che condivide l'elettrone e quello accettatore che prende questa coppia di elettroni. Esso viene rappresentato con una freccia verso l'atomo accettore.

Legami chimici: Capitolo 5 - Legami metallici è la proprietà attraverso il...

quando un semiconduttore viene sottoposto a una sollecitazione esterna, come ad esempio un campo elettrico o una temperatura elevata, può passare da uno stato isolante a uno stato conduttore. Questo avviene perché gli elettroni nella banda di valenza possono acquisire energia sufficiente per superare la banda proibita e passare alla banda di conduzione, diventando così liberi di muoversi e contribuire alla conduzione elettrica. I semiconduttori sono ampiamente utilizzati nell'elettronica, in particolare nei dispositivi come diodi e transistor, in cui la capacità di controllare la conduzione elettrica è fondamentale. La loro conducibilità può essere regolata attraverso l'aggiunta di impurità, un processo chiamato drogaggio, che modifica la struttura della banda di energia e permette di ottenere materiali semiconduttori con diverse proprietà elettriche. In conclusione, la teoria delle bande spiega le caratteristiche dei metalli, dei semiconduttori e degli isolanti in base alla struttura delle bande di energia e alla presenza di elettroni liberi o parzialmente occupati. Questa teoria è fondamentale per comprendere il comportamento e le applicazioni dei materiali in diversi campi, come l'elettronica e la conduttività dei metalli.

sel'elettrone riceve un'energia tale da passare dalla banda di valenza alla banda di conduzione si comporterà da conduttore altrimenti si comporterà da isolante. La conduttività aumenta se il calore aumenta in quanto l'elettrone riuscirà a saltare meglio da una banda all'altra.

TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA (VB)

La teoria del legame di valenza descrive come avvengono i legami chimici basandosi sulla chimica tradizionale. Quando due atomi si avvicinano tra di loro le cariche opposte tendono ad attrarsi. Attraendosi ad un certo punto incontrando una sorta di resistenza date dalle cariche uguali provocando successivamente una variazione di energia.

TEORIA VSEPR (VALENCE SHELL ELECTRONIC PAIR REPULSION)

Questa teoria spiega la disposizione delle molecole nelle tre dimensioni e la repulsione delle coppie di elettroni nel guscio di valenza. In base all'angolo di legame possiamo avere:

31. Geometria tetraedrica: sp; angolo di legame di 109°

e 28’.22. Geometria triangolare planare: sp ; simmetrica; angolo di legame 120°.3. Geometria lineare: sp; angolo di legame 180°

Possiamo anche trovare strutture tetraedriche distorte ovvero dove le coppie di elettroni sono di livello energetico maggiore rispetto alle 3 di legame risultando così più “ingombranti”, dove l’angolo di legame è 107°.

NUMERO DI OSSIDAZIONE, NOMENCLATURA E REAZIONI CHIMICHE

Capitolo 6

IL NUMERO DI OSSIDAZIONE: CONCETTO ED USO

Il numero di ossidazione indicato con N.O. si dirà positivo quando quest’ultimo ha ceduto elettroni mentre si dirà negativo se, invece gli ha acquistati mentre sarà pari a zero se non ha scambiato (quindi ne ha acquisito ne ceduto) elettroni. Solitamente per convenzione si attribuisce il doppietto elettronico all’elemento più elettronegativo e, partendo da essa e dal concetto di N.O. si possono ricavare delle regole per determinare il N.O. di alcuni composti.

Le più importanti sono:

• Il numero dei varie elementi allo stato molecolare o metallico e uguale a 0.
• Il N.O. del F ( fosforo) assumerà il valore -1, fatta eccezione per F che avrà valore pari a 0.2
• Il numero di ossidazione degli elementi presenti nel gruppo I A e II A possiedono rispettivamenteN.O. pari a +1 e +2 fatta eccezione come riportato al caso precedente.
• Il N.O. del H sarà uguale a +1 se si lega ad elementi più elettronegativi mentre sarà uguale a -1 se silega con elementi meno elettronegativi fatta eccezione per H che assumerà valore 0.2
• Il N.O. del O e sempre -2 fatta eccezione per i perossidi che sarà -1.
• La somma di tutti gli elementi che costituiscono un composto sarà sempre uguale a 0, mentre loione sarà uguale alla sua carica.
• In una reazione chimica la somma di tutti i numeri di ossidazione è sempre uguale a 0.

Con quest’ultima regola possiamo bilanciare le reazioni.mediante il processo di ossido-riduzione dove avremo una specie che cede elettroni che si riduce e un'altra specie che invece acquista elettroni che si ossida. LE REAZIONI CHIMICHE: GENERALITÀ Per chimica si intendono tutte quelle trasformazioni della materia rappresentate da reazioni o equazioni chimiche. In queste ultime sono presenti sostanze di partenza chiamate reagenti e sostanze di arrivo chiamate prodotti. Essi saranno divisi dal segno →, mentre se si instaura una reazione di equilibrio sarà presente il simbolo ↔. Solitamente, in base alla formula dei reagenti, si può intuire in che stato (se solido, liquido o gassoso) si trovano. Infatti, le soluzioni acquose si svolgono normalmente in presenza di acqua. Nelle reazioni possiamo trovare elettroliti forti se questi si ionizzano completamente, potremo avere elettroliti deboli se questi si ionizzano parzialmente ed infine avremo non elettroliti se rimangono in forma molecolare. Le trasformazioni

Le leggi della materia si basano principalmente sulla legge di Lavoisier che dice "il numero di massa presente nei reagenti deve essere uguale al numero di massa presente nei prodotti" e anche che "la carica presente nei reagenti deve essere uguale a quella presente nei prodotti".

Da questa legge quindi, possiamo eseguire un'operazione di bilanciamento ponendo davanti alle specie dei numeri detti coefficienti stechiometrici che rappresentano il rapporto tra prodotti e reagenti o il numero di moli necessari per produrre una certa quantità di prodotti, ed essi vengono espressi con numeri interi più piccoli possibili. Pertanto possiamo avere vari tipi di bilanciamento che possono essere:

• Bilanciamento per tentativi. Questo tipo di bilanciamento si basa su un'osservazione dei coefficienti stechiometrici facendo in modo che il numero di atomi presente nei reagenti sia uguale a quello presente nei prodotti.
• Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione.

Questo tipo di bilanciamento si basa sull'avariazione del numero di ossidazione avendo così due specie una che si ossida e che quindi acquista elettroni e una che si riduce e che quindi cede elettroni, ottenendo così due semi-reazioni e bilanciando la massa e la carica di quest'ultime. Un tipo particolare di redox possono essere quelle di dismutazione o disproporzione in cui lo stesso elemento si ossida e si riduce. Le specie che si riducono vengono dette ossidanti mentre le specie che si ossidano vengono dette riducenti, questo perché l'ossidazione di una specie ne fa ridurre l'altra e viceversa.

Reazione di combustione. Questa reazione può essere considerata come un tipo di ossido-riduzione molto semplice in quanto abbiamo una specie che si riduce (generalmente l'ossigeno) chiamata comburente e una specie che si ossida detta combustibile. Questo tipo di bilanciamento avviene generalmente in fase gassosa. Gli scarti che si producono da

queste reazioni prendono il nome di fumi della combustione.

LO STATO GASSOSO

Capitolo 7

I gas sono caratterizzati per non avere un volume proprio, pertanto questo stato fisico sarà caratterizzato dall'avere particelle libere i muoversi in qualunque direzione e da interazioni molto deboli. Il loro volume dei gas sarà caratterizzato dalla forma del recipiente che lo contiene, mentre altre misurazioni che gli appartengono sono pressione e temperatura.

Il volume può essere misurato in vari modi. Nel sistema internazionale (S.I.) si trova il metro cubo (m³) con i suoi relativi sottomultipli (come il decimetro cubo dm³) ma può essere anche calcolato in litri (L). Per la pressione invece, definita come il rapporto tra la forza e la superficie, possiamo trovare il Newton/m² (inteso anche come Pascal) o anche il Torricelli (torr) o l'atmosfera (atm). Mentre per la temperatura possiamo trovare il grado Celsius (°C), il Fahrenheit (°F) o il Kelvin (K).

costante per studiare la relazione tra temperatura e volume o temperatura e pressione. Questi esperimenti portarono alla formulazione delle leggi di Charles e Gay-Lussac. La legge di Charles a volume costante afferma che il volume di un gas è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta. In formula si può esprimere come: V/T = costante (P;n) dove V indica il volume, T la temperatura assoluta, P la pressione e n il numero di moli che rimane costante. La legge di Gay-Lussac a pressione costante afferma che la pressione di un gas è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta. In formula si può esprimere come: P/T = costante (V;n) dove P indica la pressione, T la temperatura assoluta, V il volume e n il numero di moli che rimane costante. Queste leggi sono fondamentali per comprendere il comportamento dei gas e sono alla base della termodinamica.costanteregistrando i seguenti risultati:
V = V (1+αt) = V + V αt (P;n)t 0 0 0
P = P (1+αt) = P + P αt (V;n)t 0 0 0
Nella prima relazione abbiamo V che rappresenta il volume del gas alla temperatura t, V che rappresenta il volume del gas alla temperatura iniziale di 0 °C, α una costante universale per tutti i gas pari a 1/273,15, t la temperatura misurata in gradi Celsius ed infine P e n rappresentano la pressione costante e il numero di moli costante. Cosa analoga avviene per la pressione. Pertanto queste due formule si potranno sintetizzare con la prima legge che enuncia “il volume di un gas mantenuto a pressione costante aumenta o diminuisce di 1/273 del suo valore iniziale, in conseguenza all’aumento di un grado di temperatura”. Pertanto si potrà notare un valore minimo sotto il quale la temperatura non può scendere. Esso viene rappresentato come lo zero di una scala che sarà quella termodinamica o Kelvin doveAvremo α che sarà pari a 1/273,15.3.