Riassunto esame Chimica Inorganica, prof. Campanelli, libro consigliato Chimica di Kotz, Treichel e Townsend

PROPRIETA’

• Legge della periodicità chimica: le proprietà degli elementi sono funzioni periodiche del loro numero

atomico (per tavola periodica).

• Proprietà chimiche: legate alla struttura molecolare. Le somiglianze delle proprietà degli elementi derivano

da simili configurazioni elettroniche nello strato di valenza.

• Proprietà: estensive se dipendono dalla quantità della sostanza (es. volume), intensive se dipendono dalla

sostanza (es. densità).

PROPRIETA’ COLLIGATIVE

• Diminuzione del punto di congelamento: (colligativa) in soluzione il punto di congelamento è più basso di

quello del solvente puro.

• Incremento del punto di ebollizione: (colligativa) punto di ebollizione in soluzione più alto del solvente puro.

• Legge di Raoult: (colligativa) per pressione di un gas sopra un liquido. Pressione del vapore < pressione del

solvente puro.

• Pressione osmotica: (colligativa) flusso di solvente da una soluzione a bassa concentrazione di soluto ad

una a maggior concentrazione di soluto. Le soluzioni concentrate attirano il solvente.

• Proprietà colligative: dipendono dai numeri di particelle di soluto e solvente e non dalla loro identità.

REAZIONI

• Legge della conservazione della massa di Antoine Lavoisier: in una qualsiasi reazione chimica la massa

dei prodotti di reazione è uguale alla massa dei reagenti, ovvero in una reazione chimica la massa si conserva.

• Legge delle proporzioni definite di Joseph Proust: in un composto gli elementi che lo costituiscono stanno

tra loro in rapporto di massa definiti e costanti.

• Legge delle proporzioni multiple di John Dalton: quando un elemento si combina con la stessa massa di

un secondo elemento per formare composti diversi , le masse del primo elemento stanno tra loro in rapporti esprimibili

mediante numeri interi e piccoli.

• Reagente limitante: la sua quantità limita il prodotto finale.

• Reazione chimica: reversibile, alcune con parziale formazione di prodotti o irreversibili e a completamento

(con esaurimento dei reagenti) con equilibrio estremamente spostato verso i prodotti, ma tutte sono reversibili. Tanto

più i reagenti si trasformano in prodotti (aumento della concentrazione dei prodotti), tanto più la reazione favorisce i

prodotti e si usa la freccia singola. 7

• Reazione di combustione: combustibile + ossigeno con sviluppo di energia e generando ossidi.

• Reazione di precipitazione: produce un precipitato insolubile. La precipitazione avviene se il catione di un

composto in soluzione può formare un composto insolubile con l’anione dell’altro.

• Reazione di scambio: gli ioni dei reagenti si scambiano i partner.

• Reazioni con sviluppo di gas: quando si mescolano soluzioni acquose e il prodotto gorgoglia. Gli elementi si

decompongono producendo gas. Spesso è prodotta CO .

2

• Resa effettiva: minore della resa teorica, poiché parte del prodotto è perso nel processo di separazione e di

purificazione.

• Stechiometria: relazione tra la quantità dei reagenti e la quantità dei prodotti.

• Trasformazione: fisica se non cambia la sostanza, chimica se la sostanza cambia (reagenti e prodotti).

SOLUZIONI

• Diluizione: aggiunta di acqua ad una soluzione fino al raggiungimento della concentrazione desiderata.

• Miscibilità: caratteristica di liquidi che mescolandosi formano una soluzione omogenea. 2 liquidi polari o 2

non polari sono miscibili. Composti polari non si sciolgono in composti non polari.

• Soluzione: miscela omogenea di sostanze in un’unica fase.

• Solvente: componente in soluzione presente in quantità maggiore.

• Sostanze: pure se in soluzioni omogenee, non pure se in miscele eterogenee (con sospensioni).

STRUTTURA ELETTRONICA & ELETTRONI

• Cella elementare: più piccola unità che si ripete e che ha in sé tutte le caratteristiche di simmetria della

disposizione degli atomi, ioni o molecole del solido.

• Configurazione elettronica degli ioni: nei cationi sono stati persi elettroni di valenza. Se c’è più di un

sottostrato, gli elettroni persi sono quelli con l maggiore.

• Configurazione elettronica: disposizione degli elettroni nel loro stato fondamentale. Spesso scritta come la

configurazione di un gas nobile + la notazione spettroscopica o a caselle (es. Li: configurazione dell’elio –gas nobile-

+ configurazione 2s -1s²2s¹ e quindi [He]2s¹-). Gli elettroni inclusi nella notazione del gas nobile sono elettroni interni

o di core. Gli elettroni di valenza determinano il comportamento chimico dell’atomo. Tutti i gas nobili hanno i

sottostrati ns e np pieni.

• Costante di Planck: gli atomi sono oscillatori e vibrando emettono la radiazione elettromagnetica,

J).

quantizzabile con l’equazione E=nhv; h è la costante di Planck (6,626 x 10⁻³⁴

• Distribuzione di carica: modo in cui gli elettroni si distribuiscono attorno ad uno ione o una molecola.

• Dualismo onda-particella: l’elettrone possiede le proprietà sia di un’onda che di una particella; l’elettrone è

una particella in movimento a cui è associata un’onda.

• Elettronegatività: capacità di un atomo di una molecola di attrarre su di sé gli elettroni di legame. L’elemento

con elettronegatività più grande è il fluoro (X=4,0).

• Energia di ionizzazione (IE): energia necessaria per allontanare un elettrone da un atomo in fase gassosa.

Ha sempre valore positivo perché va fornita. Atomi con più di un elettrone possono essere ionizzati più volte,

richiedendo ogni volta un’energia maggiore.

• Funzione d’onda: descrive l’elettrone come un’onda stazionaria, e ne quantizza le oscillazioni. Ad ogni

funzione è associato un valore di energia; l’elettrone ne possiede solo alcuni. Il suo valore può essere sia positivo che

negativo, poiché dato dall’ampiezza dell’onda.

• Legge di elettroneutralità: elaborata da Pauling. Per descrivere la distribuzione di carica. Gli elettroni si

dispongono in modo che le loro cariche su tutti gli atomi siano più piccole possibile. La carica più negativa sarà sugli

atomi più elettronegativi.

• Legge di esclusione di Pauli: in un atomo non possono essere presenti 2 elettroni con la stessa sequenza di

4 numeri quantici (es. 1s di H: n=1, l=0, m=0, s:=1/2).

• Legge di Hund: la disposizione di elettroni più stabile è quella con il numero massimo di elettroni spaiati, tutti

con la stessa direzione di spin.

• Legge di indeterminazione di Heisenberg (1972): per particelle di piccola massa come e⁻, è impossibile

determinare accuratamente sia la posizione che l’energia. Uno dei 2 rimane incerto per l’accuratezza dell’altro.

• ϥ

Meccanica quantistica o ondulatoria: elaborata da Schrodiger. La funzione d’onda (psi) descrive

l’elettrone come un’onda stazionaria, e ne quantizza le oscillazioni. Ad ogni funzione è associato un valore di energia;

8

l’elettrone ne possiede solo alcuni. Il suo valore può essere sia positivo che negativo, poiché dato dall’ampiezza

ϥ

dell’onda. ² moltiplicato per un certo volume dà la probabilità di trovare l’elettrone in quel volume ( densità

elettronica).

• Notazione spettroscopica (spdf): per la lettura della configurazione elettronica (es. 1s¹: uno s uno).

• Numeri quantici: per identificare gli stati energetici e gli orbitali accessibili ad un dato elettrone. N, numero

quantico principale, intero e positivo, definisce lo strato o livello elettronico degli elettroni (definisce l’energia degli

orbitali e quindi dell’elettrone, al suo crescere la distanza dell’elettrone dal nucleo aumenta), coincide con il numero

dei sottostrati nello strato in oggetto. N² coincide con il numero di orbitali in uno strato. L, numero quantico secondario

o momento angolare, raggruppa gli elettroni di uno strato in sottostrati o sottolivelli, ognuno con l differente, a

seconda della forma dell’orbitale (assume valori interi tra 0 e n-1) il valore di n delimita il numero di sottostrati possibili

per ogni strato. Uguale al numero di piani nodali passanti attraverso il nucleo; 2l + 1: numero degli orbitali nel

sottostrato e valori che può assumere m. M, numero quantico magnetico, definisce l’orientazione nello spazio

dell’orbitale di un dato sottostrato (ha valori da + a – l; il numero dei valori di m indica il numero di orbitali nel

sottostrato.

• Numero quantico di spin: quantizzato. Vale ±1/2. Verso di rotazione dell’elettrone. 2 elettroni accoppiati

hanno spin opposto. Ogni successivo elettrone assegnato ad un diverso orbitale del sottostrato assume lo spin

dell’elettrone precedente fino a che il sottostrato è pieno a metà. Successivamente si assegnano gli elettroni con spin

opposto nelle caselle piene a metà.

• Nuvola elettronica: rappresentazione della disposizione degli orbitali attorno al nucleo, con maggiore

densità di elettroni attorno a quest’ultimo. La probabilità di trovare un elettrone è maggiore vicino al nucleo.

• Orbitale: regione di spazio in cui è probabile trovare l’elettrone con una certa energia.

• Orbitali: orbitale 1s: forma sferica e più piccolo dell’orbitale 2s; la dimensione degli orbitali s cresce al

crescere di n (aumenta la distanza dal nucleo); non ci sono pani nodali. Energia più bassa degli altri orbitali. Orbitale

p: l=1; tutti a forma di banana; piano nodale attraversante il nucleo. 3 orbitali p per ogni sottostrato e 2 elettroni per

ogni orbitale, quindi p può contenere un massimo di 6 elettroni; riportati lungo le 3 direzioni del piano cartesiano (x, y,

z) come px, py, pz. Energia più alta di s ma più bassa di d. Orbitali d: l=2, quindi hanno 2 superfici nodali; la densità

elettronica è divisa in 4 regioni da 2 piani verticali. Orbitali f: l=3, quindi 7 orbitali e 8 regioni di densità elettronica.

• Ordine di legame: numero di coppie di elettroni di legame condivisi d a 2 atomi. Il numero dipende dal

numero di legami, ad es. 1, 2, 3…

• Piano nodale: superficie sulla quale l’elettrone non ha probabilità di trovarsi.

• Principio di Aufbau: gli elettroni sono assegnati a strati e a sottostrati ad energia via via crescente, in modo

che l’energia dell’atomo sia la minore possibile.

• Punti reticolari: angoli dell’oggetto geometrico che costituisce la cella elementare dove sono disposti gli

atomi.

• Radiazione elettromagnetica: descritta da Maxwell. Caratterizzata dalla lunghezza d’onda λ (distan