Domande aperte del Paniere di Chimica generale e organica - modulo 1

Domande aperte chimica MOD 1.

1) Descrivere l'atomo.

L’atomo è l’unità strutturale di un elemento ed è la più piccola parte

di esso che ne conserva le proprietà. Gli atomi si combinano tra loro

per formare le molecole e sono composti da una zona centrale, il

nucleo, e da una regione intorno ad esso occupata dagli elettroni. Il

nucleo costituisce la maggior parte della massa dell’atomo ed è

composto da protoni e neutroni, entrambi aventi stessa massa ma i

primi carichi positivamente e gli ultimi neutri. La zona in cui

orbitano gli elettroni è molto ampia rispetto al nucleo, tanto da

costituire la maggior parte del volume atomico; gli elettroni sono

microparticelle con una massa trascurabile rispetto a quella di

neutroni e protoni, ed hanno carica negativa opposta ai protoni.

Protoni ed elettroni si bilanciano per cui all’interno di un atomo

stabile il numero di protoni eguaglia quello di elettroni mentre il

numero di neutroni può variare molto in natura; due atomi con

stesso numero di protoni ed elettroni ma con diverso numero di

neutroni sono atomi dello stesso elemento che hanno però diversa

massa atomica; tali atomi si definiscono isotopi.

2) Descrivere il numero atomico ed il numero di

massa

Il numero atomico Z indica il numero di protoni all’interno del nucleo

di un elemento, quindi se due elementi hanno stesso numero

atomico si tratta allora dello stesso elemento; se un atomo è stabile

quindi neutro il numero atomico corrisponde anche al numero di

elettroni di tale atomo. Sulla tavola periodica gli elementi sono

ordinati secondo numero atomico crescente. Il numero di massa A

indica la somma tra il numero di protoni e il numero di neutroni

presenti nel nucleo di un atomo. Atomi dello stesso elemento posso

avere stesso numero di protoni quindi stesso numero atomico ma

diverso numero di neutroni quindi diverso numero atomico; tali

atomi dello stesso elemento che differiscono solo per numero di

neutroni presenti nel nucleo si definiscono isotopi.

3) Descrivere il numero atomico ed il numero di

massa.

Il numero atomico Z indica il numero di protoni all’interno del nucleo

di un elemento, quindi se due elementi hanno stesso numero

atomico si tratta allora dello stesso elemento; se un atomo è stabile

quindi neutro il numero atomico corrisponde anche al numero di

elettroni di tale atomo. Sulla tavola periodica gli elementi sono

ordinati secondo numero atomico crescente. Il numero di massa A

indica la somma tra il numero di protoni e il numero di neutroni

presenti nel nucleo di un atomo. Atomi dello stesso elemento posso

avere stesso numero di protoni quindi stesso numero atomico ma

diverso numero di neutroni quindi diverso numero atomico; tali

atomi dello stesso elemento che differiscono solo per numero di

neutroni presenti nel nucleo si definiscono isotopi.

4) Calcolare la massa di un filo di rame

contenente 1,055 X 10^22 atomi di Cu

Il numero di Avogadro è 6,022*10^23 e corrisponde al numero di

molecole contenute in una mole; la massa atomica (u) del rame è

63,546g/mol, quindi una mole di rame ha una massa di 63,546g,

ovvero 6,022*10^23 atomi di rame hanno una massa di 63,546g.

per ottenere la massa di un singolo atomo di rame devo dividere la

sua massa molare per il numero di Avogadro. Un atomo di rame ha

massa: 63,546g/6,022*10^23= 1,055*10^-22g. Per calcolare la

massa di 1.055*10^22 atomi di rame devo moltiplicare la massa di

un singolo atomo per il numero di atomi di cui voglio calcolarne la

massa quindi 1,055*10^-22g*1,055*10^22= 1,11g.

5) Descrivere gli isotopi.

Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno quindi

stesso numero atomico Z, hanno lo stesso numero di protoni e di

elettroni, ma differiscono per il numero di neutroni. Gli isotopi hanno

quindi diverso numero di massa A e diversa massa atomica. Un

esempio di isotopi naturali sono quelli dell’idrogeno: il prozio 1H,

molto più abbondante rispetto agli altri due suoi isotopi, e composto

da un protone e un neutrone (A=1); il deuterio 2H composto da un

protone, un neutrone ed un elettrone (A=2); e il trizio isotopo

radioattivo 3H composto da un protone, un elettrone e due neutroni

(A=3); la massa atomica dell’idrogeno sulla tavola periodica, come

per tutti gli altri elementi, è indicata tenendo conto dell’abbondanza

isotopica in natura.

6) Descrivere la tabella periodica.

La tavola periodica degli elementi fu ideata da Mendeleev allo

scopo di ordinare i vari elementi. La tavola periodica è composta da

righe (periodi) e colonne (gruppi) ed ogni elemento è disposto uno

accanto all’altro secondo numero atomico Z crescente (numero di

protoni contenuti nel nucleo, che corrisponde anche al numero di

elettroni che lo orbitano). Si dice “periodica” perché le proprietà

fisiche e chimiche degli elementi variano periodicamente in

funzione del numero atomico. Le 7 righe di cui è composta la tavola

si chiamano periodi ed indicano il livello principale di energia sul

quale è possibile trovare gli elettroni di valenza degli elementi del

periodo. Le colonne chiamate gruppi hanno una doppia

numerazione: da uno a 18 e una in numeri romani da I a VIII; questi

ultimi indicano il numero degli elettroni di valenza; gli elementi

dello stesso gruppo hanno la tessa configurazione elettronica

esterna. Altre proprietà periodiche sono l’elettronegatività che

cresce da sinistra verso destra e dal basso verso l’alto; l’energia di

ionizzazione e l’affinità elettronica che crescono analogamente

all’elettronegatività; e il raggio atomico che aumenta dall’altro

verso il basso e da destra verso sinistra.

7) Descrivere le principali scoperte ed

accennare le leggi che hanno rivoluzionato la

chimica nei primi del Novecento.

Durante il Novecento la scienza è stata protagonista di grandi

scoperte e cambiamenti. Maxwell descrive la luce come onde

elettromagnetiche, dotate di lunghezza d’onda e frequenza da cui

nasce l’equazione c=h*v dove c è la velocità della luce nel vuoto

che rimane costante, h è la lunghezza d’onda e v è la frequenza.

Planck formula l’equazione E=h*v dove h è la costante di Planck, E

l’energia e v la frequenza; praticamente afferma che l’energia è

un’onda che si propaga in quanti tutti della stessa dimensione. Bohr

postulò la teoria per cui gli elettroni si trovassero in determinate

zone chiamate orbitali ed Heisemberg affermò che non si può

sapere nello stesso momento la posizione di un elettrone e la sue

energia.

8) Fornire una descrizione degli orbitali di un

atomo

Un orbitale atomico è una porzione di spazio attorno al nucleo in cui

si ha la più alta probabilità di trovare un elettrone. Negli atomi non

eccitati esistono quattro tipi di orbitali stabili: s, p, d, f. Per il

principio di indeterminazione di Heisemberg non si può conoscere

contemporaneamente sia l’energia di un elettrone che la sua

posizione. Gli orbitali sono descritti da tre numeri quantici: n (da 1 a

infinito, valori interi) indica la dimensione dell’orbitale e l’energia

dell’elettrone; l (da 0 a n-1) fornisce la forma dell’orbitale, m (da 0 a

+-l) descrive l’orientamento dell’orbitale.

9) Scrivi la configurazione elettronica mediante

quadratini e freccette di un atomo avente

configurazione 1s2 2s2 2p3. Di che atomo si

tratta?

Nel primo quadrato 1s2 ci sono due freccette con verso opposto, nel

secondo quadrato 2s2 ci sono due freccette con verso opposto,

negli ultimi tre quadrati 2p3 ci sono una freccetta per ogni quadrato

tutte con lo stesso verso. Per sapere di che atomo si tratta mi basta

contare quante freccette ci sono in totale che corrispondono al

numero di elettroni dell’atomo; essendo un atomo con 7 elettroni

posso affermare che si tratti di un atomo di azoto (N).

10) Scrivi la configurazione elettronica mediante

quadratini e freccette di un atomo avente

configurazione 1s2 2s2 2p3 . Di che atomo si

tratta?

Nel primo quadrato 1s2 ci sono due freccette con verso opposto, nel

secondo quadrato 2s2 ci sono due freccette con verso opposto,

negli ultimi tre quadrati 2p3 ci sono una freccetta per ogni quadr