Elementi di Chimica inorganica

H 'Idrogeno 1s

Lo troviamo sopra i metalli alcalini, ma non è un metallo alcalino. Non appartiene ad alcun gruppo.

Ha tre isotopi: >" ' HH H99,984% 0,016%

Nella crosta terrestre lo troviamo nel suo stato naturale che è la molecola d’acqua. È il 0,076% della crosta terrestre. È l’elemento più abbondante nell’universo.

Caratteristiche

• È un gas incoloro e inodore.
• Poco solubile in acqua.
• Ha la densità più bassa rispetto alle altre sostanze.
• Punto di ebollizione = -252,7°C Punto di fusione = -259,2°C

Da un punto di vista chimico sono tutte uguali le molecole di idrogeno.

Dal punto di vista magnetico sono diverse-iii ; Orto spin disposti idrogeno in" =. ,÷... .. .. Parallela maniera" È proporzione PAR3. 1OR :' "vi % .i ._ ., e .

Para idrogeno spin sono paralleli anti= fra di loro- " '' -÷ - ;i !! AOK! Paraidrogeno si ha 100%il.ir .. ..

Passaggio da ortoidrogeno a paraidrogeno porta allo sviluppo di calore altro paraorto > Si produce l’idrogeno liquefandosi con un ossido di ferro.

Struttura dell’acqua

Struttura dell’acqua oHao Struttura tetraedrica -00' ti É! >ioÈC' HLEGAME D0DIFFERENZAUNA 0TRA - e -'D. H ' Hiteffetto massa

C’è un importante = c’è il raddoppio della massa da aEuterio Accadde solo qui il raddoppio della massa.

Il legame O-D è più forte rispetto al O-HH DioO> 3,8°Cf- 0°Cf. d101,9°C 0%100°Cp.e. perché affondano PHP '" più densi sono# -Hzopdzois )HP ☐☐☐È acqua leggermentel' >Acida H HadDig Ha HDO+=+- ) acqua< pesante

È Dzd tossica perché altera tutti gli equilibri acido-base avendo una Kw maggiore di quella dell’acqua normale Kwdao Kwai>>

Stati di ossidazione dell’idrogeno

Stati di ossidazione dell’idrogeno -11-1,0 ,Hz☐ la molecola abbiamo diH "o.li ? -=1dHf(H-H)=&36kJ/mol1s:.q.i1s2Hzt0z"H :^ : -- questo giustifica la forma di Lewis 2h20 è termodinamicamente favorita, ma> serve innesco Hztg -10219

Prima ) ) )/Dopo innesco Esplosionescintilla+ = A)atf ( / malo -167K]- =

Ciclo di Born-Haber per la formazione di H2O. Si basa sulle funzione di stato, quindi possiamo non preoccuparci del cammino ma solo della fase iniziale e finale -1019ZHIG )) ^+436KHANHa -10 464=-9282--^ /KJ mal+278KarolHa -1210 serve per disaggregare, la molecola di ossigeno -292 "V noiKJ / HPa )

La molecola di idrogeno H2 è poco reattiva. Reagisce vivacemente solo con fa HF>

Reazione di H2Hztnz ZNH VA catalizzatae } avviene solo aH HadCutud( alte+ = Temperature, it it"" è catalizzata" conH( µ µ> c-+ ptc-= _, ppA- ' ÀÀH

L’idrogeno monoatomico H è fortemente reattivo"PRÉ PH3h > }Bassa Bast 9h20-18A >

Si ottiene da H2 a bassa pressione con arco elettrico od UV.

Come estrarre l’elemento

Come estrarre l’elemento (metodi industriali):

del gas d’acqua

1) Sintesi

Facciamo reagire su grafite arroventata dell’acqua. Da questa reazione si ottiene: Hades -1/+49(g) COB+ >) ) )Tc -374°C1000°C -

Elettrolisi di soluzioni acquose

2) Non danno problemi (NaCl, NaClO4)

Però è una tecnica molto costosa perché serve molta elettricità.

Water splitting = promosso dalla luce.

Preparazione di laboratorio

Preparazione di laboratorio:

Dall’acqua

1) (sconsigliato perché molto isotermica)-1GHzNaOHNathan > )Capit( HaHad ++ >a > Reazione/Ha↳ HaH2O /OH(+ +> Tranquillaa più

Si usa per la disidratazione si solventi durante la distillazione fa alte teneripH AHO Fesso+ -1> ,> ,.fr?

3Zn+2HCl(aqFedUtilizzo degli acidi o delle basi

2) Znclrlaq Ha> +) ) Ezraa) "[Ha / /Zn -1420NaOH Zn OH+>+ )Zh /OHNAOHPer solubilizzare aggiungo ( ,s>così la reazione può procedere Al ][KOH AllattaEH3hr0 -1K+ >+ ,} HZTALIOHAl )-13420 > }È "k[? Alpha ]

Numero atomi di idrogeno ottenuti = numero di ossidazione del metallo utilizzato.

Decomporre termodinamicamente l’ammoniaca

3) t Nz -13hr•ZNH ANDRO>}ad alta temperatura per H2 puro in reazioni in atmosfera inerte{ """""1 H -Di

Idruri e alogenuri di idrogeno

Abbiamo DRUR/le molecole , Ionici{ÌÌ :16GRUPPOIDRURI covalenti 13GRUPPO

Alogenuri idrogeno HX ✗ alogenoDi Dove =,°"Ha Cla ZHU+ >" %"Hat Bra ZHBI.

Sono tutti gassosi, tranne HF che è liquido già a 20°C.

Sono tutti degli acidi forti, tranne HF che è un acido debole'HXTHZO - Hao ✗ BrX ECl+> = , ,

Del 16Idruri gruppo Sono endotermici instabili Has Hase ArteHao Sono acidi deboli, tranne l’acqua che;; e è l’acido di forza limite inferiore V -s①

L’atomo di idrogeno legato a legame a idrogeno un L’unica con il ''jt Hjatomo fortemente elettronegativoitH E '--.① . 22K /. Mol]A- ' H {t-aoo.CH HzsS > deboli+ (g) Acidi, Hzsetg Haters) )eTIÈ HANAghja e☒ EIE.sn?EseBY=!a?aidrooEno-100-

Idruri del gruppo 17 e idrocarburi

Gruppo 17Idruri delC idrocarburi> SntloHa Moltosetteche si Piombanosilano stannometano Grzltg Shah 6stannoDiDI GERMANOSnlta 5h02-1202 2h20+>

Idruri gruppo del 13B Molti borani> "" A ' più legame" ilEB 'Hg .pj /: Bn sempliceM' centra, / µ/ ☒ µµInAl A)/Al danno polimeri> ×,Bl Mg covalente di natura, "" .lt.: .MGHBetta . ." .B .IHAB., ' -- µµ

Idruri ionici salini

Idruri ionici salini oLi abbiamo con i metalli alcalini e alcalino terrosi Ca, Sr e Ba.

Preparazione: Polvere bianca se puri 7%Ha( AH(+ Polvere grigia se c’è residui di metallo a ,METALLOA- è una forte basi di Bronstwd Hzo NaOH HaNah >+ +NÉ -OHH Hzo- Ha+>+B1 An B2Ar

Posso vederla anche come una reazione di ossido riduzione +1 À ÌÌ" "" "Had - -> > Di>a, .COMPROPORZIONAMENTO- f-SCRITTA ESTESA : -120AHa ?'21-120+22 -0,92NE- ← •ZH 'Ha F- -2,23N--122 = =

NaH = disperso in olio di paraffina.

CaH2 = energico essiccante per solventi non acquosi (es. distillazione su CaH2).

Ione ossoinio e migrazione degli ioni H+

7 Ò+ HH+ Abbiamo molecola comeDiLA }ossonioione③⑫ HaoAlloa .rs =. Catione anione0550N O/ perclorato iA -ti -1- %+H formaHg H'09>☐ acqua in idratata} -...è'E H"

Hso è acido di Arreguns e acido di Brosted.

Meccanismo di Grotthus = spiega la migrazione degli ioni H+" ;à "Haq--- ;µtàV ÈÌÒI HH H- io_ .. , A-È H ⑫-¥ - . -. È all’ultimoprimodalmigrato

ÈHt dal punto di vista redox è un ossidante qoovZittire ?Ha E- > -0,00599hF-STANDARDNo =Ḩ+ Abbiamo molecola DiLA HÉGRAGGIHzt -> tecosmici )HÌIG -1hHtztltz > ) +H ⑫ ""H :&+ È> fissare> ione;;H gg,è , gggen,per puo ,, ,

Astrochimica = studio della materia delle nubi internstellari HÌ HCÒTHCO >+ ,I Sonda piccola che ci permette di capire cosa succede nello spazio.

Gas nobili, 18 gruppo

Gas nobili, 18 gruppo = completamento del sottolivello o del livello.

Caratteristiche

• Sono stabili.
• Valori di energia di ionizzazione altissimi.
• Valori di energia di ionizzazione altissimi danno luogo a pochi composti con gli elementi più elettronegativi (F ed O).
• Si presentano come gas.
• Sono specie atomiche dotate di alta simmetria sferica => forze di V.d.W sono debolissime Hap Hepaf. 20K

Punti di ebllizione e punto di fusione basissimi -7,2K= ..pmda D=M RT

Non conducono corrente e sono scarsamente presenti nell’attomosfera.

He va via nello spazio se è disperso nell’aria (non trattenuto dalla gravità).

At " Kpiù abbondante perché deriva dal decadimento di>Rn Veraderiva dal decadimento di>

Utilizzo

• Ne è utilizzato nell’industria dell’illuminazione.
• He è importanza strategica militare perché l’elio liquido è utilizzato come refrigerante per i super conduttori, quindi per i super magneti: Serve nelle bombole di ossigeno per profondità marine.
• Ar sostituisce l’azoto per gas inertizzante per alcune reazioni.

Elio Ha '1s, Altr'Heat HH'

Per effetto dei raggi cosmici: e-- > +:| ' 0.1--0,5.^ .! 11' HaA È. stabile'li/' .Naz Ha SODIOELIURO sopravvive solo per un tempo molto breve Di '' pressione 10 in uno spazio. Piccolo molto?⃝?⃝

I gas nobili non reagiscono ma in condizioni standard, se si cambiano le condizioni dove la facciamo posso cambiare la situazione.

Neon, argon e kripton

Neon Ne 252ps, addotti F-conargon At 3523ps, IDROFLVORVRO-255°C HarpHFAt + Di, ARGO[ 7295°C DecomposizioneDi

Kripton 301%5*96Kr, Iggy[Kr KtfzFz fortissimo ossidante>+ + 'a ](( /"Krfz Krf Auto>✗ "ad ysrapco✗ENO -e, *✗ Xrigifzigfa Xefztsirfz / >)LEIZXEF 2h20 -102ZXR Altre>+ + ), §'✗ "altsoFai ✗ -12Me e e .Ì✗ F F✗efg -13M I'i e r r Fgf✗ 'H2OFs ZHFrafa✗+ +>e + ,✗adf.at/tz0sXeOzFz-2HFXeOzFz-HzOsXr03-2HFXrFz-3Hz0-16kt✗ ed> }↳ EsplosivoMoltoO Xroz Hxeoè✗ '"°+ >eIo , XEOÌÌXE-ZHXRO 20h ' -102+21%0>+, GialloBs Xrog 2hrs9 Basaatlroap2. -121720>+ ,> Gialloesplosivo

Radio Rnafksd%5c.gs, Radioattivo per decadimento dà Po tossico per i polmoni Rn Po ' tossicoE>> tishp '

Alogeni, 17 gruppo

Alogeni, 17 gruppo Manca un elettrone al completamento dell’ottetto.

Stato di ossidazione -1 AXN Xr

Formano un solo legame sigma (anche con se stessi).

Come variano le proprietà scendono dal gruppo:

• Diminuisce l’elettronegatività e anche il potere ossidante ✗ ? VE_ FZX2+22 > 3,00 ClV1,32 V Br1,07 V I0,54
• Aumentano le dimensioni, e questo ha due effetti:

1. il legame X diminuisce come forza e ha minore carattere ionico (perché meno elettronegativo IA-A- F È2- aumenta n (il numero di coordinazione) f-' Questo5 MINORE6)clebi-n-oXOI-tn-GLH-s.TOFinn- Cresce il carattere metallico Fa BtzCl Iz Solido liquido gassonoe , Perché variano le forze di dipersione (o di London)+[

Per lo iodio è stabile la specie.

Fluoro

Fluoro F 252ps[ ]Ha, ( / )Cafe FPda

Allo stato naturale lo abbiamo come as >Fluorite fluorapatite.

Il fluoro dei metalli alcalini terrosi sono insolubili.

Stati di ossidazione: -70 ;☐ FZDIFLVOROABBIAMOE- È .ie?ii;-=o.e.=s-: •= 2=1' E:- -è un gas giallognolo, molto aggressivo e tossico.

Può reagire con tutti gli elementi, questo esalta il numero di coordinazione dei metalli per le piccole dimensioni e stabilizza gli alti stati di coordinazione per effetto della sua elevata elettronegatività WFG UFGes ;.

Preparazione del fluoro

Preparazione: ( Kttfa )

• Preparazione elettrochimica: si parte da un sale anidro fuso KHF t' HFI> +,ossidazione Hf "F H⑧ +22 -= +, ,ANODORIDUZIONE +K K-0 -te →catodo Htte GHz- >

Reazioni del fluoro

Reazioni: con Ha( ( Fa AAFZF ++ >Merano , -10%03con >ofqlff2h20 Fa Più-12 Reazione acqua > + ,

Fluorurati duri: si comportano come la molecola del fluoro ma sono più maneggevoli CLF UF Brfsjlrfz- ;},

Fluorurati soffici: non sono agente floruranti HF Hgfz tolta; ;Ofz

Il difluoruro di ossigeno: ZF ZNAFZNAOH Fzo Hao-1 +> +,-80 % Ha una struttura simile all’acqua.r ÷. Però l’angolo è più piccolo! :*÷7

HF

HF abbiamo-è un liquido che ha un punto di ebollizione a 19,5°C che è rispettivamente più alto rispetto agli altri alogenuri^ Questo perché ha il legame a idrogeno 20 •---20 -ÉTÉ "¥È È il per legh /- . µµ .. A idrogeno.#. . FI È ✗H -'. _-

Non si conserva in bottiglie di vetro ma solo di plastica perché HF è l’unico che è in grado attaccare il vetro AMBSid -14µF Sfa 2h20 .+ ANDRO>, G- SiF È più forte -0diSid Hzsifg AMBGHF 2h20 .++ > Acausa,3. Si ZHzsifs-HS.ioHaofa > ],- &Hflaq KA -è un acido debole -107,0) =

Preparazione: è( Fat Hasan ZHFTCasa> +ametodo dell’acido fissoè il = si usa l’acido solforico e si parte da un sale per formare un solvato che sia insolubile per filtrare la soluzione è purificarlo facilmenteHFI

Lo ione è dato da una interazione dovuta al legame idrogeno EP EPEElH H' >- - -.-. .Ha le caratteristiche di un legame covalente perché l’orbitale 1s dell’idrogeno e gli orbitali pz dello ione fluoruro[#i. O.l.it'. ". ",15 . ".Ht | /' zpzLEGAMEnon: '' F-.-:p .÷,

F- sono insolubili solo quelli del metalli alcalino terrosi AgF è solubile.

Lo ione fluoruro F- è visto anche base di Lewis BfèBF 'F è un anione poco coordinante perché ha1- >> una struttura molto simmetrica è la carica negativa è localizzata in tutta la struttura PfèancheCF Soph> anione↳ SOÌCF TRIFLATO>Meno coordinante di tutti7-p ' ÈFSo - ,io[ ( 353ps]

Cloro

ClLORO Ne,

Lo troviamo nell’acqua di mare a una concentrazione di 0,5M oppure nei depositi di salgemma risente.

Stati di ossidazione: -15-14 -17-17-7,0 , ,, ,☐ ClzAbbiamo dicloro T 30M¥è un gas giallo-verde. è molto tossico e mortale per >Il cloro ha una densità maggior