Legami covalenti, ibridazione, tavola periodica, stati della materia - Chimica generale ed inorganica

1) Legame σ

elettroni possono stare tra i nuclei (nella zona internucleare)

2) Legame π

→ sovrapposizione simultanea di 2 lobi

IBRIDAZIONE

di orbitali

Vengono presi vari orbitali (s, p) e vengono — linearmente per ottenere nuovi orbitali ibridi

Gli orbitali ibridi sono stati scoperti da

1^o modo

→ orbitali monoccupati

Forma:

• - sp → ¹⁸⁰°
• - sp² → ¹²⁰°
• - sp³ -> tetraidro → ^109.5°

1) Legame σ

orbitali

elettroni possono stare tra i nuclei (nella zona internucleare)

2) Legame π

• sovrapposizione simultanea di 2 lobi
• orbitale

IBRIDAZIONE

di orbitali atomici

Vengono presi vari orbitali (s,p) e vengono linearmente ricombinati tra loro per ottenere nuovi orbitali ibridi

Gli orbitali ibridi sono stati scoperti da Pauling

1^o modo

• orbitali monooccupati

Energia

• s+p -> 2sp
• s+2p -> 3sp²
• s+3p -> 4sp³

Forma:

• sp - 180°
• sp² - 120°
• sp³ - 109.5°

ETILENE

→ 3 orbitali ibridabili sp²

Un legame è di tipo σ, tra orbitali ibridi

Un legame è di tipo π, tra orbitali p non ibridati

ETINO

H−C≡C−H

Triplo legame

2 legami di tipo π tra 2 orbitali p

1 legame di tipo σ tra orbitali sp

ORBITALI MOLECOLARI

(OM)

ψ = C_AΦ_A + C_BΦ_B

orbitali

orbitale σ di legame (σ_A)

orbitale molecolare in cui i protoni si attraggono poco per effetto

schema degli e

ψ* = C_AΦ_A - C_BΦ_B

Se somma le due equazioni -> - protoni deschermati

l'orbital σ di antilegame (σ_A*)

orbitali

- protoni deschermati

[H]

H_A orbital molecolare σ* H_B orbital molecolare σ_B

ΔE = hν

Se mando un protone con questa energia posso promuovere un e da σ_A a σ_A*

di conseguenza la molecola si rompe

[O₂]

(π_2S)(π_2P σ_A)

Combinazione lineare

di questi orbitali non contribuiscono a stabilizzare la molecola perchè ci sono e in σ_A*

> lo stesso per 2S₂

P_Y e P_X formeranno legami π, non legami σ

17/10/19

Banda di conduzione con orbitali di antilegame

Na₂

differenza di energia: ΔE

Banda di valenza formata da orbitali di legame

Na_tanti

N_i = N_iºe^(-ΔE/kT)

T = assoluta

cost. di

Boltzmann

circuito e per es. fare lavoro

w

BC

DE

Bv

calore

BENZENE -> struttura esagonale

Ogni atomo di C è ibridato sp²

orbital delocalizzato formato da

p non ibridati

legami di

risonanza

TAVOLA PERIODICA

Caratteristiche elementi

Nel cosmo ci sono tutti gli elementi dei primi 2 periodi → più leggeri

Sulla Terra ci sono quelli più pesanti

H2 forma libera non c'è, si trova solo nel cosmo

METALLI ALCALINI

• I gruppo (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

Il punto di fusione diminuisce scendendo lungo il gruppo

Le dimensioni degli atomi aumentano

2H₂O + 2Li → 2Li⁺ + H₂ + 2OH^- + energia

reazione esotermica

ossido di litio

• (Li₂O)

perossido di sodio

• (Na₂O₂)

superossido di potassio

• (K0₂)

i due Na sono troppo grossi per stare vicini, perché ci sono 2 atomi di sodio

23/10/19

Il ruolo dei metalli di transizione è quello di assorbire la luce

oppure la luce fa sì che ci sia un trasferim. elettronico tra un elem. all'altro.

3^o Gruppo

(B, Al, Ga, In, Tl)

config ns² np¹

Boro

- Formato da 12 atomi (B₁₂) *

Alluminio

- Può reagire sia con un acido che con una base

2Al + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂

Al + OH^- → Al³⁺ + 6OH^-

→ solubile

Ferro

- Si comporta allo stesso modo

2Fe + 6H⁺ → 2Fe³⁺ + 3H₂

Fe + 3OH^- → Fe(OH)₃ → solido

Se da Al(OH)₄^- tolgo H₂O, ottengo Al₂O₃

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + NaOH → Al(OH)₄

Al(OH)₄^- + H⁺ → Al(OH)₃

* B → 2s² 2p¹

N → 2s² 2p³

Quando B e N si legano, cercano di raggiungere l'ottetto e formano una

4° GRUPPO (C, Si, Ge, Sn, Pb)

CARBONIO → 2s²2p²

Nella grafite il carbonio è ibridato sp²

Grafite

Se comprimo i due anelli, creo un dipòlo

• a sono zone di compressione di e: e
• zone di rarefazione di e:

Questi dipoli conducono corrente

La grafite e il diamante non vengono solubilizzati perchè sono formati da reticoli

Semiconduttore di tipo n

Semi cond. di tipo p

Cristallite forma il quarzo

SiO₂ formato da unità di SiO₄

lungo un tetraedro

Ogni Si è legato a O che fanno da ponte e altri O negativi

SiO₆

Le cariche neg vanno bilanciate poi da cationi (es. K⁺ Na⁺)

Nei siliconi al posto degli ossigeni negativi ci sono gruppi organici (alchilici)

29/10/19

Fosforo nero

Acido fosforico

L’importan perché dà origine ai fosfati.

Acido fosforoso

ATP + H₂O

Idrolisi che scinde in ATP in ADP + H₃PO₄si crea energia.

6^o GRUPPO

(O, S, Se, Te (Po))non metalli semimetalli

H₂O₂ -> H₂O + O

SO₂

-> O = S = O₁

SO₃

SO₂ + H₂O -> H₂SO₃ -> acido solforoso (ossiacido)

equilibrio tautom...Il protone (H) può spostare da una parte all'altra della molecola

SO₃ + H₂O -> H₂SO₄ -> acido solforico

SF₆ -> struttura ottaedricaibridazione 1s²sp³ dello zolfo

6 orbitali ibridi

Il fluoro dona coppie di e^-legami dativi

7° GRUPPO (F, Cl, Br, I, At)

1. Cl₂O
2. Cl₂O₃
3. Cl₂O₅
4. Cl₂O₇

• Anidride ipoclorosa
• Clorosa
• Clorica
• Perclorica

+ H₂O →

1. H₂Cl₂O₃ (HClO)

→ acido ipocloroso

→ clorosa

→ clorico

→ perclorico

Acido debole

→ acido forte

A - OH → A - O + H⁺

O₂A - OH → O₂A - O + H⁺

→ reazione avviene facilm.

→ H⁺ (libero di dissociarsi rispetto ad HClO)

Lo iodio è solvalo - cromico, cioè cambia colore rispetto al solvente in cui si trova.

• a causa della diversa disposizione degli e^-

ClF₅ → struttura triangolare bipiramidale

BrF₃ → struttura triangolare

Esiste IF₇ e non BrF₇ perché lo iodio è più grande del bromo e può contenere più e⁻.

GAS NOBILI → Sono utili per i sistemi energetici, per fornire luce

(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)

elemento radioattivo

Elementi di Transizione

Per tutti questi elem. ci sono elettroni negli orbitali _s

• Le dimensioni degli atomi cambiano di poco
• Gli elettroni schermano pochissimo negli orbitali _f

Quindi diventa possibile fare delle LEGHE

Formate da atomi simili per dimensioni

Densità

Gli elem. più densi sono al centro

• Curva a campana
• Anche per quanto riguarda gli stati di ossidazione

LEGANTE

Atomo neutro ione molecola

Formano legami di insolazione attraverso donaz. di una coppia di e_-

GAS

H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

3 grandezze fondamentali:

1. Pressione
2. Volume
3. Temperatura

n. di urti che il gas fa sulla superficie → p = F/A

1 torr = 1 mm di mercurio

1 atm = 760 torr

1 atm = 1,013 × 10⁵ Pa

1 bar = 10⁵ Pa

PV = nRT

Se T = cost. → PV = costante → proporzionalità inversa

GAS IDEALE → se n=1, V=22,414 L

R = PV/nT = 0,082 L⋅atm/mol⋅K

Manometro misura la pressione

Frazione molare → n_A/n_tot.

Effusione/diffusione gas esce da un foro

Legge di Graham

PV = nRT

dividendo

P₂V₂ = nRT₂

P₁V₁ P₁V₁ T₁

P₂V₂ = T₂

P1V1P2V2T1 P2V2P1V1T2

iniziali finali

5/11/19

Pressione parziale A: X_A P_tot

frazione molare

P_B = X_B P_tot

Esercizio

V = 10 L

n_A = 0,2 mol

n_B = 0,3 mol

n_C = 0,4 mol

T = 25°C + 273 = 298 K

P_tot?

PV = nRT

P =

nRT

0,9 mol 0,082 298 K

V 10 L

≈ 2,193 atm

n_A X^A ≈ 0,489 atm

X_A P

P_A = (X_A × P ≈ 0,489 atm

P_B = X_B × P ≈ 0,733 atm

P_C = X_C × P ≈ 0,977 atm

{

P_A + P_B + P_C = P

Esercizio

V = 20 LP: 40^-6 TorrT: 25°C = 298 K

PV = nRTn = PV_RT= 1,3×10^-9 atm · 20 L / 0,082 · 258 K= 1,064×10^-9 mol

P₂ = P_.ob = 21 atm

PV = nRT = n · 1,64 mol

P₁ = 2 atmT = 200°C = 473 K

P₂ = nRT / V = 3,18 atm

P₂ = P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂P₂ = (P₁V₁T₂) / (V₂T₁) ≈ 3,17 atm

STATO LIQUIDO

Allo stato liquido è facile creare dipoli momentanei (istantanei).

Momento dipolare = _{Q · d}carica · distanza di legame

Interazioni elettrostatiche

F = Q₁Q₂/r² 1/4πε₀

E_p = F * r = Q₁Q₂/r 1/4πε₀

NaCl

Se metto questo solido in H₂O, i dipoli dell'H₂O si dispongono tutti attorno → Vengono vinte così le forze tra Na⁺ e Cl^- e il sale entra in soluzione

La nuova

E_p = p * ⊗/r² → momento del dipolo

E_p = μ₀μ_r/3

NH₃

H₂O

O_s^δ-→ O_s^δ+

Legame a H

L'Ossigeno è ibridato sp³

CH₃Cl

Molecola polare

Come possono interagire 2 dipoli

P-diclorobenzene → apolare perché simmetrica

cis-dicloroetene

polare

Trans-

apolare

H₂O forma un menisco convesso in un contenitore di plastica, perché

Tra la plastica e l'H₂O non ci sono interazioni.

Con il vetro succede l'opposto