Lezioni: Appunti di Chimica

PROPRIETÁ CHIMICHE

si evidenziano quando la sostanza CAMBIA e reagisce formando un’altra sostanza.

TRASFORMAZIONE CHIMICA = una o + sostanze si convertono in 1 o + sostanze differenti

PROPRIETÁ

• FISICHE
• CHIMICHE ➔ connesse alla distribuzione degli elettroni nell'atomo

STATI DELLA MATERIA

• solido @ggìzzate
• liquido stati, libertà di movimento
• gas particelle libere

MATERIA

• sistemi FISICAMENTE OMOGENEI
  • CHIMICAMENTE ETEROGENEI
  • CHIMICAMENTE OMOGENEI
    • ELEMENTI
    • COMPOSTI
• sistemi FISICAMENTE ETEROGENEI
  • ESEMPIO mare fisicamente omog. chimicamente eterog. {acqua ➔ acqua e sale}

• atomo

• O
• N
• Ne

• elemento

• Ne
• O₂
• N₂

tipo di materia che non può essere suddiviso in altre sostanze pure.

tutti gli elementi sono classificati nella tavola periodica.

• composto

• H₂O
• CH₄

hanno una composizione fissa di + elementi

- proprietà dipendono 1) natura degli elementi

2) modo in cui sono legati gli atomi

• = Classificazione della materia =

• miscele omogenee o soluzioni

- 2 o + sostanze prismaticamente omogenee

- hanno stessa composizione, liquida, solida o gassosa

• miscele eterogenee (miscugli)

hanno diversa composizione nelle varie parti

• MATERIA

si può separare per via fisica?

• SI ➔ MISCELA
• omogenea (SOLUZIONE)
• eterogenea (MISCUGLIO)
• NO ➔ SOSTANZA PURA

si può decomporre chimicamente?

• SI ➔ COMPOSTO
• NO ➔ ELEMENTO

IL DIFETTO DI MASSA

nuclei di ₂He₄

4,00150 ← massa del nucleo

dai dati raccolti dallo spettrometro

2m_p + 2m_n 4,0319

prot. neutri.

Eguaglia l’energia derivante

ne lega nucleoni nel nucleo

ENERGIA NUCLEAREE=mc² (MeV)

quantità di massa persa → energia

I pesi atomici "teorici" sono più alti dei pesi atomicireali, una quantità di massa "sparisce" Δm(DIFETTO DI MASSA)

questo perché quando un sistema emette una certaquantità di energia E la sua massa diminuiscesecondo la relazione E=mc²

Δm= _ΔE/_c²

c velocità della luce

CHIMICA QUANTISTICA

• la maggior parte delle nostre conoscenze sulla struttura degli atomi e delle molecole proviene da esperimenti nei quali avvengono interazioni tra materia e luce
• luce → è una forma di energia rappresentata da un insieme di radiazioni costituite da onde elettromagnetiche (o radiazioni)

1. lunghezza d'onda λ
2. frequenza ν
3. periodo T
4. ampiezza _Emax ampiezza massima

relazione tra frequenza e lunghezza d'onda: c = velocità della luce, velocità di propagazione nel vuoto

spettro elettromagnetico = insieme delle radiazioni elettromagnetiche a diverse lunghezze d'onda λ = λ ⇒ diversi tipi di radiazione λ ≅ 400 nm - 800 nm => luce visibile all'occhio umano

• ultravioletto
• infrarosso

• Modello Atomico di Bohr

0. _{Base fisica classica e quantizzazione}

1. postulati:

   1. quantizzazione del raggio dell'orbita dell'elettrone e di conseguenza dei livelli di energia
   2. emissione (o assorbimento) di radiazione elettromagnetica solo in corrispondenza del passaggio da uno stato quantico ad un altro

⇒ Modello: per rappresentare l'atomo di idrogeno

2. l'elettrone descrive orbite circolari attorno al nucleo
3. sono permesse solo quelle orbite per le quali il momento angolare dell'elettrone è multiplo intero di _{h/2π (h cost. di Planck)}
4. quado si trova in un'orbita permessa, l'elettrone non irradia (stato stazionario) le emissioni di radiazioni avvengono solo se l'elettrone passa da un'orbita più esterna a una più interna

⇒ Bohr calcolò i raggi e le energie delle orbite permesse

L'energia dell'elettrone dipende dal raggio della sua orbita

E = -1/n2 me42π2/h2

n = il numero quantico principale

l'elettrone passa da un'orbita con E₂ a un'orbita con E₁

ΔE = hν (Planck) ⇒ |E₂-E₁| = hν

le soluzioni accettabili derivano dalla combinazione di 3 costanti

perché il movimento dell'elettrone avviene in 3 dimensioni

NUMERI QUANTICI

⭐l'atomo di idrogeno secondo la meccanica quantistica

è possibile risolvere in modo rigoroso l'eq. d'onda per l'atomo di idrogeno

si determina una serie di soluzioni (autofunzioni) in corrispondenza di diversi livelli dell'energia (autovalori)

ORBITALI ATOMICI

def. è un orbitale ogni funzione d'onda caratterizzata da 3 n° quantici

⭐modelli atomici:

• il modello deterministico di Bohr viene quindi abbandonato e si passa a un modello meccanico-ondulatorio

Orbitali di tipo s (atomo di idrogeno)

• Rappresenta la probabilità di trovare l'elettrone in un guscio sferico di raggio r e spessore dr, centrato nel nucleo.

Il volume sarà 4πr²dr e la probabilità che l'elettrone si trovi in questo guscio è data da

(Ψ²) 4πr²dr

• Al crescere di n gli orbitali s sono rappresentati da sfere di diametro crescente

Orbitali di tipo p

• Per l=1 si ottengono 3 orbitali di tipo p (m= -1, 0, +1)
• Non hanno simmetria sferica, ognuno è simmetrico e ruotato di 90°
• px, py, pz
• La probabilità di trovarsi sul nucleo è zero.
• I 3 orbitali sono equivalenti tra loro e isoenergetici

CONFIGURAZIONI ELETTRONICHE

1. Bau
2. Hund

TAVOLA PERIODICA: ordine riempimento orbitali

(He) 2s

(Ne) 3s

(Ar) 4s

(Kr) 5s

(Xe) 6s

(Rn) 7s

2P3P4P5P6P

3d4d5d6d

1-2-11010614

Carbonio C z=6

1s² 2s² 2p²

Azoto N z=7

1s² 2s² 2p³

Neon z=10 Ne

1s² 2s² 2p⁶

• elettroni interni
• elettroni di valenza

= elettroni a più alta energia

vengono impiegati nella formazione

dei legami

Sodio

1s² 2s² 2p⁶3s¹

1 el. di valenza

Fluoro

1s² 2s² 2p⁵

7 el. di valenza

dimensioni atomiche

RAGGI ATOMICI:

- possono misurarsi [...] distanza tra i nuclei di atomi, [...]

RAGGIO ATOMICO = 1/2 della dist. tra i centri dei 2 atomi adiacenti

VOLUME ATOMICO:

- posso calcolarlo dividendo il [...]

- RAGGIO AUMENTA scendendo lungo un gruppo

- DIMINUISCE lungo un periodo

Il raggio riflette la dist. nucleo - elettrone di valenza

NB:

Lungo un gruppo: [...]

- quindi → gli elettroni esterni sono + lontani → RAGGIO + GRANDE

Lungo un periodo: [...]

IONI

Cosa succede a un ATOMO?

- + elettrone → prende un elettrone → RAGGIO MAGGIORE

- un CATIONE → perde elettrone → RAGGIO MINORE

RAGGI IONICI