Lezioni, Chimica generale ed inorganica

TEORIA ATOMICA DI BOHR

L'atomo è composto da un nucleo con protoni e neutroni che hanno circa la stessa massa. Poi ci sono gli elettroni che stanno intorno e neutralizzano l'atomo. La massa è sostanzialmente concentrata nel nucleo. Gli elettroni non pesano molto in confronto a protoni e neutroni.

Gli atomi si distinguono per il numero di protoni nel nucleo, questo è il numero atomico. Ci sono degli elementi che si chiamano isotopi e hanno la particolarità di avere lo stesso numero atomico ma diverso numero di massa.

GLI ELEMENTI

Si distinguono per il numero atomico ci si pone il problema della disposizione degli elettroni. Si osserva che solo due elettroni si possono posizionare nel primo livello, il terzo va già in un guscio superiore. La teoria quantomeccanica ci dice che gli elettroni stanno sui gusci intorno al nucleo. Nel secondo guscio si possono posizionare 2+n·(6) elettroni, cioè otto in totale.

Si può pensare a 2 sottolivelli. All'undicesimo elettrone vado nel quarto guscio.

Gli elettroni che sono più interessanti sono gli elettroni di valenza che sono gli elettroni che occupano il guscio più esterno incompleto.

I diversi elementi possono assomigliare per il numero di elettroni di valenza.

Ad ogni elemento, per convenzione, si associa un nome e un simbolo. La lingua di riferimento è il latino.

Z=1 → HZ=2 → He

Esistono delle particelle dette gas rari (He, Ne, Ar, Kr) che hanno numero atomico pari a 2, 10, 18, 36. Sono atomi caratterizzati dal fatto che hanno gusci completi e quindi non hanno elettroni di valenza. Sono gli unici atomi che in natura si trovano singolarmente. Gli altri tendono a diventare come i gas rari stabilmente.

Consideriamo il Litio: ha Z=3

Se sparisse l’elettrone più esterno si può scrivere Li⁺ e questo si chiama ione. Se ha carica positiva è detto catione, se ha carica negativa invece è detto anione. Gli ioni si trovano in natura invece.

Nel caso del fluoro invece Z=9

Gli basta un elettrone per essere stabile, in natura si trova allora l’anione F^- che ha acquisito un elettrone.

Questi elementi arrivano così ad avere la stessa configurazione dei gas rari.

Se prevedono che gli idrogeni si stacchino si scrive prima l'idrogeno altrimenti no. Tornando al metano sono cinque atomi e ci si chiede come si posizionano.

Si fa riferimento alla teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) ed è la teoria della repulsione delle coppie elettroniche che stanno nel guscio di valenza. Il concetto è che gli elettroni stanno più distanti tra loro che possono. Penso così per il CH₄ al tetraedro che è una piramide triangolare con tutte le facce uguali.

Il cuneo pieno sta per un legame che viene verso di noi. Gli altri due sono il contrario. Il tratteggio è per un legame che va nel verso opposto, anche quando c’è scritto

-C

Penso automaticamente a quel tipo di legame. I due orizzontali escono sempre per convenzione. Prendiamo un altro esempio con l’azoto. L’azoto ha 5 elettroni di valenza, se si mette con 3 idrogeni si comporta allo stesso modo. In conclusione esiste la molecola NH₃.

Quando disegno la sua struttura devo per forza far scomparire tutti gli

Supponiamo che gli elettroni li possa dare tutti agli atomi più elettronegativo, assegniamoli quindi all'ossigeno:

O H

L'ossigeno diventa un atomo con 8 elettroni, siccome ha 6 elettroni di valenza capiamo che ha due cariche negative in più quindi O²⁻. Si dice che nell'acqua l'ossigeno ha una carica fittizia -2 e l'idrogeno H¹⁺. Invece di dire carica fittizia la hanno chiamata numero di ossidazione, che è quindi la carica fittizia che nasce nelle molecole quando assegno l'elettrone di legame all'elemento più elettronegativo. L'ossidazione e riduzione sono il cambiamento di carica.

Prendiamo il metano CH₄

H¹⁺ H¹⁺−C−H¹⁺ H¹⁺

Il numero del gruppo dà il n^o di ossidazione minimo (quanti elettroni servono per arrivare ad 8), il massimo è il numero di elettroni di valenza.

L'ossigeno ha sempre -2 tranne con il fluoro e nei perossidi, conoscendo -2 ricavo il numero di ossidazione di tutti i composti binari con l'ossigeno e così ricavo la nomenclatura: N₂O₃ Diossido di azoto N₂O Protossido di azoto N₂O Monossido di azoto

Mancano N₂O₅ e N₂O₄. La caratteristica di alcuni ossidi di non metalli è che in acqua reagiscono.

INTENSITÀ MOLTO MAGGIORE NEL SOLFORICO PERCHÉ CI

SONO PIÙ OSSIGENI. CHE PER EFFETTO INDUTTIVO TIRAN

IN VERSI OPPOSTI. PER QUESTO L'ACIDO SOLFORICO È

UN ACIDO FORTE E IL SOLFOROSO NO. UGUALE PER

L'ACIDO NITROSO CHE È DEBOLE E IL NITRICO CHE

È FORTE.

- OSO → DEBOLE

- ICO → FORTE

LE COSE DA IMMAGINARE A MEMORIA PER I NOMI:

QUANDO IL SUFFISSO DELL'ACIDO È UNO L'OSIONE

CHE SI GENERA A VIRA:

• - ICO → - ATO
• - OSO → - ITO
• - IDRICO → - URO

HS^- HS₂^- S^2-

ACIDO IDROGENO IONE

SOLFIDRICO BISOFULF O SULFURO

P₂O₅ È L'ANIDRIDE FOSFORICA E DA SAPERE A MEMORIA.

P₂O₅ + H₂O → 2 HPO₃ ACIDO METAFOSFORICO

HPO₃ + H₂O → H₃PO₄ ACIDO FOSFORICO

TIPICAMENTE H₃PO₄ SI CHIAMA ORTOFOSFORICO, È UN ACIDO

TRIPROTICO CHE:

H₃PO₄ H₂PO₄^- HPO₄^2- PO₄^3-

ACIDO DIDIIDROGENO IONOGENO

FOSFORICO FOSFATO FOSFATO

QUANDO SI PARLA DI ACIDO DIFOSFORICO DOBBIAMO DEFINIRE

LA CONDENSAZIONE CHE È UNA REAZIONE IN CUI SI UNISCO-

NO DUE MOLECOLE PER FORMARNE UNA SOLA MOLECO-

LA E UNA MOLECOLA DI H₂O. LA MOLECOLA RISULTANTE AVRÀ

TUTTO MENO H₂O:

IN QUESTO CASO IL CROMO PERDE 3 ELETTRONI E DA 3OH^- PENSIAMO DALLA AL CROMO 6

Quando il cromo non è poverissimo di elettroni, supportata la rottura del legame Cr-O gu, povero si rompe il legame O-H e sono comportamenti (A metà da metallo), secondo od, si dice quindi elemento AMFOTERO, impariamo a memoria che:

Nox

Cr _Met +3 _Nonmet +6

Mn _Met +2 _Met +4 _Nonmet +7 PERMANGANICO

I SALI

♚ Pensò al sale come catione e anione e li scrivo separati.

1. Il termine "peso atomico"

e molecolare non si riferiscono

al peso effettivo di atomi e molecole.

Quando un chimico pensa a questi valori pensa a

quanti atomi di H₂ servono per avere lo stesso

peso della molecola/atomo. Cioè sono il rapporto

che c'è tra la massa del carbonio. Ad esempio

l'idrogeno sarà 12 ciòè un atomo di carbonio

pesa 12 volte l'atomo di idrogeno.

Passiamo a pesi e volumi di liquidi e solidi, non

c'è più lo stesso numero di particelle ovviamente.

Riprendiamo la reazione

2H₂ + O₂ → 2H₂O

E voglio sapere quanto peso mi serve per lavorare

in condizione stechiometrica cioè senza avanzi.

Prendiamo i pesi molecolari:

• H₂ 2
• O₂ 32

E il chimico ci scrive che sono 8 per avere

quantità tangibili.

• H₂ 2g
• O₂ 32g

Ho preso così due pesi diversi che stanno nello

stesso rapporto delle particelle elementari.

I chimici chiamano la quantità di sostanza che

corrisponde numericamente al peso molecolare: mole.

Cioè un numero di grammi uguale al peso molecolare.

A cosa serve il concetto di mole?

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Considero queste quantità non come molecole ma

come moli per avere quantità tangibili.