Numeri quantici, proprietà periodiche, legami - Chimica generale ed inorganica

La chimica parte dal Big Bang

ha dato origine a particelle, poi atomi e molecole

QUARK

• scoperti da Feynman e Murray Gell-Man
• componenti dei protoni
• energia si trasforma in quark
• up — carica +2/3
• down — -1/3

Se un protone e un elettrone collidono formano un neutrone

u = 1,6605 x 10⁻²⁷ kg

Particelle = protoni, elettroni, neutroni

• fotone
• neutrino
• positrone — elettrone con carica + che deriva dalla decomposizione della materia
• particelle α — nuclei di elio
• particelle β — elettroni
• fotoni γ — emessi dal nucleo

DEUTERIO

isotopo dell'H ha un neutrone, perciò ha massa superiore

TRIZIO

" " " "

30/09/19

La chimica parte dal Big Bang

• ha dato origine a particelle, poi atomi e molecole

QUARK

• scoperti da Feynman e Murray Gell-Mann
• componenti dei protoni
• energia si trasforma in quark
• • up - carica +2/3
  • down - 1/3

Se un protone e un elettrone collidono formano un neutrone

u = 1,6605 10^-27 kg

• Particelle
  • protoni, elettr., neutroni
  • positrone - elettrone con carica + che deriva dalla decomposizi della materia
  • particelle ^d - nuclei di elio
  • particelle ^β - elettroni
  • fotoni ^γ - emessi dal nucleo

DEUTERIO - isotopo dell'H - ha un neutrone, percio ha massa superiore

TRIZIO - " "

Ottetto

grande stabilità → elementi che reagiscono con fatica

ele. monotatomici

Massa atomica H

mp + me = 1,6726·10^-24 g + 9,1·10^-28 g = 1,67351·10^-24 g

Massa di una mole: M_atomica: NA = 1,67351·10^-24 6,0221·10²³ = 1,007 g

sulla tavola periodica è 1,0079, perché tiene conto anche degli isotopi: deuterio e trizio

Gli elettroni hanno una doppia natura

corp oscicolare

• ondulatoria

formale da un campo elettrico e uno magnetico

E = E₀ sen(2πτ(t))

frequenza = c/λ

B oscilla in modo perpendicolare ad E

La luce violetta è quella meno energetica?

La luce "rossa" è quella "più"?

trasportano FOTONI (pacchetti di energia)

gli atomi sono in grado di assorbire la luce e quindi formi.

Si occupa di ciò la fotochimica

[EFFETTO FOTOELETTRICO]

Vengono estratti elettroni da alcuni metalli attraverso radiazioni ultraviolette

Energia fotoni = hν

utilizzata per estrarre gli elettroni, se eccede viene trasformata

in E_c = 1/2 m_ev²

Anche gli elettroni come la luce danno origine a fenomeni di interferenza

ψ = funzione d'onda: R(ξ) Θ(θ) Φ(φ)

Eψ = gψ energia associata

Ĥ = E_c + E_p

ψ² probabilità di trovare e⁻ in una regione di spazio

ψ dipende da una serie di NUMERI QUANTICI

1 n = NUMERO QUANTICO PRINCIPALE

Varia da 1 a ∞

2 ℓ = NUMERO QUANTICO DEL MOMENTO ANGOLARE ORBITALE

Varia da 0 a n-1

3 mℓ = [−ℓ, ..., 0, ..., ℓ]

Indica il diverso tipo di orbitali

mℓ = 0 → orbitale s → se si anno ovunque nella sfera

mℓ = -1, 0, 1 → 3 orbitali p → lungo gli assi cartesiani x, y, z

mℓ = -2, -1, 0, 1, 2 → 5 orbitali d → con lobi che si anno fra gli assi (centrosimmetrica)

Serie di Balmer -> lunghezze d'onda visibili

Serie di Lyman -> -> ultraviolette

4° numero quantico -> DI SPIN (n_s)

vale +¹/₂ o -¹/₂

--> Rotazioni in senso opposto

In un orbitale ci possono stare al max 2 elettroni, con spin opposto (*)

--> versi con cui riempio gli orbitali

prima 1s poi 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p,

Principio di esclusione di Pauli

Lungo un periodo diminuisce raggio per effetto schermo

gli elettroni schermano sempre meno

Z_eff < Z

X

-elettroni di schermo

inferiore rispetto a Z (carica nucleare)

carica nucleare effettiva di cui risentono gli e^- degli ultimi livelli energetici

Lungo un gruppo aumenta

Energia di ionizzazione aumenta da SX verso DX

diminuisce dall’alto in basso

→ Processo enderg. → aggiungo en. → per togliere un e^-

→ esorg. → libero en. → aggiungere un e^-

[In realtà dipende dagli atomi]

Affinità elettronica: Energia emessa/all’attrarre e^- nel

aumenta aumenta

Elettronegatività^{: IP + EA}

affinità elettronica

Potenziale di ioniz.

^/2

milli

μ

nano

pico

femto(f)

10^-3

10^-6

10^-9

10^-12

10^-15

8/10/19

di transizione

Ci sono metalli che possono avere diversi stati di ossidazione

In₂, Sn, Sb, Tl, Pb, Bi

Perché c'è una coppia di elettroni che rimangono allacciati

Caratteristiche metalli e non metalli

• Conduttori di elettricità (movim. di e^-)
• Duttili
• Malleabili
• Lucidi
• Solidi
• Alti punti di fusione
• Conduttori di calore (movim. di nuclei)
• Reagiscono con gli acidi
• Formano ossidi basici
• Formano cationi
• alogenuri ionici (es. NaCl)
• Poveri conduttori di elettricità
• Non duttili
• Non malleabili
• Non lucidi
• Solidi, liquidi, gassosi
• Bassi punti di fusione
• Non conducono calore
• Non reagiscono con acidi
• Formano ossidi acidi -> anidridi
• Formano anioni
• alogenuri covalenti (es. PCl₅)

I LEGAMI

Legame ionico

anione

catione

• Li unisce
• Gli è appartengono agli elementi più elettronegativi

F = Q1Q2 / d2 1 / 4πε0

Forza attrattiva del legame ionico

E_c = F ∙ d = _Q1Q2 / _d ¹ / _4πε0

dove d = c t + t₀

Legame covalente => si condividono coppie di elettroni

In questo modo si aggiunge la configurazione elettronica del gas nobile che segue o precede

Es: legame ionico -> Na⁺ - Cl^-

per passare da Na a Na⁺ e da Cl a Cl^- bisogna usare energia, la quale poi viene restituita quando si forma il legame.

Struttura ottaedrica NaCl

In realtà sono in intimo contatto

energia di dissociazione

più è elevata, più la molecola è stabile

oltre questa distanza se diminuisce l’energia schizza

Curva di Morse

le nostre ossa sono fatte di fosfato di calcio

(Ca₃(PO₄)₂)

sale

Quando si forma un sale da un legame ionico ci saranno anioni e cationi al suo interno

Luce e calore sono le due fonti di energia che permettono di creare ioni

legame covalente

elettroni condivisi

Si indica con un trattino (-)

es. CH₄

Notazione di Lewis

Tipi di legame covalente:

• Singolo
• Doppio
• Triplo
• dativo

aumenta la forza attrattiva e diminuisce la distanza tra i nuclei

DIPOLO

Si crea quando si avvicina un atomo più elettronegativo ad uno meno elettronegativo

es. H₂O

Cariche parziali

DIPOLO dell'acqua

I legami possono essere descritti tramite percentuali di ionicità, anche se sono covalenti

bassa percentuale di legame ionico, alta percentuale di legame covalente

alta

bassa

Tanto più piccolo un anione tanto meno è possibile distorcere la sua carica

legame singolo

legame doppio

legame triplo

LEGAME COVALENTE

legame debole

legame forte

In una molecola gli atomi vibrano, cambiando le distanze interatomiche

Tranne allo 0 assoluto (0K)

• movimenti: stretching simmetrico
• antisimmetrico
• bending

L'entità di questi movimenti dipende dalla Temperatura

UMIDITÀ → acqua che vibra e porta con sé CALORE