Struttura atomica e nozioni, Chimica Generale ed Inorganica

La chimica e il metodo scientifico

- Per rappresentare i numeri si usa la notazione scientifica → numero come moltiplo di una potenza in base 10

- SI - Sistema Internazionale di unità di misura

• La massa di un oggetto caratterizza la sua resistenza al movimento ed è una sua proprietà intrinseca. Il peso invece è pari alla forza di attrazione esercitata sull'oggetto da un corpo come la terra.
• La temperatura più bassa possibile è 0 °K che rappresenta lo zero assoluto 0 °C → 273,15 K
• Delle grandezze fondamentali ne derivano altre chiamate grandezze derivate, come il volume e la densità. La densità dipende dalla temperatura perché il volume di una massa aumenta all'aumentare della temperatura, quindi la densità decresce.
• L'energia è la capacità di causare un cambiamento in un sistema fisico. L = f · s → (lavoro = forza × spostamento) si misura in Joule; J = N · m; N perché la forza F = m · a (massa × accelerazione kg m/s²) J = kg m²/s²
• L'energia associata al movimento di un oggetto è l'energia cinetica. Ec = (1/2) mv². Invece quella posseduta da un oggetto è l'energia potenziale Ep = mgh, dove g è la costante di accelerazione gravitazionale, 9,81 m/s²
• 1 caloria = 4,184 J

Cifre significative

L'incertezza sperimentale per una quantità misurata si indica con ± simbolo. La precisione di grandezze misurabile sperimentalmente è indicata delle cifre significative. Tutte le cifre diverse da 0 e tutti gli zeri che compaiono.

Si ha queste cifre sono cifre significative (1023 mL -> 4 cifre s.), gli 0 usati per mantenere la posizione della virgola non sono C.S (0,0026 L -> 2 cifre s.), se un risultato termina con 0 o ha 0 a destra della virgola, questi zero sono C.S. (12,00 g -> 4 cifre s.)

• Nelle moltiplicazioni e divisioni il risultato deve avere lo stesso numero di cifre significative di quelle dei fattori col minimo numero di C.S. Nelle addizioni e nelle sottrazioni il risultato deve essere espresso con lo stesso numero di cifre decimali di quello dei numeri col minimo numero di cifre decimali.
• Nell’arrotondare le cifre non significative se la prima cifra che segue l’ultima cifra significativa va da 5 a 9, la cifra che precede va aumentata di 1 (27,35 -> 27,4), se invece va da 0 a 4, la cifra che precede va mantenuta uguale (27,34 -> 27,3)
• Per evitare errori di arrotondamento, è meglio eseguire tutti le operazioni con molte cifre significative e poi riportare il risultato con il corretto numero di C.S.

REAZIONI CHIMICHE e TABELLA PERIODICA

• Nelle REAZIONI CHIMICHE si formano nuove sostanze. Quelle più semplici sono quella in cui un metallo reagisce con un non metallo.
• In una reazione chimica, per la legge della conservazione della massa di Lavoisier, gli atomi non sono né creati né distrutti. Perciò un'equazione chimica deve essere bilanciata, utilizzando i coefficienti stechiometrici.

TABELLA PERIODICA

• Furono compiuti diversi tentativi per classificare gli elementi. Nel 1869, Mendeleev propose una tabella periodica in cui dispose gli elementi in ordine di massa atomica decrescente.
• Gli elementi del gruppo 1 sono METALLI ALCALINI, quelli del gruppo 2 METALLI ALCALINO-TERROSI, quelli del gruppo 17 sono ALOGENI, e quelli del gruppo 18 sono GAS NOBILI.
• Gli elementi dei gruppi 1, 2, 13 - 18 sono detti ELEMENTI DEI GRUPPI PRINCIPALI, invece gli elementi dei gruppi 3 - 12 sono ELEMENTI DI TRANSIZIONE.
• I metalli e i non metalli si trovano separati nella parte destra della tavola periodica dai semimetalli.
• In generale, il 1° elemento di ogni gruppo ha la proprietà peculiare.

* Note:

• No₂(s) + Cl₂(g) → Na Cl_(s) (non bilanciata)
• 2No₂(s) + Cl₂(g) → 2Na Cl_(s)

Studio della radiazione del corpo nero

Il fisico tedesco Planck studiò l'emissione di luce da un corpo riscaldato. Quando un metallo viene riscaldato a temperature sempre più alte, diventa prima rosso e poi bianco. Planck propose che la radiazione sia emessa in pacchetti chiamati quanti e che l'energia associata a un quanto sia proporzionale alla frequenza della radiazione.

E = h·ν

h è la costante di Planck = 6,626 × 10^-34 J·s L'energia di un quanto è proporzionale alla frequenza quindi la luce rossa trasporta molta meno energia rispetto a quella violetta. Poiché l'energia dipende dalla frequenza, nel fenomeno di ionizzazione non importa l'intensità del processo ma la corretta frequenza. L'energia necessaria al processo si trova con la differenza hν – energia dell’elettrone.

Effetto fotoelettrico

Quando la superficie di alcuni metalli è esposta a radiazione elettromagnetica, vengono emessi elettroni. La radiazione a bassa frequenza, non importa quanto intensa, non provoca l'emissione di alcun elettrone. Ma quando la frequenza viene aumentata e raggiunge la frequenza di soglia, oltre la quale sono emessi elettroni. Einstein spiegò il processo rappresentando la radiazione elettromagnetica come un fascio di particelle, fotoni. Ogni fotone, ha un'energia di valore E=hν

Equazione di De Broglie

È difficile descrivere la natura della luce perché in alcuni esperimenti essa ha un comportamento ondulatorio, in altri sembra comportarsi come un flusso di particelle, fotoni: dualismo onda-particella della luce. De Broglie sostenne che anche la materia, che appare particellare, potrebbe presentare proprietà ondulatorie come la luce. Egli propose che sia la luce che la materia rispettino l’equazione:

λ = h/p

p=m·v p è il momento o la quantità di moto, espresso come prodotto tra la massa della particella e la sua velocità.

L'atomo di Bohr

Bohr descrisse l'atomo di idrogeno. La sua teoria proponeva che l'elettrone potesse trovarsi solo in alcune orbite circolari attorno al nucleo. Si ottiene un'orbita stabile e, sebbene l'onda ...

elettroni negli orbitali atomici è chiamata configurazione elettronica. Per esempio quella dell’elio è 1s², quella del litio 1s²2s¹ e così via.

- Per la legge di Hund per qualsiasi sottolivello la configurazione elettronica della stato fondamentale si ottiene ponendo gli e- immutati differente spin, come piccolocchettil’azoto ha configurazione elettronica 1s²2s²[missing]3p², gli e- elettroni vengono posizionati dal loro riempietamento in un tondo, lo stesso avviene in questo modo la loro repulsione è minimizzata.

- Normalmente si usa la forma abbreviata per la configurazione elettronica, pulché He = 1s² e può scrivere come [missing] 2s²2p⁶, quindi Ne = 1s²2s²2p⁶. Mg si scrive [missing] 3s² e cosi via.

- Gli elettroni che occupano il guscio più esterno sono detti elettroni di valenza. Gli elementi della stessa gruppi nella tavola periodica hanno un’analogia configurazione degli elettroni valenza. Per esempio F- [He] 2s²2p⁵ e Cl- [Ne] 3s²3p⁵.

- Il numero atomico principale dell’orbita s più esterno coincide con il numero della riga orizzontale della tacca periodica. Inoltre, il numero del gruppo indica il numero d elettroni di valenza (del gruppo III è indicazione considerano solo gli unitili).

- Le configurazioni elettroniche dei metalli di transizione non procedono in modo regolare. Per esempio il cromo Cr [Ar] 4s¹3d⁵ e rame Cu [Ar] 4s¹3d¹⁰ hanno un solo elettrone s palcher in e- e è stato preso dall'orbitalo 4s per ottenere un completo riempimento (Cu) o semi-riempimento (Cr) degli orbitali 3d, per fornire maggiore stabilità.

• Cr: 4s¹3d⁵

• Cu: 4s¹3d¹⁰

RAGGI ATOMICI. La probabilità di trovare uno e- aumenta distomo Z del nucleo diminuire con l’aumento del ma non finale un’ine dell. non è possibile definilln misura inequivocabile il raggio di un atomo. Per definire raggi atomici si possono basare sugli atomi di un cristallo, disposti in un reticolo cubico facecentrale, la nucleo adecenti costitusisce il raggio atomico, che viene detto raggio cristallografico

- I raggi atomici aumentano in modo uniforme lungo la tavola periodica da sinistra a destra. Questo perché aumenta la Z quindi il nucleo attrae gli elettroni più fortemente. Inoltre il raggio atomico aumenta spostandosi dall’alto vero insasson group.