Chimica

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Categoria:	Chimica
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Data:	21.02.2001
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Nel secolo scorso molti scienziati cercarono di classificare gli elementi : alcuni come Newland e Meyer disposero i simboli degli elementi in ordine crescente di peso atomico. Ma il primo a creare una vera classificazione fu Dimitri Ivanovich Mendeleev, il quale dispose gli elementi su diverse righe orizzontali in modo che nelle stesse colonne vi fossero elementi con caratteristiche simili. Egli ipotizzт che non tutte le caselle devono essere riempite, quelle lasciate vuote servivano in futuro per gli elementi non ancora scoperti; questa tabella venne chiamata Tavola periodica (poichи gli elementi si ripetono) degli elementi (vedere 2° copertina).
Costruzione del Sistema periodico
• Prendere la semplice costruzione degli orbitali ( fig. A)
• unire gli orbitali con la stessa forma (fig. B)
• poichи in ogni orbitale si possono avere due elementi (che sia pieno oppure no) a ciascun quadratino della fig. B corrispondono due elementi in C
• in C i numeri all'interno dei quadratini sono i numeri atomici
• in seguito si aggiungeranno in ogni casella il simbolo chimico e il peso atomico
Il Sistema periodico и formato da:
• 7 periodi, i quali sono in corrispondenza coi 7 valori del numero quantico principale ( 2° copertina )
• da 8 gruppi, cioи il blocco degli orbitali s e p
• da elementi di transizione, cioи il blocco degli orbitali d
• dal blocco degli orbitali f
numero
atomico 26
Fe simbolo chimico
55.847
peso
atomico
Configurazione elettronica esterna = la formula che indica quanti elettroni vi sono negli orbitali
s e p con il numero quantico principale maggiore.
Gli elementi dello stesso gruppo hanno la stessa configurazione elettronica esterna.
Le proprietа chimiche degli elementi non dipendono dal numero totale degli elettroni ma dalla configurazione elettronica esterna ( il sodio e il potassio differiscono di 8 elettroni ma avendo la stessa c.e.e. hanno proprietа chimiche molto simili; il potassio e il cloro differiscono di solo 2 elettroni ma non avendo la stessa c.e.e. le loro proprietа sono diverse.), gli elementi dello stesso gruppo ( stessa c.e.e.) possiedono proprietа chimiche molto simili.
Le proprietа fisiche, invece,dipendono dal gruppo in cui si trovano ( nel VIII gruppo sono presenti tutti elementi allo stato aeriforme).
La c.e.e. s p viene chiamata ottetto; di questo gruppo ne fanno parte i gas inerti, cioи elementi che hanno scarsissima reattivitа (elio, neon, argon) ed и considerato la conf. stabile a bassa energia. Gli elementi che non la raggiungono negli orbitali esterni, tendono a raggiungerlo unendosi con altri atomi condividendo o scambiando elettroni.
Il volume atomico di un elemento и lo spazio occupato dagli elettroni dell'atomo e dipende dagli elettroni presenti negli orb.+ esterni. Il raggio atomico aumenta scendendo di un gruppo, poichи aumenta il n.q.p.; diminuisce andando da sin. a destra poichи aumenta il n°. dei protoni nel nucleo e quindi aumenta la forza di atrrazione cui sono sottoposti gli elettroni.

La chimica и lo studio delle trasformazioni della materia (tutto ciт che ha volume e massa), essa и collegata alla matematica tramite la notazione esponenziale scientifica(5.000.000 = 5 x 10 ) o ordine di grandezza. Da questa deriva la grandezza fisica(cose che possono essere misurate : vel., temp., massa), fondamentale(espresse in modo ind. dalle altre : tempo, lung.), derivata(deriva dalle grandezze fond :
lung.+tempo = km/h). Il sistema internazionale detta per molti paesi le unitа di misura da utilizzare per alcune grandezze(m - kg) anche se alcuni paesi usano diverse unitа(IT= c° invece di Kelvin x temp.)
analogico = si muove su una scala graduata
Strumenti portata-sens.(+picc.parte)-prontezza
digitale = numero
La fisica и lo studio delle caratteristiche della materia( non cambia la natura )
elementi = non si possono scomporre
Sost. pura = div. caratt. fisiche e chimiche
composti = unione di 2/+ atomi
Materia
omogenei = fatti di una sola fase
Miscugli = insieme + sost.
eterogenei = fatti di + fasi
Una molecola и la + piccola parte di un composto e si produce con l'unione di 2/+ atomi uguali/differenti.
La reazione chimica и il processo durante il quale si verificano nuove combinazioni di atomi e si riproducono nuovi composti; le sostanze che reagiscono tra loro prendono il nome di reagenti, mentre le sostanze che si formano si chiamano prodotti
bruta = quali e quanti elementi in un atomo
Formula chimica
di struttura = quali, quanti e come sono legati fra loro gli elementi
Nome Rappresentazione Massa Carica Anno scoperta Luogo
Protone + 1 Dalton +1 1914 Nucleo
Neutrone n 1 Dalton 0 1932 Nucleo
Elettrone - pratic. nulla -1 1885 Int. Nucleo
Numero di massa = somma dei + e neutroni presenti nell'atomo, si indica con A 12
Numero Atomico = n. protoni presenti nel nucleo, si indica con la Z 6
Teoria atomica di Dalton
• la materia и costituita da atomi
• un elemento chimico и formato da atomi tutti uguali fra loro
• elementi diversi sono formati da atomi diversi
• atomi uguali o diversi possono unirsi fra loro
Thomson riteneva che l'atomo fosse formato da una sfera carica +(pasta del panettone) in cui gli elettroni(chicchi di uva passita) neutralizzano la carica positiva dell'atomo.
Rutherford fщ il primo a capire la struttura dell'atomo: egli usт particelle Alfa(massa 4v. prot.) contro atomi di oro(200u. massa atomica). In un primo momento sembrava che tutte le particelle attraversassero la lamina perт il fatto и che tutte le particelle attraversano liberamente gli atomi(passano in spazi vuoti o colpiscono gli elettroni), quando invece venivano respinte perchи incontravano i protoni; dunque l'atomo и formato dal nucleo(+) e da una parte negativa. Per Rutherford l'elettrone gira intorno al nucleo poichи la sua velocitа и tale che la forza centrifuga и bilanciata con la forza di attrazione elettrostatica verso il nucleo.
Nel 1922 Bohr decifrт la struttura dell'atomo: secondo la sua "teoria quantistica" l'energia non puт essere trasferita in modo continuo(quantitа piccole) ma in quantitа ben definite dette quanti(es. scalini). Dunque l'elettrone non poteva perdere poco alla volta la sua energia e quindi cadere sul nucleo, bensм doveva o perdere o acquistare quantitа di energia. Per il fisico gli elettroni potevano girare intorno al nucleo seguendo orbite particolari; egli individuт le distanze, che possono essere sette(n° quantico principale), e distanziano fra loro di 53pm(atomo di Bohr). Se un elettrone abbbandona un'orbita deve trsferirsi su di un'altra a distanza diversa; per far questo bisogna fornirgli energia, quindi l'energia di un elettrone aumenta con l'aumentare del n° quantico principale. -- | 7 |
| 6 |
energia | 5 |
| 4 |
| | 3 |
| | 2 |
| | 1 |
Secondo de Broglie l'elettrone viene descritto come un'onda localizzabile in probabilitа; da questo nasce il concetto di orbitale, cioи il 90% di probabilitа di trovare un elettrone nello spazio. Dunque possiamo dire:
• un elettrone и una particella e un' onda
• non si muovono lungo orbite prefissate
• il suo movimento definisce le caratteristiche dell'orbitale
• l'elettrone passa e si trova nel 90% nell' orbitale
I NUMERI QUANTICI
Nome Simbolo Valore Significato
Principale n 1 a 7 raggio ed energia dell'orbitale
Angolare l 0 a n. -1 forma dell'orbitale
Magnetico m -l +l orientazione dell'orbitale
di Spin ms -1/2 e +1/2 senso di rotazione dell'elettrone nell'orbitale
ORBITALI
Nome N.Q.Angolare N. Quantico Principale Forma Capienza Orientazioni
S l = 0 dal 1° al 7° livello sferica 2 elettroni 1
P l = 1 dal 2° al 7° livello doppiagoccia 6 " 3
D l = 2 dal 3° al 7° livello " allungata 10 " 5
F l = 3 dal 4° al 7° livello complicate 14 " 7
Configurazione elettronica totale = serie di numeri, lettere ed esponenti indicanti in quali oribitali sono
presenti gli elettroni
2 n° elettroni nell'orbitale | | | | orbitale elettrone
n°quantico principale 1S forma dell'orbitale

Una molecola и una particella composta da due o + atomi legati da leg.chimici e in essa si conservano inalterate le prop. chimiche e la composizione del composto a essa corrispondente.
Formula BRUTA:quali e quanti atomi in una molecola
Formula di STRUTTURA: " " e come sono legati gli atomi in una molecola
RAPPRESENTAZIONE DI LEWIS
Tabella in cui sono rappresentati gli elementi, la loro conf. el. est., riempimento degli orbitali e leg. chimici
LITIO s Li
CARBONIO s p C
FLUORO s p F
Una coppia di elettroni posta in un unico orbitale si chiama DOPPIETTO
Un elettrone presente da solo in un orbitale si chiama SINGOLETTO o ELETTRONE SPAIATO
Rappresentazione della forma di una molecola con modelli:
SPAZIO PIENO: costituiti da sferette di plastica dura di dimensioni proporzionali ai volumi dei singoli atomi
BASTONCINI&PALLINE: leg.chim.+ nuclei atomi, lung. bast. = lung. leg.
LEGAME COVALENTE:condivisione degli elettroni tra gli atomi.
nucleo atomo l'elettrone dell'atomo formazione
attira proprio elettrone viene attirato unico orbitale
Una nube elettronica che circonda i nuclei in cui sono presenti 2 elettroni si chiama ORBITALE MOLECOLARE.
Per avere un legame covalente bisogna che:
• negli orbitali sia presente un singoletto
• gli orbitali devono sovrapporsi e compenetrarsi parzialmente
• gli elettroni che formano l'orbitale molecolare devono avere SPIN opposto
LEGAME COVALENTE OMOPOLARE: quando un leg.chim. formato da 2 elett. condivisione non presenta polaritа condivisi tra 2 atomi uguali o tra loro Elettrone equamente condiviso da entrambi i nuclei diversi ma con uguale elettronegativitа.
Un legame covalente viene definito SIGMA ( т ) se la nuvola elettronica avvolge omogeneamente la retta ideale che unisce i due nuclei.
Un legame si definisce PI GRECO ( ) se la sua nuvola elettronica si trova ai due lati della retta ideale che congiunge i due nuclei.
LEGAME COVALENTE ETROPOLARE : legame covalente che si stabilisce tra due atomi con elettronegativitа diversa.
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Diff. Elettronegativitа = 0 Leg. Covalente PURO H - H
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0 < Diff. En. < 1.2 Leg. cov. debolmente polare H - N
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1.2 < Diff. En. < 1.8 Leg. cov. spiccamente eterop. H - O
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Diff. En. > 1.8 Leg. ionico H - F
_____________________________________________________
LEGAME COVALENTE DATIVO : leg. di condivisione di una coppia di elettroni che perт appertengono entrambi allo stesso atomo(donatore) e vengono condivisi con un secondo atomo (accettore) che li inserisce in un orbitale vuoto per completare l'ottetto.
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ATOMO DONATORE ATOMO ACCETTORE
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Ha giа raggiunto l'ottetto con dei leg. Gli mancano 2 el. per ragg. l'ottetto
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Deve avere un dopp. non impegnato Deve avere un orbitale libero
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LEGAME IONICO/SALINO : tipo di leg. tra due atomi in cui la differenza di elettronegativitа и una + grande dell'altra.
NA (1) + F (7) = Na+ F-
Sodio + Fluoro = ottetto, poichи il sodio ha un elettrone e il fluoro 7.
Con questo procedimento entrambi raggiungono la conf. stabile. + fa diminuire raggio, - lo fa aumentare.
Mentre nei leg. covalenti si forma una molecola, in quelli ionici si creano due ioni che sono tenuti inieme da una
forza di attrazione.
Questa situazione si verifica quando si mettono vicino METALLI con NON METALLI perchи i primi avendo una bassa energia di Ionizzazione tendono a cedere subito gli elettroni + esterni ai Non Metalli che necessitano di tali elettroni per raggiungere l'ottetto. I composti dei M. e NON M. si chiamano SALI
I composti ionici possono CONDURRE ELETTRICITA' se messi in soluzione ( sciolti in acqua) ed hanno UN ELEVATO PUNTO DI FUSIONE (temperatura alla quale fondono)
LEGAME METALLICO : quando gli elettroni esterni vengono attirati contemporaneamente da tutti i cationi circostanti si forma questo tipo di legame.
LEGAME A IDROGENO : и un legame che si forma fra MOLECOLE ma non porta
alla loro formazione. Crea tipicamente molec.di acqua.
Si indica con ... messi in fila. Si forma tra molecole dove H и unito ad un atomo fortemente elettronegativo e fa da ponte tra le parti negative di due molecole.
ENERGIA DI LEGAME : energia che si libera quando si forma un legame chimico
oppure che occorre fornire per rompere lo stesso leg.
• Il valore dell'energia di legame dipende dal raggio - tipo legame - numero dei legami dell'atomo.
• Energia dim. con aumento del raggio degli atomi legati.
• Il leg. PI GRECO и + debole del leg. SIGMA e si rompe prima.