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Università degli Studi di Milano Statale

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chimica legami chimici atomi molecole

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Questo documento tratta i concetti fondamentali di chimica, inclusi i legami chimici, l'elettronegatività e le reazioni di ossido-riduzione. Fornisce una panoramica dei principi base della chimica.

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ENERGIA DI LEGAME: è definita come l'energia necessaria per rompere il legame, cioè è l’energia che occorre impiegare per separare gli atomi contenuti nella molecola ORDINE DI LEGAME: Indica il numero di legami tra due atomi. LUNGHEZZA DI LEGAME: distanza tra i nuclei degli atomi legati. In generale...

ENERGIA DI LEGAME: è definita come l'energia necessaria per rompere il legame, cioè è l’energia che occorre impiegare per separare gli atomi contenuti nella molecola ORDINE DI LEGAME: Indica il numero di legami tra due atomi. LUNGHEZZA DI LEGAME: distanza tra i nuclei degli atomi legati. In generale, a maggiore ordine di legame corrisponde maggiore energia di legame e una lunghezza di legame minore. Il legame ionico e i reticoli cristallini Gli ioni sono atomi carichi, risultanti dalla perdita o dall’acquisto di elettroni. Gli anioni hanno acquistato uno o più elettroni. I cationi hanno perso uno o più elettroni. I legami ionici si formano tra due ioni di carica opposta. Il legame ionico si forma quando la differenza di elettronegatività tra due atomi è maggiore di 1,8. La forza che li tiene uniti è di natura elettrostatica. Non c’è condivisione di elettroni, ma trasferimento di elettroni dall’elemento meno elettronegativo a quello più elettronegativo. I composti ionici formano cristalli. Es: NaCl (cloruro di sodio) Il legame ionico e i reticoli cristallini NaCl determina quindi la cella elementare più piccola della struttura cristallina = formula minima I reticoli cristallini che derivano da legami ionici sono sempre solidi ed alto fondenti Allo stato fuso o solubilizzato conducono correnteIl legame Covalente e le Molecole Gli elettroni non vengono ceduti da un elemento all’altro ma vengono messi in condivisione al fine di raggiungere la configurazione elettronica del guscio più esterno ad otto elettroni definito come orbitale molecolare. Gli atomi uniti con questo legame formano una molecola. Si realizza tra gli elementi appartenenti al gruppo dei non metalli. ogni atomo di cloro ha intorno a sé 8 elettroni (acquisisce la configurazione elettronica di Ar) L’atomo di idrogeno ha intorno a sé 2 elettroni (acquisisce la configurazione elettronica dell’He) mentre il cloro ha intorno a sé 8 elettroni (acquisisce la configurazione elettronica di Ar) l’atomo di ossigeno ha intorno a sé 8 elettroni (acquisisce la configurazione elettronica di Ne) l’atomo di idrogeno ha intorno a sé 2 elettroni (acquisisce la configurazione elettronica di He) Due atomi possono condividere più di una coppia di elettroni per raggiungere l’ottetto. Si parla di legame doppio quando 2 coppie di elettroni sono condivise tra due atomi. I legami doppi sono più forti e più corti dei legami singoli. Si parla di legame triplo quando 3 coppie di elettroni sono condivise tra due atomi. I legami tripli sono più forti e più corti dei legami doppi. Esempi di legami covalenti omopolari ed eteropolari Elettronegatività (E): «forza» con cui un atomo attrae gli elettroni di legame che lo legano, in una molecola, ad un atomo di natura diversa. Legame covalente omopolare (non polare) Legame covalente eteropolare (polare) I due atomi hanno la stessa elettronegatività (ΔE Reazione di ossido-riduzione nella reazione tra CO2 e H2O: non c’è variazione dei numeri di ossidazione =>Non è una reazione di ossido-riduzione In una reazione chimica un elemento si ossida perdendo elettroni dovrà esistere un altro elemento che acquistando elettroni si riduce. Pertanto le reazioni di ossidazione e riduzione devono avvenire contemporaneamente. Si parla quindi di reazioni di ossidoriduzione o di reazioni redox In una reazione di ossidoriduzione c’è sempre quindi una sostanza che cede elettroni e si ossida ed una sostanza che acquista elettroni e si riduce. Si definisce inoltre OSSIDANTE la specie chimica che si riduce e che quindi determina l’ossidazione di un’altra specie Si definisce RIDUCENTE la specie chimica che si ossida e che quindi determina la riduzione di un’altra specie Reazioni di ossido-riduzione metaboliche Le reazioni di ossido-riduzione metaboliche possono liberare una grande quantità di energia. Questa energia potenziale conservata nei substrati organici viene rilasciata in piccole tappe ciascuna delle quali porta alla produzione di sostanze più semplici come struttura. L’insieme di queste tappe costituisce il catabolismo. L’energia così liberata viene poi utilizzata nell’anabolismo cioè quell’insieme di processi di sintesi che consentono di produrre molecole organiche complesse partendo da quelle più semplici. Nei sistemi biologici, la quasi totalità dei composti organici contengono solo un limitato numero di elementi (C, H, O, N, P, S). Tra di essi, l’ è il meno elettronegativo. Per cui quando un legame carbonio- idrogeno viene sostituito da un legame carbonio-altro elemento, il numero di ossidazione aumenta. Ne deriva che: qualsiasi reazione di deidrogenazione (perdita di idrogeno) è un’ossidazione; qualsiasi reazione di idrogenazione (l’addizione di idrogeno) costituisce una riduzione. Le reazioni di ossidoriduzione sono catalizzate da alcuni enzimi specifici dettiossidoreduttasi con il fondamentale contributo di alcuni coenzimi, i più importanti dei quali sono il NAD+ (nicotinammide adenin dinucleotide) e FAD (flavin adenin dinucleotide).

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