Chimica - PDF

‭CHIMICA‬ ‭ATOMO:‬ ‭-‬ ‭formato da nucleo e orbitali‬ ‭-‬ ‭Considerabile con una struttura vuota‬ ‭Il nucleo:‬ ‭-‬ ‭parte piccolissima,‬ ‭-‬ ‭tutta la massa è concentrata nel nucleo.‬ ‭-‬ ‭Densità elevatissima, gli spazi fra nucleoni (P e N) sono pressoché virtuali, ov...

‭CHIMICA‬ ‭ATOMO:‬ ‭-‬ ‭formato da nucleo e orbitali‬ ‭-‬ ‭Considerabile con una struttura vuota‬ ‭Il nucleo:‬ ‭-‬ ‭parte piccolissima,‬ ‭-‬ ‭tutta la massa è concentrata nel nucleo.‬ ‭-‬ ‭Densità elevatissima, gli spazi fra nucleoni (P e N) sono pressoché virtuali, ovvero‬ ‭non ci sono‬ ‭-‬ ‭Carico positivamente, poiché composto da nucleoni, ovvero protoni (+) e neutroni (-)‬ ‭-‬ ‭le forze di tensione nel nucleo devono controbilanciare le forze di repulsione di‬ ‭protoni con la stessa carica‬ ‭-‬ ‭Nuclei piccoli sono stabili, nuclei grandi sono instabili‬ !‭!! in natura, ciò che è instabile tende a trasformarsi in qualcosa di più stabile, liberando‬ ‭energia. Il processo inverso non avviene mai spontaneamente, e quando avviene, qualcosa‬ ‭o qualcuno ha fornito l’opportuna energia.‬ ‭I protoni:‬ ‭-‬ ‭carica positiva, pari a 1,6 × 10 alla -19 coulomb‬ ‭-‬ ‭Massa leggermente inferiore al neutrone, pari a un UMA (circa 1,6 × 10 alla -27 kg)‬ ‭-‬ ‭Carta d’identità degli elementi nella tavola, poiché il numero di protoni non varia mai‬ ‭Il numero dei protoni coincide con il numero degli elettroni. Il numero dei protoni non varia‬ ‭mai, mentre quello dei neutroni e degli elettroni può variare, ma comunque l’elemento‬ ‭rimane lo stesso.‬ I‭sotopi —> variano i neutroni‬ ‭Ioni —> variano gli elettroni‬ ‭I neutroni:‬ ‭-‬ ‭carica neutra‬ ‭-‬ ‭Massa leggermente superiore al protone, circa un UMA‬ ‭-‬ ‭il numero può variare, ma l’elemento rimane lo stesso, si parla di isotopi‬ ‭Gli elettroni:‬ ‭-‬ ‭ruotano attorno al nucleo,‬ ‭-‬ ‭tendono ad occupare preferenzialmente gli orbitali più interni‬ ‭-‬ ‭massa trascurabile, poiché pesa 1840 volte meno del protone‬ ‭-‬ ‭L’elettrone (più esterno) determina la reattività e le proprietà chimiche dell’elemento‬ ‭Gli elettroni negli orbitali più vicini al nucleo sono più stabili, poiché è maggiore la forza di‬ ‭attrazione del nucleo. Ad aumentare la distanza dal nucleo, diminuisce la forza di attrazione‬ ‭del nucleo, quindi aumenta l’energia e l’instabilità degli elettroni.‬ ‭L’elettrone cerca sempre di avvicinarsi al nucleo, emettendo energia; se accade il processo‬ ‭inverso, l’elettrone ha ricevuto l’opportuna energia, assorbita dall’esterno.‬ !‭!! la massa di un atomo è concentrata solo nel nucleo, e la reattività e le proprietà di un‬ ‭atomo dipendono solo dagli elettroni più esterni; di conseguenza la massa di un atomo è‬ ‭SCOLLEGATA dalle sue proprietà chimiche.‬ ‭Il numero atomico (o di carica):‬ ‭-‬ ‭si indica con Z‬ ‭-‬ ‭È un numero intero positivo‬ ‭-‬ ‭Indica il numero di protoni, che coincide con il numero degli elettroni‬ ‭-‬ ‭Gli elementi sono ordinati nella tavola periodica da sinistra verso destra e‬ ‭orizzontalmente, al crescere di Z‬ ‭-‬ ‭Tra gli atomi di uno stesso elemento, Z NON VARIA MAI‬ ‭-‬ ‭Nella tavola periodica, è indicato come pedice, alla sinistra del simbolo dell’elemento‬ ‭Il numero di massa:‬ ‭-‬ ‭Si indica con A‬ ‭-‬ ‭È un numero intero positivo‬ ‭-‬ ‭Indica la somma numerica dei nucleoni presenti nel nucleo di un atomo‬ ‭-‬ ‭È circa uguale al peso atomico, tenendo conto che protoni e neutroni hanno peso di‬ ‭circa 1 UMA‬ ‭-‬ ‭A differenza di Z, A PUÒ VARIARE e l’elemento rimanere lo stesso (isotopi)‬ ‭-‬ ‭La tavola periodica, è indicato come apice, alla sinistra del simbolo dell’elemento‬ !‭!! Insieme, il numero di massa e il numero atomico (rispettivamente A e Z) costituiscono‬ ‭nella tavola un nuclide.‬ !‭!! A è sempre maggiore di Z, tranne in un caso, in cui i due sono uguali: si tratta‬ ‭dell’idrogeno, che ha 1 protone e 1 elettrone, ma 0 neutroni nel nucleo, e di conseguenza A‬ ‭coincide con Z.‬ ‭Gli isotopi:‬ ‭-‬ ‭Atomi di uno stesso elemento che differiscono unicamente per il numero di neutroni;‬ ‭gli isotopi di uno stesso elemento avranno massa diversa ma stesse proprietà‬ ‭chimiche, che dipendono SOLO dagli elettroni‬ ‭-‬ ‭Due isotopi di una stessa elemento sono indistinguibili‬ ‭-‬ ‭Si dividono in isotopi naturali e isotopi artificiali‬ ‭-‬ ‭Nella tavola periodica, ogni elemento ha ALMENO DUE isotopi naturali‬ ‭-‬ ‭Gli isotopi artificiali sono spesso radioattivi, poiché ad aumentare dei neutroni,‬ ‭aumenta anche l’instabilità del nucleo (un esempio è l’uranio arricchito)‬ -‭ Due elementi con lo stesso numero di massa, ma con diverso numero atomico si dicono‬ ‭isobari; in due elementi diversi, non si può mai avere il caso in cui abbiano lo stesso numero‬ ‭atomico, mentre possono avere lo stesso numero di massa, proprio perché esistono gli‬ ‭isotopi.‬ ‭Isotopi particolari:‬ ‭-‬ ‭idrogeno: ha due isotopi, chiamati deuterio (con A=2) e Trizio (A=3), che hanno peso‬ ‭molecolare rispettivamente il doppio e il triplo di quello dell’idrogeno, poiché cambia il‬ ‭loro numero di neutroni.‬  ‭-‬ ‭ arbonio: Ha due isotopi particolari, il carbonio-12, da cui si prende la definizione di‬ C ‭un UMA, ovvero la 12ª parte della massa dell’isotopo-12 del carbonio i compiti.‬ ‭L’altro isotopo è il carbonio 14, utilizzato per la datazione radiometrica di reperti‬ ‭archeologici, ma anche in attività forense per la datazione delle ossa; quest’isotopo‬ ‭ha un tempo di decadimento molto lungo, che è proprio la caratteristica utilizzata per‬ ‭la datazione.‬ ‭Gli orbitali:‬ ‭-‬ ‭Regione di spazio in cui coesistono al massimo due elettroni che viaggiano con spin‬ ‭opposto, o antiparallelo‬ ‭-‬ ‭Traiettorie su cui ruotano gli elettroni attorno al nucleo‬ ‭-‬ ‭Dipendono da forze di attrazione e repulsione, poiché il nucleo attrae‬ ‭elettrostaticamente gli elettroni, poiché di carica opposta, mentre gli elettroni non si‬ ‭scontrano mai a loro volta poiché di cariche uguali.‬ ‭Di nuovo sugli ORBITALI:‬ ‭-‬ ‭Lo spazio intorno al nucleo di un atomo viene suddiviso in sette gusci, o livelli‬ ‭energetici, e oltre il settimo guscio non si va poiché la distanza dal nucleo non‬ ‭consente l’attrazione‬ ‭-‬ ‭Tu ci si allontana dal nucleo, più diminuisce l’energia di attrazione del nucleo sugli‬ ‭elettroni, e quindi aumenta l’energia degli elettroni.‬ ‭Si ha, quindi, l’energia minore del primo guscio, quello più piccolo, mentre si ha‬ ‭energia maggiore nel settimo, ovvero il guscio più lontano‬ ‭-‬ ‭Ogni guscio ha uno spessore, e ogni elettrone all’interno di un guscio varia la‬ ‭distanza dall’altro, e di conseguenza varia anche la loro energia‬ ‭-‬ ‭Ogni guscio comprende più sotto livelli energetici, chiamati S, P, D, P. Ogni‬ ‭sottolivello presenta uno o più orbitali. Più ci si allontana dal gruppo, più aumentano il‬ ‭numero degli orbitali e gli elettroni contenuti all’interno di ciascun guscio.‬ -‭ Quando un elettrone si muove da un orbitale esterno a uno interno, si avvicina al nucleo, e‬ ‭quindi diminuisce la sua energia. Questo processo avviene sempre spontaneamente, e‬ ‭durante esso l’elettrone emette energia.‬ ‭- Quando l’elettrone si allontana dal nucleo, la sua energia aumenta. Perché avvenga‬ ‭questo, occorre fornire l’opportuna energia, che l’elettrone va ad assorbire.‬ ‭- Se, invece, l’elettrone rimane sull’orbitale, non varierà la distanza dal nucleo né la propria‬ ‭energia: in questo caso, si parla di stato stazionario dell’elettrone.‬ ‭I sottolivelli energetici:‬ ‭-‬ ‭si dividono in s, p, d , f‬ ‭-‬ ‭s e p sono detti sottolivelli fissi, e sono a bassa energia‬ ‭-‬ ‭d e f sono detti sotto livelli mobili, poiché compiono i salti elettronici; sono ad alta‬ ‭energia, e in particolare F è ad altissima energia.‬ ‭-‬ ‭Sono presenti solo in gusci particolari:‬ ‭-‬ ‭s = dal 1° al 7°‬ ‭-‬ ‭p = dal 2° al 7°‬ ‭-‬ ‭d = dal 3° al 6°‬ ‭-‬ ‭f = nel 4° e nel 5°‬ -‭ Fatta eccezione per il primo, in ogni guscio si considerano i sotto livelli fissi, in quanto DF,‬ ‭avendo troppa energia, si muovono spostandosi verso l’esterno‬ -‭ Per determinare le caratteristiche chimiche di un elemento si fa riferimento ai sotto livelli‬ ‭fissi con quattro orbitali complessivi e, quindi, otto elettroni: in questo caso, si parla di‬ ‭saturazione o, raggiungimento dell’ottetto (fatta eccezione per il primo guscio, che raggiunge‬ ‭la saturazione con solo due elettroni, non avendo sotto livello P).‬ -‭ Tutti i gusci dal secondo al settimo raggiungono la saturazione con otto elettroni o tetto,‬ ‭quindi tutti gli elementi della tavola conterranno da uno a otto elettroni nel guscio più‬ ‭esterno.il loro comportamento dipenderà unicamente da quanti elettroni sono contenuti nel‬ ‭guscio più esterno:‬ ‭-‬ ‭meno elettroni nel guscio più esterno → comportamento metallico‬ ‭-‬ ‭più elettroni nel guscio più esterno → comportamento non metallico‬ ‭- All’aumentare del numero di elettroni di valenza (nel guscio più esterno), aumenta il‬ ‭comportamento non metallico‬ -‭ La condizione dell’ottetto o saturazione è raggiunta dall’ottavo gruppo dei gas nobili, o‬ ‭inerti, o rari. Tutti gli elementi con un numero da 1 a 7 di elettroni nel guscio più esterno,‬ ‭reagiranno quando raggiungeranno l’ottetto e assomiglieranno elettronicamente ad un gas‬ ‭nobile. Gli elementi hanno solo due modi per raggiungere l’ottetto:‬ ‭1)‬ ‭ionizzando, ovvero cedendo e/o guadagnando elettroni I ionizzando, ovvero cedendo‬ ‭e ho guadagnando elettroni (legame ionico)‬ ‭2)‬ ‭condividendo gli elettroni con altri elementi (legame covalente)‬ !‭!! si parla di ibridazione interatomica quando il sottolivello d, ad alta energia, ha un orbitale‬ ‭vuoto, avviene il trasferimento di un elettrone da s (a bassa energia) a d (ad alta energia)‬ ‭- Quindi, i metalli di transizione trasferiscono elettroni da s a d quando c’è la possibilità di‬ ‭saturare parzialmente o completamente il sottolivello d.‬ -‭ I numeri quantici:‬ ‭Servono per definire l’esatta posizione (distanza dal nucleo) e l’esatta energia di un‬ ‭elettrone, e sono:‬ ‭1)‬ ‭Numero quantico principale → n‬ ‭a)‬ ‭dice l’energia approssimativa di un elettrone, poiché ogni guscio ha uno‬ ‭spessore e quindi varia la distanza dal nucleo e l’energia‬ ‭b)‬ ‭corrisponde al guscio in cui si trova l'elettrone‬ ‭c)‬ ‭da 0 a + infinito‬ ‭d)‬ ‭valori REALI solo da 1 a 7‬ ‭2)‬ ‭Numero quantico secondario → l (elle)‬ ‭a)‬ ‭Dice la forma dell’orbitale‬ ‭b)‬ ‭corrisponde al sottolivello dove si trova l’elettrone‬ ‭a)‬ ‭va da 0 a + infinito‬ ‭b)‬ ‭valori REALI solo da 0 a 3 (0 = s, 1 = p, 2 = d, 3 = f)‬ ‭c)‬ ‭0