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SCIENZE, cap 12, le nuove teorie di legame, cap 9, cap 10, cap 11, cap 13,…

- - - - 1930 Linus Pauling: teoria del legame di valenza: VB
        
        fornisce una spiegazione del perché gli elementi si combinano per formare certe sostanze stabili e non altre
        
        il legame covalente si forma fra due atomi quando una coppia di elettroni con spin opposto è condivisa per parziale sovrapposizione di due orbitali atomici
  - - - la distribuzione elettronica è concentrata lungo l'asse di legame ed è disposto simmetrico rispetto ad esso
    - - la distribuzione elettronica è concentrata in due zone situate da parti opposte rispetto all'asse di legame
- - - - geometria tetraedica
        
        forniamo energia necessaria ad eccitare l'elettrone 2s, questo può essere promosso nell'orbitale 2p vuoto.
        
        in grado di formare 4 legami covalenti
        
        si ottiene combinando tre orbitali atomici 2p con orbitale 2s, si formano 4 nuovi orbitali chiamati orbitali ibridi sp3 (3=numero di orbitali p che partecipano alla formazione dell'ibrido)
        
        geometria triangolare piana
        
        si ottiene combinando due orbitali atomici 2p con orbitale 2s, si formano 3 nuovi orbitali chiamati ibridi sp2
        
        geometria lineare
        
        si ottiene combinando un orbitale atomico 2p con orbitale 2s, si formano 2 nuovi orbitali chiamati ibridi sp
- - - - i fotoni che sono pacchetti di energia elettromagnetica, (capaci di cedere energia agli elettroni con cui interagiscono.)
        
        E = h v = h (c / λ) equazione di Planck
      - prova della natura corpuscolare è l'interazione della luce
        
        Un fascio di luce ultravioletta proiettato su una lastrina di zinco provoca l’espulsione di elettroni dalla superficie del metallo (effetto fotoelettrico) ma solo se la frequenza della luce è superiore a un certo valore, detto frequenza di soglia.
    - - le onde elettromagnetiche sono onde meccaniche che si propagano nel vuoto con velocità costante c
        
        grandezze legate dalla relazione: c = λ * v
        
        equazione di de Broglie
        
        λ = h / (m * v)
      - prova della natura ondulatoria della luce è legata al fenomeno di diffrazione
        
        quando un fascio di luce dopo una fenditura si allarga formando zone chiare e scure, chiamate frange di interferenza
  - - - distanza dopo la quale un'onda si riproduce uguale a se stessa (m, nm, angstrom) , distanza tra due creste
        
        grandezze legate dalla relazione: c = λ * v
    - - è uguale alla velocità della luce = 3,00 10^8 ms^-1
    - - num oscillazioni complete compiute da un'onda in un secondo (1 Hz = 1 s^-1)
  - - - per passare da un’orbita a un’altra di livello energetico più elevato, l’elettrone assorbe un quanto di energia
      - quando un elettrone «cade» su un livello di energia inferiore emette un fotone di opportuna frequenza
      - all’elettrone sono permesse solo certe orbite, cui corrispondono determinati valori di energia, ossia le orbite sono quantizzate
      - l’energia del fotone emesso o assorbito corrisponde alla differenza di energia tra le due orbite
      - l’elettrone percorre soltanto determinate orbite circolari, orbite stazionarie, senza assorbire o emettere energia
    - - Bohr elabora un’equazione matematica per determinare il contenuto energetico di un elettrone in un’orbita
        
        numero intero, n, detto numero quantico principale
        
        riunisce tutte le costanti fisiche in un’unica costante K = 2,18 ∙ 10−18 J
        
        E_(n) = −K/n^2
        
        livello di E
        
        più basso è quando n = 1, chiamato stato fondamentale
        
        più alto di E2, E3... , chiamato stato eccitato
        
        per raggiungerlo, l'elettrone deve ricevere l'esatta quantità di energia necessaria per il salto quantico
        
        Ogni transizione dell’elettrone da uno stato eccitato a un livello energetico inferiore è caratterizzata da una riga nello spettro di emissione
  - - - contiene solo alcune lunghezze d’onda ed è caratteristico dei gas rarefatti
      - si forma lo spettro di
        
        emissione
        
        assorbimento
        
        la luce bianca attraversa un’ampolla riempita di gas, nello spettro continuo si identificano righe scure: sono le righe di assorbimento.
    - - contiene tutte le lunghezze d’onda del campo visibile ed è caratteristico di solidi e liquidi
  - - - relazione di de Broglie λ = h / (m*v)
  - - - non possiamo mai conoscere contemporaneamente la posizione e la velocità di una particella
  - - - num che specifica il valore di una proprietà dell'elettrone
      - num che contribuisce a definire lo stato quantico dell'elettrone stesso
      - 4
        
        numero quantico magnetico
        
        m = da -l a +l
        
        ORIENTAMENTO
        
        numero quantico secondario
        
        l = da 0 a (n-1)
        
        FORMA
        
        numero quantico principale
        
        n
        
        ENERGIA
        
        numero quantico magnetico di spin
        
        m_s = +- 1/2
        
        MOVIMENTO ANGOLARE
        
        lo spin è una proprietà intrinseca dell'elettrone che si manifesta quando esso è sottoposto ad un campo magnetico esterno
    - - è una funzione d'onda elettronica caratterizzata da una terna di valori dei numeri quantici (n, l, m) che corrisponde a un particolare stato quantico dell'elettrone
  - - - è un procedimento per scrivere la configurazione elettronica di un atomo qualsiasi nel suo stato fondamentale
  - - - un orbitale può descrivere lo stato quantico di due soli elettroni, devono avere lo spin antiparallelo
  - - - mettere prima lo spin positivo (^) e poi quello negativo (freccia in basso)
- - - - formulò poi la legge delle ottave
        
        che convince la periodicità: la ripetizione a intervalli regolari di alcune proprietà chimiche
    - - tra il 1869 e il 1871 Mendeleev ordina gli elementi conosciuti in base a una legge periodica degli elementi
        
        allinea gli elementi in base al peso atomico crescente e prende in esame le proprietà chimiche
        
        modifica la disposizione degli elementi, passando dalla versione verticale a quella orizzontale
        
        cambia perché gli elementi con proprietà chimiche simili si trovano nella stessa colonna e lascia degli spazi vuoti ipotizzando l'esistenza di elementi ancora non conosciuti
        
        per gli elementi non ancora conosciuta prevede il valore della massa atomica e le proprietà in base alla posizione e al loro raffronto con i dati degli elementi adiacenti
  - - - il criterio d'ordine non è più la massa atomica ma il numero atomico Z crescente.
        
        il numero atomico Z è è una proprietà che varia con estrema regolarità da un elemento a un altro
    - - le proprietà chimiche e fisiche degli elementi sono una funzione periodica del loro numero atomico Z
        
        la periodicità è, quindi, dovuta alla struttura elettronica esterna degli elementi. Gli elettroni più esterni sono chiamati elettroni di valenza.
    - - il numero e la disposizione degli elettroni nel livello più esterno determinano la somiglianza delle proprietà chimiche e fisiche degli elementi di un gruppo
    - - il posto che occupa l'elemento dipende dal suo aumento atomico Z (numero di protoni nel nucleo dell'atomo)
      - elementi presenti: 118
      - righe orizzontali: periodi
        
        7 periodi
        
        primi tre: periodi brevi, appartengono ai sottolivelli s, p tranne il primo
        
        dal 4 al 7: lunghi periodi, la maggior parte sottolivelli d, f
      - colonne verticali: gruppi
        
        doppia numerazione: dall'1 a 18 e da I a VIII
        
        fra i gruppi II e III si trovano gli elementi di transizione, d
      - suddivisa in sottolivelli:
        
        blocco s
        
        Vi sono due gruppi: il primo comprende l’idrogeno e i metalli alcalini, il secondo è il gruppo dei metalli alcalino-terrosi.
        
        blocco p
        
        In questi sei gruppi prevalgono i non metalli: gruppo del boro, del carbonio, dell’azoto, dell’ossigeno (calcogeni), del fluoro (alogeni) e dei gas nobili.
        
        blocco d
        
        costituito dai dieci gruppi dei metalli di transizione.
        
        blocco f
        
        o terre rare.
        Vi sono 14 gruppi, la prima riga comprende i lantanidi e la seconda gli attinidi.
  - - - rappresentazione del numero di elettroni di valenza
      - lo usiamo per gli atomi che hanno nel livello esterno elettroni nei sottolivelli s o p
  - - - metalli alcalino-terrosi
        
        elementi molto reattivi
        
        due elettroni di valenza che tendono a perdere diventando ioni con carica 2+
    - - metalli alcalini
        
        particolarmente reattivi, devono essere conservati sotto petrolio perché appena sono a contatto con l'aria: si ricopre di una sottile pellicola di ossido e con l'acqua: liberano gas idrogeno e lo incendia
        
        perdono facilmente l'unico elettrone di valenza diventando ioni positivi con carica 1+
    - - calcogeni
    - - sottolivello d: elementi di transizione
        
        metalli
        
        reattività con l'acqua è minore
    - - alogeni
        
        elementi altamente reattivi
        
        acquistano facilmente un elettroni diventando ioni negativi con carica 1-
    - - gas nobili
        
        reattività quasi nulla a causa del fatto che il loro livello esterno è completo
    - - lantanidi
      - attinidi
      - elementi transuranici: Z > 92, sono stati prodotti artificialmente
  - - - l'energia di ionizzazione
        
        è l'energia necessaria per rimuovere un elettrone dall'atomo stesso quando esso è isolato.
        
        si esprime in kj/mol
        
        il processo
        
        A(g) + energia (Ei)
        
        A+(g) + e-
        
        aumentando l'energia possiamo allontanare anche un secondo, un terzo elettrone e così via
        
        le energie si misurano con un tubo di vetro sottovuoto
        
        in cui si introduce l'elemento allo stato gassoso
        
        qui gli atomi vengono bombardati da un fascio di elettroni
        
        che hanno elevata energia cinetica
        
        colpiscono gli atomi
        
        1 more item...
        
        ha un andamento periodico (di prima ionizzazione)
        
        aumenta lungo un periodo
        
        e dal basso verso l'alto
        
        la forza d'attrazione tra un elettrone e il nucleo dipende
        
        dalla distanza dal nucleo
        
        numero di protoni nel nucleo
      - l'affinità elettronica
        
        è l'energia che si libera quando l'atomo isolato cattura un elettrone
        
        il processo
        
        A+(g) + e-
        
        A(g) + energia (Ei)
        
        si esprime in kj/mol
        
        aumenta lungo un periodo e dal basso verso l'alto
      - il raggio atomico
        
        è la metà della distanza minima di avvicinamento fra i nuclei di due atomi dello stesso elemento
        
        varia periodicamente all'aumentare del numero atomico
        
        aumenta lungo un gruppo e da destra verso sinistra
        
        i fattori che lo aumentano/influenzano sono due:
        
        n rimane invariato lungo un periodo, ma aumenta scendendo lungo un gruppo
        
        gli elettroni interni schermano la carica positiva del nucleo
      - l'elettronegatività
        
        misura la tendenza di un atomo ad attrarre a sé gli elettroni coinvolti in un legame
        
        questa grandezza non è misurabile sperimentalmente
        
        aumenta lungo un periodo e dal basso verso l'alto
    - - se scorriamo lungo un periodo notiamo che Z aumenta, ma cresce anche il numero di elettroni che si dispongono alla stessa distanza dal nucleo
        
        queste osservazioni ci permettono di capire come variano le proprietà
    - - gli elementi, in base alle loro proprietà, si dividono in tre categorie
        
        non metalli
        
        parte destra in alto tavola periodica
        
        proprietà fisiche opposte ai metalli
        
        cattivi conduttori, tranne carbonio
        
        gassosi, liquidi e solidi (ne malleabili ne duttili e si frantumano a colpo di martello)
        
        semimetalli
        
        solidi a temperatura ambiente
        
        proprietà intermedie
        
        ne conduttori ne isolanti
        
        metalli
        
        più di 80
        
        tutti solidi a temperatura ambiente tranne il mercurio: solido
        
        buoni conduttori di luce e calore, malleabili (battere in lamine sottili) e duttili (stirare in fili sottili)
        
        proprietà dipendono dal legame chimico che unisce gli atomi metallici tra di loro
        
        carattere metallico aumenta dall'alto verso il basso e da destra verso sinistra
        
        parte sinistra di tavola periodica
- - - - legame dativo
        
        la coppia di elettroni comuni è fornita da uno solo degli atomi partecipanti al legame.
      - covalente puro
        
        atomi identici
      - covalente polare
        
        atomi diversi
      - doppio, triplo
        
        2, 3 coppie di elettroni condivisi
  - - - ∆e </= 0,4 legame covalente puro: atomi identici, con stessa forza di attrazione
      - ∆e > 1,9 legame ionico
      - 0,4 < ∆e </= 1,9 legame covalente polare: atomi diversi
  - - - nella formazione degli atomi si libera energia
        
        energia di legame: quantità di energia fornita a una mole di sostanza per rompere i legami che tengono uniti tutti i suoi atomi
        
        si misura in Kilojoule/mole (KJ/mol)
    - - Lewis, dopo i simboli, nel 1916 enunciò la regola dell'ottetto:
        
        un atomo è particolarmente stabile quando ha 8 elettr. nello strato di valenza.
        
        non è ferrea
  - - - lunghezza di legame
        
        distanza tra i nuclei di due atomi uniti da leg. cov.
      - angolo di legame
        
        angolo formato dagli assi che congiungono i nuclei degli atomi legati
  - - - la disposizione degli atomi di una molecola dipende dal numero totale di coppie elettroniche libere e condivise che circondano l'atomo centrale
      - coppie elettroniche di uguale segno si respingono, perciò si collocano alla maggiore distanza possibile l'una dall'altra.
    - - forma triangolare planare, con 120º
      - forma tetraedrica, con 109,5º
      - forma lineare, con 180º
    - - forma piegata, con 104,5º
      - forma lineare, con 180º
      - forma piramidale triangolare, con 107,3º
- - - - forze di natura elettrostatica che mantengono le molecole vicine tra loro, fra le molecole c'è spazio vuoto.
      - tre diverse categorie
        
        forze di van der wasals
        
        forze dipolo-dipolo
        
        legami elettrostatici tra dipoli permanenti (in molecole polari)
        
        forze di London
        
        legami elettrostatici tra dipoli temporanei (in molecole polari)
        
        legami a idrogeno
      - l'intensità è influenzata dalla
        
        natura del legame covalente
        
        geometria dei legami che permettono di stabilire se la molecola è polare o apolare
  - - - polarità dipende anche dalla geometria
        
        es:
        
        CCl4 apolare, molecola tetraedica
        
        H2O polare, forma piegata
        
        CO2 apolare, molecola lineare
        
        CHCl3 polare, struttura piramidale
- - - - proteine:
        
        sposta materiali attraverso la membrana, ricevere segnali chimici dall'esterno e interagire con esso
        
        principalmente 2
        
        integrali:
        
        regioni idrofile e idrofobiche-->doppio strato
        
        con fosfolipidi: legami non covalenti
        
        distribuite in modo asimmetrico sui due lati della membrana
        
        periferiche:
        
        no regioni idrofobiche-->no doppio strato
        
        su un solo lato della membrana
      - carboidrati:
        
        legati a lipidi o proteine, fondam. per il riconoscimento delle cellule
        
        in sup. esterna della membrana
        
        possono formare
        
        un glicolipide
        
        una glicoproteina
      - lipidi:
        
        fosfolipidi con modello a mosaico fluido
        
        presentano una regione
        
        idrofobobica: coda, no contatto
        
        idrofila: teste, contatto con H2O
        
        si puo trovare il colesterolo: maggiore resistenza a membrana
- - - - adesione tra cellule
        
        si rafforzano connessioni tra cell
      - riconoscimento cellulare
        
        cell si lega solo a cell di determinato tipo
      - dipendono dalle proteine
      - forniscono materiali per la struttura di
        
        giunzioni cellulari
        
        desmosomi
        
        funzioni
        
        collegano strettamente due cellule adiacenti
        
        permettono il passaggio di sostanze
        
        garantiscono grande resistenza meccanica
        
        giunzioni comunicanti
        
        funzioni
        
        facilitano la comunicazione tra cellule
        
        composti da canali proteici che connettono le due cellule
        
        giunzioni occludenti
        
        risultato di legame tra proteine specifiche
        
        numerose nei tessuti di rivestimento
        
        due funzioni
        
        impediscono alle sostanze di penetrare negli spazi tra cellule
        
        delimitano zone della membrana che svolgono funzioni diverse
        
        garantiscono un flusso unidirezionale delle sostanze tra i due lati delle membrane
- - - - se membrana si lascia attraversare dal soluto
    - - membrana non viene attraversata dalle sostanze
      - il passaggio può essere
        
        trasporto attivo
        
        con energia dalla cellula
        
        tre modalità
        
        simporto
        
        2 sostanze in 1 direzione
        
        antiporto
        
        2 sostanze in 2 direzioni opposte
        
        uniporto
        
        1 sostanza in 1 direzione
        
        permette di trasferire sostanze dal lato della membrana in cui sono meno concentrate al lato dove sono più concentrate
        
        endocitosi
        
        insieme di progressi che introducono nella celluloidi eucaristie macromolecole, grosse particelle, piccole cellule.
        
        la membrana plasmatica si introflette formando una fossetta che diventa sempre + grande
        
        3 tipi
        
        pinocitosi
        
        1 more item...
        
        endocitosi mediata da recettori
        
        1 more item...
        
        fagocitosi
        
        1 more item...
        
        esocitosi
        
        processo in cui una vescicola si fonde con la membrana plasmatica, liberando le sostanze che contiene.
        
        trasporto passivo
        
        senza energia dalla cellula
        
        per diffusione
        
        movimento casuale e spontaneo delle molecole verso uno stato di equilibrio
        
        la sua velocità dipende da
        
        diametro
        
        temperatura
        
        se + alta + veloce
        
        gradiente di concetrazione
        
        diff di concentrazione, + con + veloce
        
        3 tipi
        
        osmosi
        
        diffusione dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile
        
        da soluzione ipotonica a ipertonica finché la con del soluto diventa uguale in entrambe le soluzioni
        
        es
        
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        diffusione facilitata
        
        passaggio di sostanza per mezzo di specifiche proteine di membrana
        
        tramite canali proteici
        
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        tramite proteine di trasporto
        
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        diffusione semplice
        
        passaggio di piccole molecole attraverso doppio strato fosfolipidico di una membrana
        
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        avvengono secondo gradiente: da magg con a min
        
        meccanismi di trasporto passivo: non energia
        
        tipo di trasporto varia dalla dimensione di
        
        molecole molto piccole che attraversano il doppio strato fosfolipidico
        
        alcune molecole richiedono speciali proteine di trasporto: magg dimensioni, polari, carica elettrica
        
        macromolecole pk troppo grandi per membrana perciò da vescicole