CHIMICA
LA COMPOSIZIONE DELLA MATERIA
MISCELE (o miscugli) [[la materia è costituita per lo più da miscele]]
insieme fisico di due o più sostanze e ha composizione variabile. Le miscele vengono divise in:
Oggetto di studio della CHIMICA è la MATERIA. La materia è fatta da atomi,particelle piccolissime che possono combinarsi tra loro in modo diverso. Riguardo la composizione chimica,la MATERIA può essere sotto forma di:
ETEROGENEE: formate da una o più fasi (una fase è una porzione di sistema in cui le proprietà fisiche intensive sono identiche in ogni punto o variano con continuità) Non hanno composizione uniforme in tutti i punti del campione e sono facilmente distinguibili.
OMOGENEE:formate da una sola fase. La composizione è uniforme in tutti i punti del campione e le componenti non sono distinguibili. (CHIAMATE ANCHE SOLUZIONI)
SOSTANZE PURE
è una porzione di materia che ha composizione uniforme, costante e ben definita. E' formata da un solo tipo di unità fondamentale un atomo(gasnobili),una molecola(sostanze covalenti) o la cella elementare di un reticolo cristallino tridimensionale(composti ionici). In base alla possibilità o meno di suddividere o meno una sostanza si distinguono:
COMPOSTI: possono essere divisi in due o più sostanze più semplici,perchè formati da atomi di tipo diverso legati tra loro a formare reticoli cristallini tridimensionali.
ELEMENTI o SOSTANZE ELEMENTARI: non possono essere ulteriormente scomposti in sostanze più semplici perchè formati da atomi uguali.(ATOMI CON UGUALI CARATTERISTICHE)
PRIMI MODELLI ATOMICI
LEGGE DI CONSERVAZIONE DELLA MASSA (LAVOISIER)
In ogni reazione chimica la massa totale dei reagenti è uguale alla massa totale dei prodotti della reazione.
LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE (PROUST)
in una sostanza pura, gli elementi che la costituiscono sono combinati secondo un rapporto in peso definito e costante. Grazie a Proust si stabilisce una differenza fondamentale tra composti e miscugli: nei composti gli elementi costituenti sono sempre presenti nelle stesse proporzioni, indipendentemente dalla tecnica preparativa e dalla loro origine; i miscugli, hanno composizione variabile che dipende proprio dalla preparazione e dall'origine delle sostanze costituenti.
LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE(DALTON)
quando due elementi si combinano tra loro per dare più di un composto, le quantità in peso di uno che si combinano con una quantità fissa dell'altro, stanno tra loro in rapporti semplici esprimibili mediante numeri interi piccoli.
LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE IN VOLUME(GAY-LUSSAC)
quando due gas reagiscono tra di loro, il rapporto tra i loro volumi misurati nelle stesse condizioni di temperatura e pressione è definito da numeri interi piccoli...e se il prodotto della reazione è anch'esso un gas, il rapporto tra il suo volume e quello di ciascuna delle specie gassose reagenti è ancora definito da numeri interi piccoli.
LEGGE DI AVOGADRO(AVOGADRO)
volumi uguali di gas diversi, misurati stesse cond di temp e press, contengono un uguale numero di particelle(molecole)
THOMSOM: propose il cosiddetto modello atomico "a panettone" perchè "a panettone" perchè lui considerava l'atomo come una pallina avente una struttura piena, in cui il raggio atomico di questa sfera fosse circa di 10⁻¹⁰m quindi 1 ARM e all'interno di questa sfera piena fossero distribuiti in maniera omogenea sia le cariche positive che le cariche negative. Il numero degli elettroni deve essere uguale al numero dei protoni affinchè l'atomo veste una carica complessivamente neutra.
modello superato dalla radioattività: dove vi sono particolari sostanze che sono instabili e che sono soggetti al cosiddetto decadimento radioattivo ossia emettono in maniera naturale delle onde elettromagnetiche. Queste onde possono essere di tre tipi: RAGGI ALFA,BETA E GAMMA.
ATOMO:numero atomico Z(tutti gli atomi con stessa Z si comportano chimicamente allo stesso modo e sono classificati come atomi dello stesso elem chimico), numero di massa A,isotopi,protoni,neutroni(nucleoni),elettroni.
Un atomo(o molecola) può cedere o acquistare uno o più elettroni(processo di ionizzazione e sono coinvolti solo loro nei processi chimici) perdendo così la propria neutralità elettrica e trasformandosi in uno ione.
un CATIONE (ione positivo) è un atomo che ha perso uno o più elettroni esterni.
un ANIONE (ione negativo) è un atomo che ha acquistato uno o più elettroni esterni
RUTHERFORD(MODELLO PLANETARIO) secondo lui l'atomo è costituito da un piccolissimo nucleo centrale in cui sono concentrate la carica positiva e quasi tutta la massa dell'atomo, e da elettroni che gli ruotano intorno a grande distanza su orbite circolari. disaccordo con teoria elettromagnetica.RAGGIO NUCLEARE: 10⁻⁴ ARM
MODELLO DI BOHR: si basa su Ruth. e teoria quantistica(proposta da max Planck), propone un nuovo modello in cui si ipotizza l'esistenza di orbite stazionarie (o stati stazionari) nelle quali gli elettroni si muovono senza irradiare energia. Secondo questo modello ogni orbita è posta a una distanza dal nucleo specifica(dipendente da n) ovvero le orbite sono quantizzate. Un elettrone appartiene a un'orbita stazionaria(cioè non emette energia) se il valore del suo momento angolare mvr è un multiplo intero di h/2π (dove h cost.Planck vale 6,625•10⁻³⁴ J•s). Un elettrone appartiene quindi a un'orbita staz.,ovvero può muoversi senza irradiare, se vale questa relazione: mvr= n•h/2π
secondo Bohr:l'energia di un elettrone in un atomo cresce al crescere di n ed anche l'orbitale dipende da n(aumenta all'aument di n) e poi da L; la posizione dell'elettrone dipende dal suo contenuto energetico:più un elettrone è lontano dal nucleo maggiore è la sua energia ed n maggiore; un atomo può scambiare energia con l'esterno se e solo se un suo elettrone passa da un'otbita stazionaria ad un'altra. Se avviene,l'energia è pari alla differenza di energia tra i due stati di transizione. gli scambi di energia tra un atomo e l'ambiente che lo circonda avvengono per assorbimento,o emissione, di un FOTONE con ENERGIA pari a hv.
MODELLO ONDULATORIO DELL'ATOMO
il movimento degli elettroni intorno al nucleo può essere rappresentato solo ricorrendo al concetto di probabilità.Dentro l'atomo, l'elettrone si trova confinato in regioni di spazio(chiamate orbitali).
PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE DI HEISENBERG
impossibile conoscere simultaneamente posizione e velocità di una particella-> una conseguenza di questo principio è che per un elettrone in un atomo non si può parlare di traiettoria, ma solo di regione di spazio in cui è diversa da zero la prob. di trovare l'elettrone in un dato istante.
CONCETTO DI ORBITALE
ogni orbitale è identificato da una funzione matematica, detta funzione d'onda ψ, che assegna alle regioni di spazio intorno al nucleo la probabilità di trovare un elettrone dotato di una certa energia. nella funzione d'onda ψ compaiono alcune costanti numeriche,dette numeri quantici. In generale possiamo dire che:
✤ ogni orbitale è univocamente determinato da tre numeri quantici: n,l,m;
✤ ogni orbitale può ospitare al massimo due elettroni che differiscono nel valore del quarto num quantico.
✤ ORBITALI CHE OSPITANO ELETTRONI DI PARI ENERGIA SONO DETTI ISOENERGETICI, O DEGENERI NL UGUALI
✤ lo stato di un elettrone in un atomo è univoc.det. dai valori dei suoi 4 num quant.
NUMERO QUANTICO PRINCIPALE N: 1,2,3..+∞; solo VALORI INTERI POSITIVI, ci quantizza l'ENERGIA dell'elettrone nell'orb., DIMENSIONE dell'orbitale, DISTANZA dell'elettr. nel nucleo(livello)
NUMERO QUANTICO SECONDARIO(o angolare) L: assume VALORI POSITIVI da 0 a n-1, ci quantizza FORMA dell'orb. atomico,ENERGIA dell'ele nell'orb., DISTANZA dell'elett nel nucleo(sottolivello)
NUMERO QUANTICO MAGNETICO M: assume VALORI INTERI POSITIVI E NEGATIVI che vanno da +L e -L, ci quantizza l'ORIENTAZIONE nello spazio degli orbitali atomici.
NUMERO QUANTICO DI SPIN Ms: assume solo -1/2 e +1/2, ci quantizza il movimento dell'elettrone intorno al suo asse.
Gli orbitali di un atomo aventi lo stesso N appartengono allo stesso livello energetico. ; Gli orbitali con lo stesso L appartengono allo stesso sottolivello/sottostrato. ; Ogni orbitale può ospitare al massimo 2 elettroni si ha che:
☙ sottolivello p-> al massimo 6 elettroni
☙ sottolivello s-> al massimo 2 elettroni
☙ sottolivello d-> al massimo 10 elettroni
☙ sottolivello f-> al massimo 14 elettroni
la distribuzione degli elettroni nei vari livelli e sottolivelli energetici di un atomo si rappresenta con una notazione indicata come configurazione elettronica.Per la scriverla correttamente basata su tre regole:
➜principio di Aufbau= gli elettroni si dispongono in un atomo occupando prima gli orbitali liberi con energia minore
➜principio di esclusione di Pauli=In un atomo non possono coesistere due o più elettroni che abbiano i quattro numeri quantici uguali. ogni orbitale può ospitare al massimo due elettroni, che devono avere spin opposto.
➜principio della massima molteplicità(o regola di Hund)= se sono disponibili orbitali di pari energia(degeneri), gli elettroni si distribuiscono singolarmente, con spin paralleli(cioè tutti con ms=+1/2 o -1/2) sul numero massimo possibile di questi.
TAVOLA PERIODICA: gli elementi di uno stesso gruppo hanno la stessa configurazione elettronica esterna, ovvero lo stesso numero di elettroni nel livello energetico esterno: questo viene definito livello o guscio di valenza e gli elettroni che vi risiedono sono detti elettroni di valenza.
Le proprietà chimiche degli atomi sono determinate in prima istanza dalla conf.elettr. dello strato più esterno che contiene elettroni.
ENERGIA DI IONIZZAZIONE: energia necessaria per sottrarre un elettrone a un atomo, ottenendo un catione. AUMENTA lungo i PERIODI,DIMINUISCE lungo i GRUPPI.
AFFINITA' ELETTRONICA:energia che si libera quando un atomo neutro acquista un elettrone,trasformandosi in un anione. AUMENTA lungo i PERIODI e DIMINUISCE lungo i GRUPPI.
ELETTRONEGATIVITA': tendenza dell'atomo ad attirare su di sé gli elettroni di legame