L ORARIO DELLE LEZIONI DEL CORSO DI BIOCHIMICA SARA VISIONABILE SETTIMANALMENTE SUL SITO WEB DEL CORSO DI LAUREA SAMS

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BARI ALDO MORO Corso di Laura in Scinz dll Attività Motori Sportiv Corso Intgrato di SCIENZE BIOLOGICHE L ORARIO DELLE LEZIONI DEL CORSO DI BIOCHIMICA SARA VISIONABILE SETTIMANALMENTE SUL SITO WEB DEL CORSO DI LAUREA SAMS ORARIO RICEVIMENTO STUDENTI Ogni Lundì or (salvo imprvisti impgni) SEDE: Prsso una dll aul post a piano trra dl Nuovo Complsso dll Scinz Biomdich (ingrsso situato di front al CUP dl Policlinico) Pr appuntamnti pr il ricvimnto o pr qualsiasi signza (ma snza sagrar) mail: giusppcapitanio@unibait

2 CORSO DI LAUREA IN SAMS Tsto bas pr: Chimica, Chimica Organica Biochimica pr chi vuol approfondir ROBERTI ANTOGNELLI ALUNNI BISTOCCHI TALESA Costo : 45,00 Casa ditric: McGRAWHILL DI GIULIO FIORILLI STEFANELLI Costo : 40,00 Casa ditric: AMBROSIANA

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4 Itr razional dl corso Chimica Gnral: conctti fondamntali riguardanti la struttura dll atomo, i lgami, l soluzioni, gli quilibri, l razioni, la trmodinamica la cintica chimica Biochimica: studio dll principali vi mtabolich loro rgolazion, in condizioni normali in risposta a a dtrminat condizioni fisiopatologich Chimica Organica Propdutica Biochimica: chimica dl carbonio, principali gruppi funzionali loro rattività; studio dll principali molcol di intrss biologico loro ruolo nll cllul vivnti

5 Classificazion dlla matria : ELEMENTI, COMPOSTI, MISCELE matria (qualsiasi cosa ch occupa spazio possid una massa) Mtodo fisico: Filtrazion sostanz pur sparat con mtodi fisici miscl composti sparati con (s acqua, mtodi chimici cloruro di sodio, ammoniaca) lmnti (s ram,oro,frro) omogn trogn Una MISCELA è un campion di matria costituito da du o più sostanz I COMPOSTI sono sostanz più complss format da atomi diffrnti ch pr mzzo di razioni chimich si dcompongono in lmnti Gli ELEMENTI sono sostanz format da atomi dllo stsso tipo L ATOMO è la più piccola part dll lmnto ch consrva tutt l carattristich strutturali pr l idntificazion dll lmnto a cui appartin

6 Df di FASE Pr fas si dv intndr una porzion di matria ch prsnta una composizion omogna costant snza alcuna suprfici di sparazion Una miscla in cui è prsnt una sola fas è dtta omogna Tipico smpio sono l soluzioni (sal sciolto in acqua) Una miscla in cui è possibil vidnziar più di una fas è dtta trogna o miscuglio Esmpi di miscl: miscla trogna liquidoliquido Miscla trogna solidoliquido S il diamtro dlla particlla disprsa è < 1 nm Soluzioni Campion di sangu: miscla trogna Sal in acqua: miscla omogna

7 VISIONE SEMPLIFICATA DELL ATOMO Un atomo può ssr assimilato ad una minuscola sfra ch occupa la part cntral (il nuclo), circondata da una nub di lttroni nuclo p Proton: ha carica lttrica positiva () prsnta una massa pari a 1672 x grammi n Nutron: non ha carica lttrica ma prsnta una massa pari a 1674 x grammi Elttron: ha carica lttrica con valor ugual a qulla dl proton (1602 x C) ma con sgno ngativo () possid una massa di circa 1840 volt infrior risptto a qulla dl proton Un atomo è nutro, quindi dv avr un ugual numro di protoni d lttroni : p = carica lttrica ntta ugual a zro n p n p p p n n p p p p p n n n p p n n n Ion positivo o cation Ion ngativo o anion Numro atomico (Z): n ro di protoni Numro di massa (A): n ro di protoni n ro di nutroni L proprità chimich di un atomo quindi il suo comportamnto, dipndono dalla configurazion dllo strato più strno di lttroni appartnnti ad sso

8 PESO ATOMICO, PESO MOLECOLARE, MOLE Nucloni (protoni nutroni) Ordin di grandzza : g Si prfrisc quindi utilizzar la sgunt grandzza di rifrimnto: 1/12 dlla massa dll isotopo 12 C = x g Tal massa è chiamata unità di massa atomica (uma) o quivalntmnt Dalton (Da) Qualsiasi massa atomica quindi, è rapportata alla massa prsa com rifrimnto (uma); prtanto la massa atomica è una grandzza rlativa, di consgunza il valor numrico è puro, adimnsional Massa atomica in g Massa atomica di rifrimnto Massa atomica rlativa H 1673 x g / 166 x g 1008 uma O 2656 x g / 166 x g 1599 uma U 3951 x g / 166 x g uma

9 Pr MOLECOLA si dv intndr la più piccola unità discrta, costituita da 2 o più atomi uguali o divrsi, ch mantin l stss carattristich chimich dl composto, ad s H 2 O, NH 3, C 6 H 12 O 6 Pso Molcolar: somma di psi atomici di tutti gli atomi ch costituiscono la molcola discrta Pr composti costituti da un insim continuo di atomi si parla di formula mpirica, ch indica solo il tipo di atomi in qual rapporto sono prsnti, ssndo pr tali composti impossibil idntificar una singola molcola, caso ad smpio di composti ionici, ad s NaCl, o dll struttur cristallin di mtalli Pso Formula: somma di psi atomici di tutti gli atomi ch costituiscono la formula mpirica N (NUMERO DI AVOGADRO) : numro di atomi prsnti in 12 g di 12 C = 6022 x od anch N = 1 g / x g (uma)

10 DEFINIZIONE DI MOLE Si dfinisc MOLE la quantità di matria ch contin un numro di Avogadro di particll (6022 x atomi, molcol, o altr unità fondamntali) contin il numro di Avogadro Moli di alcuni lmnti 1 mol di aranc (pso: 6,022 x tonnllat) La quantità in grammi prsnt in una mol (g/mol) di un lmnto o composto è chiamata MASSA o PESO MOLARE

11 Si dfinisc MASSA o PESO MOLARE di un lmnto o composto la quantità in grammi prsnt in una mol (g/mol) La massa molar (MM) è numricamnt quivalnt alla massa atomica o molcolar sprssa in uma RELAZIONE MASSA MOLARE MASSA ATOMICA O MOLECOLARE X (Massa in g di una mol) N (numro di Avogadro) = Y (massa in grammi di un atomo) Es: SACCAROSIO Y uma (166 x g) = X (massa atomica in Dalton) 342,3 (Massa in g di una mol) 6,022 x (numro di Avogadro) = 5,68 x (massa in grammi di una molcola di saccarosio) 5,68 x uma (166 x g) = 342,2 (massa molcolar in Dalton)

12 Stati di aggrgazion dlla matria passaggi di stato gassoso bollizion brinamnto condnsazion sublimazion solidificazion assnza di lgami liquido fusion solido Stato gassoso: la matria è prsnt sotto forma di particll in continuo movimnto ch occupano in modo omogno tutto il volum dl rcipint di cui assumono la forma diminuizion di T aumnto di P lgami dboli Stato liquido: la matria è prsnt sotto forma di particll tra l quali si srcitano forz di cosion ch prvalgono su qull di movimnto ch tndono ad allontanarl; prtanto i liquidi assumono la forma dl rcipint ma hanno volum proprio diminuizion di T aumnto di P lgami forti Stato solido: la matria è formata da particll lgat da forz attrattiv o di cosion pr cui l sostanz solid assumono una disposizion obbligata nllo spazio avndo forma volum propri

13 Vcchi modlli atomici modllo di Thomson modllo di Ruthrford n =1 n =2 n =3 modllo di Bohr Vcchi prché: Non è possibil dscrivr in trmini fisici il moto dll lttron intorno al nuclo, cioè non sist una traittoria (orbita) prcisa dll lttron!!!

14 Principio di indtrminazion di Hisnbrg L incrtzza dlla posizion ( x) qulla dlla quantità di moto ( mv) di una particlla dv soddisfar la sgunt rlazion : x x mv h/4 Tal principio affrma in pratica ch, pr una particlla di massa subatomica, ad smpio l lttron, non è possibil conoscr contmporanamnt con pari sattzza, la posizion la vlocità di tal particlla rivlator hn Quando l lttron è colpito da un foton (hn), n assorb part dlla quantità di moto provocando la sua acclrazion il cambio dlla sua posizion rivlator hn particlla di grand massa particlla di piccola massa (lttron) Conclusioni: Non è possibil dscrivr da quanto dtto il moto di particll piccol com l lttron tramit una prcisa raltà fisica com un orbita o una traittoria Il moto dll lttron intorno al nuclo dv piuttosto ssr dscritto pr mzzo di una funzion matmatica dtta FUNZIONE D ONDA

15 L soluzioni possibili dlla funzion d onda sono ottnut attribundo di valori intri a dtrminati paramtri prsnti nll quazion dlla funzion d onda I paramtri sono 3 sono dtti numri quantici La funzion d onda dscritta da bn dfiniti numri quantici è chiamata ORBITALE, ch rapprsnta la rgion dllo spazio dov si ha la massima probabilità di trovar un lttron con una crta nrgia n (numro quantico principal) Nodo l (numro quantico scondario) m (numro quantico magntico) Esist un quarto numro quantico ( numro quantico di spin, m s ) lgato alla rotazion dll lttron intorno al suo ass L lttron si comporta quindi com un micromagnt allinandosi o mno ad un vntual campo magntico strno Il quadrato dlla funzion d onda Y, cioè Y 2 v, indica la dnsità di probabilità lttronica in un punto di coordinat x, y, z, ossia la probabilità ch l lttron si trovi nl volum infinitsimo v intorno ad un punto di coordinat x, y, z

16 il moto dll lttron intorno al nuclo è dscritto in trmini probabilistici dal quadrato di una funzion d onda (orbital) rapprsntazion dlla dnsità lttronica 1s rapprsntazion dlla dnsità lttronica 2s 99% dl contorno Moto dll lttron intorno al nuclo Non si ha mai la crtzza assoluta di trovar in un crto punto ad un dato istant l lttron ch si muov intorno al nuclo!

17 Distribuzion a strati sottostrati (livlli sottolivlli) dgli lttroni intorno al nuclo n = 1 n = 1 n = 2 Gli lttroni prsnti nl livllo n più lontano dal nuclo (strato di valnza) sono dnominati lttroni di valnza sono qulli coinvolti nlla formazion di lgami chimici n = 1 n = 2 n = 3

18 Dnsità di probabilità lttronica Rapprsntazioni dlla dnsità di probabilità lttronica 1s 2s 3s Nuvola lttronica 2 A Orbital 1S Un atomo non ha un confin bn dfinito al contrario dl modllo atomico di Bohr!

19 NUMERI QUANTICI E ORBITALI numro quantico principal ( n ): indica il livllo nrgtico dll orbital (ch va da valori ngativi a valori smpr mno ngativi via via ch ci si allontana dal nuclo) la sua distanza mdia dal nuclo; ( n può variar da 1 fino ad ) numro quantico scondario o azimutal ( l ): indica la forma dll orbital; (l può variar da 0 ad n1) numro quantico magntico ( m ): indica l orintazion dll orbital nllo spazio; ( m può variar da l a l incluso lo zro) n l (simbolo) m numro di orbitali pr livllo (n 2 ) 1 0 s s p 1, 0, s p 1, 0, 1 2 d 2, 1, 0, 1, s p 1, 0, 1 2 d 2, 1, 0, 1, 2 3 f 3, 2, 1, 0, 1, 2, 3 orbital p x orbital p y orbital s orbital p z orbital d z 2 orbital d x 2 y 2 orbital d xy orbital d xz orbital d yz

20 Principio di Aufbau CONFIGURAZIONE ELETTRONICA DEGLI ELEMENTI Gli lttroni di ciascun atomo si configurano ngli orbitali scondo un ordin di nrgia crscnt scondo la somma n l S du sottostrati hanno lo stsso valor si rimpi pr primo qullo ch ha il valor più basso di n (si sal orizzontalmnt incominciando da sinistra vrso dstra partndo dal basso) Ordin nrgtico di rimpimnto dgli orbitali 5d 6p 7s 4d 5p 6s 3d 4p 5s 3p 4s 2p 3s 2s 1s Principio di sclusion di Pauli In un atomo non possono sistr du lttroni avnti gli stssi quattro numri quantici, ma dvono diffrir almno pr il numro quantico di spin Rgola di Hund o dlla massima moltplicità La più stabil disposizion dgli lttroni ngli orbitali dgnri (isonrgtici) è qulla corrispondnt al maggior numro di spin parallli 2p 2p

21 Enrgia RIEMPIMENTO ELETTRONICO DEGLI ORBITALI 4 s Z (Al) = 13 Configurazion lttronica : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3 s 3 p x 3 p y 3 p z 2 s 2 p x 2 p y 2 p z 1 s

22 TABELLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI Sono chiamati mtallici gli lmnti numro atomico carattrizzati da bassa affinità pr l lttron basso valor dlla nrgia di ionizzazion IA Sono lmnti mtallici qulli dl primo dl scondo gruppo dlla tavola priodica X Si dfiniscono non mtallici gli lmnti dl VVII gruppo Gas nobili VIIIA IIA Mtalli alcalini Attinidi Alcalini trrosi Lantanidi Mtalli Non mtalli Mtalli di tr Alogni Gas nobili massa atomica IIIA IVA VA VIA VIIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB sri di lantanidi sri dgli attinidi Gli lmnti di transizion hanno carattr mtallico Gli lmnti dl III gruppo hanno carattristich intrmdi sono dfiniti lmnti anfotri

23 diminuzion H 2,1 Proprità dlla tavola priodica dgli lmnti ELETTRONEGATIVITA Si dfinisc lttrongatività la tndnza di un atomo in una molcola ad attrarr vrso di sé gli lttroni di lgam ch lo lgano ad un altro atomo di natura divrsa Elmnto più lttrongativo Li 1,0 B 1,5 aumnto Cs F B 2,0 C 2,5 N 3,0 O 3,5 F 4,0 Na 1,0 Mg 1,2 Scala dll lttrongatività scondo Pauling Al 1,5 Si 1,8 P 2,1 S 2,5 Cl 3,0 K 0,9 Ca 1,0 Sc 1,3 Ti 1,4 V 1,5 Cr 1,6 Mn 1,6 F 1,7 Co 1,7 Ni 1,8 Cu 1,8 Zn 1,6 Ga 1,7 G 1,9 As 2,1 S 2,4 Br 2,8 Rb 0,9 Sr 1,0 Y 1,2 Zr 1,3 Nb 1,5 Mo 1,6 Tc 1,7 Ru 1,8 Rh 1,8 Pd 1,8 Ag 1,6 Cd 1,6 In 1,6 Sn 1,8 Sb 1,9 T 2,1 I 2,5 Cs 0,8 Ba 1,0 La 1,1 Hf 1,3 Ta 1,4 W 1,5 R 1,7 Os 1,9 Ir 1,9 Pt 1,8 Au 1,9 Hg 1,7 Tl 1,6 Pb 1,7 Bi 1,8 Po 1,9 At 2,1 Fr 0,8 Ra 1,0 Ac 1,1 Elmnto mno lttrongativo

24 Lgam chimico Gli atomi tndono a lgarsi spontanamnt fra di loro, pr formar molcol, ogni qual volta qusto procsso prmtt loro di ottnr una condizion di minor nrgia quindi una condizion di maggior stabilità dgli atomi lgati risptto a qulli libri Qusto procsso dà luogo al lgam chimico Enrgia A A A A formazion dl lgam rottura dl lgam A 2 nrgia nrgia Formazion di un lgam procsso sotrmico (librazion di nrgia) Rottura di un lgam procsso ndotrmico (assorbimnto di nrgia) Lgam sntimntal uomodonna Fort input nrgtico (adultrio) Rottura dl lgam (sntimntal)

25 Si dfinisc ENERGIA DI LEGAME la minima nrgia ch bisogna applicar, partndo dalla distanza di lgam, pr allontanar a distanza infinita tra di loro du atomi Ogni lgam tra atomi coinvolg, in un modo o nll altro, gli lttroni prifrici, dtti ELETTRONI DI VALENZA, dll atomo stsso ESEMPIO: Orbitali dll atomo di azoto (N) lttroni dl guscio intrno 1S lttroni dl guscio strno (numro quantico principal più alto) o lttroni di valnza

26 SIMBOLISMO DI LEWIS E un smplic sistma pr sistmar gli lttroni di valnza intorno ad atomi, molcol o ioni introdotto da GN Lwis agli inizi dl XX scolo La struttura di Lwis è utilizzata in particolar pr gli lmnti in cui gli lttroni dl guscio più strno si trovano ngli orbitali s p Rgol di bas : Disgnar il simbolo atomico Considrar ogni lato com una scatola contnnt massimo 2 lttroni Contar gli lttroni prsnti nl guscio di valnza Gli lttroni spaiati sono rapprsntati da punti L coppi di lttroni appaiati in un orbital da un trattino quival a L ossigno ha 6 lttroni di valnza Incominciando a collocarli nll scatol ottniamo la struttura di Lwis pr l ossigno Ammoniaca, NH 3 Anidrid carbonica, CO 2

27 lgami Classificazion di lgami chimici Lgami intramolcolari (forti) Lgami intrmolcolari (dboli) Forza di lgami chimici Ionico (KCl, Na 2 SO 4 ) Covalnt (Cl 2, NH 3 ) Mtallico (F, Cu, Zn ) Forz di Van dr Waals Lgam ad idrogno Intrazioni iondipolo Intrazioni idrofobich 787 Na Cl Lgam ionico

28 Casi limit idali di tr principali tipi di lgam chimico 100% mtallico Lgam tra atomi ad Li lttroni dlocalizzati condivisi da tutti gli Cu Na 3 Bi atomi dl rticolo cristallino G Na 3 As Lgam tra atomi in cui sono condivis una o più coppi di lttroni di valnza 100% covalnt I 2 S Cu 2 S ICl SCl 6 CCl 4 H 2 IF 7 SF 6 PF 5 SiF 4 Na 3 N BF 2 AlF 3 Na 2 O NaF Lgam tra ioni dotati di carica lttrostatica (,) opposta 100% ionico F F Cl F Cs F Gli lttroni sono gualmnt attratti dai du atomi di fluoro d F d F L atomo di fluoro attra più fortmnt i du lttroni d d Cl F L atomo di csio ha attrazion quasi nulla pr gli lttroni risptto all atomo di fluoro Cs F La dnsità dlla nuvola lttronica è la stssa attorno ai du atomi (lgam covalnt non polar) La dnsità dlla nuvola lttronica è maggior attorno all atomo di fluoro (lgam covalnt polar) (lgam ionico)

29 Lgam ionico Quando atomi di un mtallo in particolar qulli dl blocco s (Enrgia di ionizzazion bassa) si trovano nll vicinanz di atomi di un nonmtallo (Affinità lttronica alta) può succdr ch gli lttroni più strni passino dagli atomi dl mtallo a qulli dl nonmtallo, gnrando quindi cationi dl mtallo anioni dl nonmtallo) L carich oppost si attirano pr fftto dlla forza di Coulomb gli ioni si sistmano ad una distanza tal da rndr minim l forz di rpulsion massim qull di attrazion Zoom su una coppia di atomi Na/Cl dl rticolo cristallino: Cl Na Cl Na attrazion lttrostatica lgam ionico carich dgli ioni Forza di Coulomb distanza fra i du nucli F = q 1 x q 2 r 2 x D costant dilttrica dl mzzo q q r

30 FORMAZIONE DEL RETICOLO CRISTALLINO E LEGAME IONICO Na(g) Na (g) Enrgia di ionizzazion (richista) = 494 kj/mol Cl(g) Cl (g) Affinità lttronica (librata) = 349 kj/mol 145 kj/mol quantità di nrgia ncssaria pr ottnr ioni Na ioni Cl allo stato gassoso tuttavia: la fort attrazion lttrostatica tra gli ioni di carica opposta porta ad un rilascio di nrgia pari a 787 kj/mol dtta ENERGIA RETICOLARE con formazion dl rticolo cristallino In un cristallo di sal più ioni sono incastonati a formar una bn prcisa struttura rticolar in cui uno ion risnt dll attrazion di tutti gli ioni di sgno opposto ch si trovano intorno ad sso Tal situazion prmtt di suprar il problma nrgtico lgato alla formazion di ioni Na Cl isolati Ni composti ionici cristallini non è possibil isolar una singola molcola!

31 Na Cl Nl rticolo cristallino di un solido ionico i nodi rticolari sono occupati da ioni positivi ioni ngativi Nl cristallo di NaCl i nodi rticolari sono occupati da ioni Na da ioni Cl ROTTURA DEL CRISTALLO DI UN SOLIDO IONICO

32 Lgam covalnt Du atomi mttono in compartcipazion i propri lttroni di valnza pr formar lgami Variazion dll nrgia potnzial durant la formazion dl lgam HH a partir da du atomi di idrogno isolati I du lttroni di lgam hanno il massimo di probabilità di trovarsi tra i du nucli quando i du orbitali 1S si combinano formando un orbital molcolar attrazion Rpu lsion Al minimo di nrgia avrmo: MINIME LE FORZE DI REPULSIONE, MASSIME QUELLE DI ATTRAZIONE

33 Toria di Lwis (rgola dll otttto) Un atomo forma tanti lgami covalnti quanti sono i suoi lttroni spaiati in modo tal da raggiungr la configurazion lttronica dll otttto, tipica di gas nobili Es (NH 3 ) (N 2 ) N N (F 2 ) F F H N H coppia lgant (bond pair) (BF 3 ) 1s 2 2s 2 2p 3 coppia solitaria (lon pair) F B F H 1s 2 2s 2 2p 4 (O 2 ) O O 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 (SO 4 2 ) Limiti dlla rgola dll otttto 1s 2 2s 2 2p 5 (H 2 O) Pr lo S ch appartin al 3 priodo non è valida la rgola F dll otttto; si ossrva quindi l spansion dl guscio di Pr il B ch appartin al 2 priodo prsnta 3 lttroni di valnza valnza ch utilizza gli orbitali 3d la rgola dll otttto non è applicabil In casi com qusti dov vi è dficinza di lttroni la molcola risulta particolarmnt rattiva La rgola dll otttto mal si adatta ad atomi di priodo suprior al scondo d inoltr non considra la collocazion dgli lttroni nll molcol né la forma dll molcol né il loro livllo nrgtico O O S O O O H H

34 Struttur di risonanza Alcun volt si possono avr du o più struttur di Lwis quivalnti pr una stssa molcola, ad s SO 2 Infatti ntramb : soddisfano la rgola dll otttto hanno lo stsso numro di lgami hanno lo stsso tipo di lgam Qual è qulla corrtta? Entramb sono corrtt! Ciò risulta in una mdia di 1,5 lgami tra ogni O S (La carica ntta dlla molcola è zro)

35 Altro smpio : NO 3 (ion nitrato) Distribuzion dgli lttroni scondo Lwis Distribuzion dgli lttroni scondo la rgola dll otttto Una dll 3 formul limit Si dfinisc ibrido di risonanza la mdia dll formul limiti di risonanza L ibrido di risonanza prsnta un nrgia minor di una qualsiasi dll su formul limiti di un valor dtto nrgia di risonanza Altro smpio : O 3 (ozono) O O O O O O

36 LEGAMI COVALENTI: NON POLARE E POLARE H 2 ESEMPI DI LEGAME COVALENTE POLARE

37 Polarità di lgami In bas ai diffrnti valori di lttrongatività dgli atomi costitunti la molcola è possibil ch i lgami di qusta risultino polarizzati, ossia si formi un dipolo lttrico con zon dlla molcola dov c è un maggior addnsamnto di carica ngativa zon invc, dov la carica positiva prval d d d H F Momnto dl dipolo lttrico ( ) : = d x d L ammoniaca è un composto polar L acqua è un composto polar L anidrid carbonica non è un composto polar! (la somma vttorial di du momnti dipolari è nulla) Il trifluoruro di boro non è un composto polar! (la somma vttorial di tr momnti dipolari è nulla)

38 Lgam mtallico In un mtallo, ciascun atomo mtt in comun uno o più lttroni dllo strato strno (di valnza) formando ioni positivi una nub lttronica mobil ch avvolg qusti ultimi costringndoli a posizioni fiss in un rticolo cristallino All forz di intrazion lttrostatica ch si stabiliscono tra i cationi la nuvola lttronica si dà il nom di lgam mtallico mar di lttroni mobili cationi Lo scorrimnto di un piano su un altro è possibil in quanto vi sono gli lttroni dlocalizzati ch schrmano gli ioni positivi Proprità pculiari di mtalli duttilità ( fili) mallabilità ( lamin) conducibilità lttrica trmica

39 Enrgia Banda Considrando il lgam mtallico scondo la toria dll Orbitali Molcolari: 2 orbitali atomici (OA) si combinano matmaticamnt pr dar 2 orbitali molcolari (OM) quindi pr i mtalli avrmo: N (OA) N(OM) con N numro molto grand Orbitali molcolari Si formano in tal modo una sri di orbitali molcolari i cui livlli nrgtici sono molto vicini tra loro A tal sri prssochè continua si dà il nom di banda Vi possono ssr band di tipo s, p, d, a sconda dgli orbitali atomici da cui drivano N Numro dgli atomi E possibil anch la prsnza di intrvalli di nrgia in cui non cad alcun orbital a tali zon priv di band si da il nom di lacun di nrgia Nl lgam mtallico tutti gli lttroni di tutti gli atomi ch costituiscono il cristallo sono dlocalizzati su una sri di orbitali molcolari (formant una banda) ottnuti dagli orbitali atomici di tutti gli atomi

40 Eg = Enrgy gap (lacuna di nrgia) La conducibilità lttrica s la tmpratura La conducibilità lttrica s la tmpratura

41 NUMERO DI OSSIDAZIONE Il numro di ossidazion di un lmnto (atomo) in una molcola corrispond alla carica formal ch acquistrbb l atomo dopo avr distribuito gli lttroni di suoi lgami chimici sull atomo più lttrongativo Es: H 2 O O ridistribuzion O H H H H N oss (O): 68 = 2 N oss (H): 10 = 1 Rgola smplic : N oss = numro dgli lttroni di valnza dll atomo numro dgli lttroni ch complssivamnt troviamo sull atomo dopo la ridistribuzion Altro Es: NH 3 H N H H ridistribuzion H N H H N oss (N): 58 = 3 N oss (H): 10 = 1

42 REGOLE EMPIRICHE PER LA DETERMINAZIONE DEL N O 1 Il no dgli atomi nll sostanz lmntari è zro 2 Alcuni lmnti hanno smpr lo stsso no invariabilmnt in tutti i loro composti: Li, Na, K, Rb, Cs : 1 B, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Cd, Zn : 2 B, Al : 3 F : 1 H : 1 (o 1) O : 2 (o 1) 3 Tutti gli lmnti ni composti hanno N8 no N, con N ugual al gruppo di appartnnza 4 In ogni composto la somma di no di tutti gli atomi ch lo compongono è ugual a zro s il composto è lttricamnt nutro o al valor dlla sua carica lttrica s il composto è una spci ionica mono o poliatomica Es: KOH H 2 S KHSO 4 CH 4 C 2 H 6 NO 3 ClO 4 PO 4 3

43 Forz di Van dr Waals Sono forz di attrazion lttrostatica intrmolcolari ch si stabiliscono solo quando l molcol si trovano a brv distanza una dall altra, circa 2 5 Angstrom Possono ssr intrssat a tali forz sia molcol allo stato gassoso, ch liquido o solido Tali forz sono in gnr, labili quindi strmamnt dboli; l nrgia di lgam non supra infatti 68 KJ/mol Attrazioni tra molcol polari (dipolodipolo) Forz di Van dr Waals Attrazioni tra molcol polari molcol apolari (dipolodipolo indotto) Attrazioni tra molcol apolari (dipolo istantanodipolo indotto)

44 Attrazioni dipolodipolo (CHCl 3, NO, SO 2 ) d d N O d d d d d d d d d d d d d d d d

45 Attrazioni dipolodipolo indotto ( tra HF N 2 ) d d d d d d dipolo indotto di N 2

46 Attrazioni dipolo istantanodipolo indotto ( H, N 2, O 2, I 2 ) (Forz di disprsion o di London) molcola di Iodio (I 2 ) dipolo istantano 2 a molcola di I 2 d d istant t Statisticamnt la distribuzion dlla dnsità lttronica intorno ai du atomi di Iodio è omogna, ma s si considra un istant t brvissimo, può accadr ch la nuvola di lttroni in qull istant sia più spostata vrso una zona divntando così asimmtrica d d dipolo istantano d d dipolo indotto di I 2

47 LEGAME AD IDROGENO E un lgam in cui un atomo di idrogno è msso in compartcipazion fra du altri atomi L atomo accttor dll idrogno possid una parzial carica ngativa ch attra l atomo di idrogno; è il caso quindi di atomi molto lttrongativi com ad smpio F, Cl, O, N L nrgia di lgam varia da 12 a 28 KJ/mol A H A dov A : F, O, N F H F H F H F H d d lgam ad H formato (intrazion lttrostatica dipolodipolo) Doppitto lttronico di non lgam Elttroni condivisi A) Struttura lttronica di una molcola d acqua I lgami ad idrogno sono fondamntali nllo stabilizzar l struttur di alcun biomolcol importanti com gli acidi nuclici l protin B) Lgami idrogno nll acqua Una molcola d acqua può formar al massimo 4 lgami a idrogno con altrttant molcol d acqua

48 Lgam iondipolo (solvatazion di un sal) E un lgam di natura lttrostatica ch si forma in gnr tra un composto ionico una sostanza polartal lgam porta ad smpio alla solvatazion dgli ioni in un crto solvnt polar Rticolo cristallino di NaCl sostanza polar (acqua) costant dilttrica alta, circa 80 d d H La forza di attrazion iondipolo dipnd da: O d ioni solvatati Distanza iondipolo: più vicini si trovano lo ion il dipolo, più fort sarà l attrazion Carica dllo ion: più alta è la carica, maggior è l attrazion Dimnsioni dl dipolo: maggior è la grandzza dl dipolo, più fort sarà l attrazion H Cl Na

49 Intrazioni idrofobich Forz ch tndono a riunir molcol o gruppi non polari quando si trovano a contatto con molcol polari, com ad smpio l acqua Causa dlla aggrgazion dll molcol non polari è l aumnto dl disordin total (disordin dll molcol d acqua disordin dll molcol non polari) Aumnto dl disordin Aumnto dl disordin I sistmi tndono smpr vrso lo stato più disordinato cui compt la maggior stabilità quindi la minor nrgia possibil L forz idrofobich sono importanti nllo stabilizzar la struttura tridimnsional di dtrminat macromolcol di rilvant intrss biologico com gli acidi nuclici l protin