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Geraldo Raffaele Dini
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1 CHIMICA Gli elementi chimici i i Si ritiene che gli elementi esistenti in natura siano 94. In verde sono indicati gli elementi che sono stati prodotti e osservati per la prima volta in laboratorio ma la cui presenza, sebbene in quantità minime, è stata accertata (o si ritiene che sia possibile) anche in natura. Gli elementi indicati in arancio sono elementi artificiali, prodotti esclusivamente in laboratorio e osservati in alcuni casi solo per frazioni di secondo.

2 Gli elementi chimici Il diamante è formato da carbonio nativo ed è un minerale estremamente duro e resistente. La grafite è costituita anch essa da carbonio nativo ma presenta proprietà p diverse dal diamante. Lo zolfo è un non metallo che forma cristalli giallo opachi e si presenta solido a temperatura ambiente. Il silicio è un semimetallo largamente usato nell industria elettronica. Esso si comporta come un semiconduttore, ovvero conduce l elettricità ad alta temperatura mentre si comporta come un isolante a bassa temperatura. La tavola periodica degli elementi

3 Tavola dei Raggi Atomici: in giallo = i metalli in grigio = i semimetalli in verde ede= i non metalli le misure sono in picometri (1pm=1x10-12 m)

4 LEGAMI CHIMICI = si formano per stabilizzare gli atomi (ottetto) Quando due o più atomi si legano tra loro si forma una molecola: se gli atomi sono uguali si forma una molecola di un elemento g es. H 2, O 2 se gli atomi sono diversi si forma una molecola di un composto es. H 2 O Elettronegatività: numero che esprime la tendenza di un atomo a di atomo a perdere o acquistare elettroni di legame Il legame ionico Dalla posizione sulla tavola periodica si può dedurre che: gli elementi metallici (a sinistra nella tavola periodica) tendono a cedere elettroni diventando ioni positivi; i non metalli (a destra nella tavola periodica) tendono ad acquistare elettroni trasformandosi in ioni negativi.

5 Esercizio: ricavare la formula di un composto ionico binario, costituito da magnesio e cloro. Innanzitutto scriviamo i simboli di Lewis di questi due elementi. In base alla regola dell ottetto ogni atomo di magnesio cede due elettroni, mentre ogni atomo di cloro ne può acquistare soltanto uno: pertanto per ogni atomo di magnesio devono esserci due atomi di cloro. Si può quindi concludere che nel composto per ogni ione Mg2+ devono essere presenti due ioni Cl. Con questo rapporto 1:2 tra ioni positivi e ioni negativi si garantisce la neutralità elettrica del composto e pertanto la formula risulta essere la seguente: Scrivi la formula del composto ionico formato dagli elementi potassio e zolfo. I legami chimici: COVALENTE La differenza di elettronegatività dev essere < 1,9 Se De =0 si forma un legame cov. apolare o puro Se 0 < De < 1,9 si forma un legame cov. polare

6 Il legame covalente apolare o puro: si forma quando i 2 o più atomi che silegano hanno stessa eletronegatività ti ità E tipico delle molecole degli elementi Il legame covalente semplice Cl 2 Il legame covalente doppio O 2 Il legame covalente triplo N 2

7 CH 4 Il legame covalente semplice. Il legame covalente polare HCl

8 H 2 O CO 2 Il legame dativo Consideriamo la formula di Lewis della molecola dell acido nitroso (HNO2), in cui oltre ai legami sono rappresentati anche gli altri elettroni del guscio di valenza In questo modo è possibile verificare rapidamente che ogni atomo raggiunge una configurazione elettronica stabile, rispettando la regola dell ottetto. Esiste tuttavia un altro acido dell azoto, l acido nitrico, in cui è presente un atomo di ossigeno in più e quindi la sua formula è HNO3. Per spiegare questo fatto e sapendo che anche il terzo atomo di ossigeno si lega a quello di azoto, dobbiamo ammettere che l atomo di azoto metta in comune con il terzo atomo di ossigeno la sua coppia di elettroni del guscio di valenza non condivisa. La configurazione elettronica dell atomo di azoto non cambia, ma in questo modo anche il terzo atomo di ossigeno raggiunge una configurazione elettronica stabile. Il legame che si forma è ancora un legame covalente, con la differenza che i due elettroni condivisi provengono entrambi da uno solo dei due atomi, quello di azoto. Questa tipologia di legame covalente viene di solito rappresentata con una freccia che va dall atomo che fornisce i due elettroni di legame (atomo datore) a quello che li riceve (atomo accettore). Elementi che formano dativi: S N Cl P

9 Elettronegatività = indica la forza con cui un atomo riesce ad attrarre gli elettroni di legame. Classificazione (nomenclatura) dei Composti Chimici Gli elementi chimici (sono 118), combinandosi tra loro, costituiscono un numero praticamente infinito di composti, un vero e proprio mare di molecole diverse. diverse. Esistono principalmente due metodi di classificazione dei composti chimici: Nomenclatura tradizionale, che utilizza suffissi e prefissi per descrivere le caratteristiche chimiche delle diverse molecole. Nomenclatura IUPAC (International Union of Pure and AppliedChemistry), che descrive la molecola sulla base della sua composizione in atomi, ovvero rispecchia la formula bruta, evidenziando gli elementi contenuti nella sostanza (es. H 2 O per l acqua). I composti si dicono binari se formati da due elementi; ternari se costituiti da tre elementi quaternari

10 Composti BINARI Gli OSSIDI L ossigeno forma composti praticamente con tutti gli elementi della tavola periodica formando OSSIDI. con i metalli forma ossidi basici (ossidi): (metallo + ossigeno) M+O MO es. K 2 O con i non metalli forma ossidi acidi (anidridi): idi) (non metallo + ossigeno) X+O XO es. CO 2 Negli ossidi l ossigeno ha valenza 2 Per nominare un ossido, la parola ossido è seguita dalla preposizione di e dal nome dell altro elemento: Ossido (che contiene ossigeno) + di + elemento ossidato Esempi: MgO = Ossido di magnesio; CaO = Ossido di calcio Composti binari non contenenti OSSIGENO Idruri MH = composti formati da Idrogeno + Metallo e alcuni semimetalli H+M MH Sono composti in cui l idrogeno è legato a un elemento meno elettronegativo, come i metalli e alcuni semimetalli e, fatto eccezionale, con l azoto. Esempi: KH= Idruro di potassio; NH 3 = Idruro di azoto (ammoniaca) Idracidi HX =sono composti formati dall idrogeno e da un non metallo H+X HX Prendono il nome di acido seguito dal nome dell altro elemento con il suffisso idrico. Esempi: HF = Acido fluoridrico; HCl = Acido cloridrico; H 2 S= Acido solfidrico

11 Composti TERNARI: Le molecole contengono tre diversi elementi e si suddividono in idrossidi, ossiacidi e sali ternari. Idrossidi M(OH) Sono costituiti da un metallo legato a un gruppo OH, il quale conferisce caratteristiche basiche. Il loro nome tradizionale si ottiene mettendo il nome del metallo dopo il termine tll ilt i idrossido IUPAC Tradizionale NaOH Idrossido di sodio Idrossido di sodio Al(OH)3 Triidrossido di alluminio Idrossido di alluminio Fe(OH)2 Diidrossido di ferro Idrossido ferroso Ossiacidi (o ACIDI) HXO Sono composti vengono formati dall aggiunta di acqua ad anidridi. Il loro nome, nella classificazione tradizionale, deriva proprio da quello dell anidride. SO 2 (Anidride solforosa) + H 2 O H 2 SO 3 = Acido solforoso SO 3 (Anidride solforica) + H 2 O H 2 SO 4 = Acido solforico P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4 = Acido (orto)fosforico Sali binari MX = IDRACIDO + METALLO (al posto di H) le molecole sono composte da un metallo e da un non metallo M+X MX Prendono il nome del non Metallo al quale si attribuisce il suffisso nome del non attribuisce suffisso uro. Esempi: NaCl = Cloruro di sodio; CuI = Ioduro rameoso Sali ternari MXO = ACIDO + METALLO (al posto di H) Sostituendo gli atomi di idrogeno degli ossiacidi con metalli, si formano i sali ternari. Sono utilizzati nuovi suffissi in sostituzione ed in corrispondenza con quelli precedenti. In parentesi il nome IUPAC, in questo caso assai poco usati. HNO 2 = Acido nitroso Aid it + Sodio NNO NaNO 2 = Nitrito di sodio (nitrito di sodio) it it HNO 3 = Acido nitrico + Sodio NaNO 3 = Nitrato di sodio (nitrato di sodio) H 3 PO 4 = Acido fosforico + Potassio K 3 PO 4 = Fosfato di potassio (fosfato di potassio)

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