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1 Chimica Generale ed Inorganica Testi Consigliati I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani CHIMICA, Zanichelli Chimica Organica Hart-Craine Introduzione alla Chimica Organica Zanichelli. Qualsiasi altro testo che tratti gli argomenti elencati nel programma 1

2 Fondamentali Unità SI Massa Chilogrammo Kg Lunghezza Metro m Tempo Secondo s Corrente elettrica Ampere A Temperatura Kelvin K Quantità di sostanza Mole mol Intensità luminosa Candela cd 2

3 Alcuni prefissi in uso nel sistema SI Mega- M 10 6 Chilo- k 10 3 Deci- d 10-1 Milli- m 10-3 Micro- µ 10-6 Nano- n 10-9 Pico- p

4 Alcune equivalenze 1mL = 1 cm 3 K = ºC + 273,15 1 nanometro (nm) = 10-9 metri (m) 4

5 Fattori di conversione Consideriamo una conversione della lunghezza da millimetri a metri mm equivalgono a : 1456 mm = 1456 (10-3 m) = 1,456 m 1 mm = 10-3 m 5

6 Classificazione della materia Materia Miscele eterogenee Mezzi fisici Materia omogenea Soluzioni Mezzi fisici Sostanze pure Composti Reazioni chimiche Elementi 6

7 Atomo È costituito da particelle pesanti (protoni e neutroni) e da particelle di massa quasi trascurabile, gli elettroni. La massa dell atomo è dovuta alla presenza di protoni e neutroni mentre il suo volume è dovuto essenzialmente allo spazio occupato dagli elettroni Le particelle pesanti (protoni e neutroni) si trovano in una zona centrale dell atomo denominato nucleo mentre gli elettroni vanno ad occupare lo spazio intorno ad esso. 7

8 Numero atomico e numero di massa Gli elementi vengono identificati con un simbolo costituito da al massimo di due lettere di cui la prima è scritta sempre in maiuscolo e la seconda (se presente) sempre in minuscolo. Z (numero atomico) ed A (numero di massa) vengono riportati nel simbolo dell elemento rispettivamente come pedice e apice alla sinistra del simbolo. Elemento: idrogeno; Z =1, A = 1 1 H 1 Elemento: ossigeno; Z =8, A = O 8 8

9 Isotopi Esistono atomi dello stesso elemento (stesso Z) ma con diverso contenuto di neutroni (diverso A). Tali atomi vengono definiti isotopi. Gli isotopi hanno quindi stesso numero atomico ma diverso numero di massa. 1 H 1 Idrogeno (A = 1) Isotopi dell idrogeno (Z = 1). 2 H 1 Deuterio (A = 2) (un neutrone) 3 H 1 tritio (A = 3) (due neutroni) 9

10 Struttura elettronica degli atomi Gli elettroni posseduti da un atomo tendono ad occupare lo spazio intorno al nucleo. e si dispongono secondo il loro contenuto energetico. In particolare essi si dispongono secondo livelli energetici che corrispondono a zone di spazio in cui essi si muovono. 10

11 Descrizione quantomeccanica dell atomo La meccanica quantistica descrive i vari livelli energetici degli elettroni in termini probabilistici. Di un dato stato energetico permesso all elettrone si può definire una funzione di probabilità detta orbitale, la cui rappresentazione grafica definisce la distribuzione della densità elettronica. 11

12 Livelli energetici degli orbitali dell atomo di H 3 3s 3p 3d 2 2s 2p 1s 1 Energia 12

13 Orbitali negli atomi multielettronici Negli atomi multielettronici, l effetto schermo abbassa la carica effettiva di un nucleo agente su un particolare elettrone. Conseguenza di ciò è che orbitali aventi lo stesso numero quantico principale possano avere differente energia (per esempio, 2s e 2p). 2s 2p 13

14 Livelli energetici degli orbitali negli atomi multielettronici 4 4s 3p 3d 3 3s 2 2s 2p 1 1s Energia 14

15 Regole per l assegnazione della configurazione elettronica Ad ogni elettrone vengono assegnati quattro numeri quantici: principale (n=1,2,3 etc), azimutale (numero l, che va da 0 a n-1), magnetico (m l, va da l a +l), magnetico di spin (2 valori possibili: ½ e - ½ ). 3p x 3 = principale n p = azimutale l x = magnetico m l Principio di esclusione di Pauli: nel medesimo atomo non possono coesistere due elettroni aventi quattro numeri quantici identici. Regola di Hund: gli elettroni si dispongono sugli orbitali degeneri rimanendo nella massima misura spaiati e con spin paralleli. 15

16 Configurazione elettronica Li 1s 2 2s 1 C 1s 2 2s 2 2p 2 Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Na [Ne]3s 1 Gli elettroni esterni al guscio costituito dalla configurazione elettronica tipo gas nobile sono di solito indicati come elettroni di valenza 16

17 Descrivere la configurazione elettronica: diagrammi orbitalici 1s 2s 2p 3s 3p n = 1 n = 2 n = 2 n = 2 n = 2 n = 3 n = 3 n = 3 n = 3 l = 0 l = 0 l = 1 l = 1 l = 1 l = 0 l = 1 l = 1 l = 1 H m l = 0 m l = 0 m l = -1 m l = 0 m l = 1 m l = 0 m l = -1 m l = 0 m l = 1 He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar 17

18 Tavola Periodica 18

19 Energia di ionizzazione L energia (kj/mol) occorrente per ionizzare un atomo a partire dal suo stato fondamentale H(g) H + (g) + e - Elemento IE1 IE2 IE3 IE4 IE5 IE6 IE7 Na Mg Al Si P S I protagonisti delle reazioni chimiche sono gli elettroni dello strato esterno, i quali sono meno saldamente legati al nucleo 19

20 Energia di ionizzazione: andamento periodico 20

21 Affinità elettronica L energia associata alla cattura di un elettrone da parte di un atomo o di uno ione. L aggiunta di un elettrone spesso si risolve in una cessione di energia (E ha quindi in genere segno negativo). M(g) + e - M - (g) M + (g) + e - M(g) 21

22 Affinità elettronica 22

23 Tavola periodica (porzione) H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar Br I 23

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