COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE. descrivere la. Comprendere ed applicare analogie relative ai concetti presi in analisi. struttura.

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1 ca descrivere la struttura dell atomo, la tavola periodica e le sue caratteristiche per spiegare le differenze tra i vari tipi di legami, descrivendoli e interpretandoli alla luce degli elettroni di valenza e della configurazione elettronica. Comprendere ed applicare analogie relative ai concetti presi in analisi. a COMPETENZE struttura dell atomo tavola periodica, numero atomico e mas atomica orbitali atomici e numeri quantici configurazione elettronica elettroni di valenza, Simbolo di Lewis i legami chimici (ionico, covalente, metallico) ABILITÀ c CONOSCENZE

2 È la più piccola parte di un elemento che manifesta le proprietà chimiche tipiche di quell elemento. È costituito da particelle più semplici chiamate protoni, neutroni ed elettroni (particelle subatomiche) Gli atomi restano integri sia nei pasggi di stato sia nelle trasformazioni chimiche Possono combinarsi tra loro dando origine a molecole una molecola è una particella formata da atomi uguali o diversi legati tra loro

3 a c ca LE PARTICELLE SUBATOMICHE Il PROTONE (p) è una particella elettricamente positiva e ha carica pari a +1 L ELETTRONE (e ) è una particella con carica elettrica negativa. La carica dell elettrone è uguale e contraria a quella di un protone, pari a -1 Il NEUTRONE (n) è una particella subatomica priva di carica elettrica

4 Numero atomico (Z) è il numero di protoni presenti in un atomo. Tutti gli atomi di uno stesso elemento hanno lo stesso numero atomico. Numero di mas (A) è il numero di protoni e neutroni presenti in un atomo il numero di protoni è uguale al numero di elettroni

5 Quando si conosce il numero di mas di un atomo è possibile stabilire quanti neutroni possiede; basta sottrarre il numero atomico al numero di mas oviamo per esempio a calcolare il numero di neutroni di un atomo di Fe con Z=26 e A=56: Dal numero atomico deduciamo che in un atomo di ferro vi sono 26 p e 26 e Il numero di neutroni quindi risulta essere A Z = = 30

6 Quando un atomo neutro quista uno o più elettroni, si forma un anione più elettroni, si forma un catione c a ca Quando un atomo neutro perde uno o Se l atomo perde un elettrone avrà carica +1, se perde due elettroni la sua carica rà +2 e così via Ogni ione negativo ha carica uguale al numero di elettroni aggiunti

7 Hanno identiche proprietà chimiche perché i loro nuclei hanno la medesima carica (contengono lo stesso numero di protoni) e attirano gli elettroni circostanti con la medesima forza. Gli isotopi sono atomi con uguale numero di protoni (stesso numero atomico) e diverso numero di neutroni (diverso numero di mas) Differiscono per la mas poiché contengono un diverso numero di neutroni. In natura, quasi tutti gli elementi sono miscele di isotopi

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9 , nella quale protoni, neutroni ed elettroni sono distribuiti in modo uniforme i neutroni e possiede una carica positiva a protoni e uguale al numero atomico. centrale minuscolo e denso, il nucleo, circondato da uno spazio vuoto in cui si muovono a velocità elevatissima gli elettroni Il nucleo di un atomo contiene i c All interno di ogni atomo si trova un corpo ca L atomo gli elettroni Nell enorme spazio vuoto intorno al nucleo si trovano Questi non sono vicini l uno all altro, ma si muovono occupando un volume molto grande rispetto alle loro dimensioni. Nel suo complesso, questo volume assume una carica negativa.

10 c L elettrone percorre solo determinate orbite circolari (orbite stazionarie), senza emettere e cedere energia e quindi senza cadere nel nucleo. a ca NON È CASUALE! All elettrone sono permesse solo certe orbite a cui corrispondono determinati valori di energia (quantizzata).

11 a c Per pasre da un orbita a un altra a livello energetico inferiore, l elettrone emette energia. ca Per pasre da un orbita a un altra a livello energetico superiore, l elettrone assorbe energia. L energia del fotone emesso o assorbito corrisponde alla differenza di energia delle due orbite. Le orbite degli elettroni in un atomo sono quantizzate.

12 Non è possibile conoscere a ogni istante, contemporaneamente, la posizione e la velocità di un elettrone. Possiamo conoscere la probabilità che una particella si trovi in un determinato punto o che abbia una determinata velocità

13 Fornisce informazioni sulla probabilità di trovare l elettrone in un punto particolare dello spazio intorno al nucleo. Definiscono lo stato quantico dell elettrone Contiene tre numeri quantici n l m Alla funzione d onda caratterizzata da una particolare terna di valori dei numeri quantici, corrisponde un ORBITALE

14 STATI ECCITATI Il livello più basso di energia a STATO FONDAMENTALE c numero quantico principale n ca Il livello energetico associato a ciascuna orbita si definisce I livelli a energia superiore dello stato fondamentale A ogni lto di orbita si ha una transizione energetica, ovvero emissione di energia sotto forma di fotone.

15 La zona intorno al nucleo dove abbiamo il 90% di probabilità di trovare l elettrone ca ORBITALE s p d f c Lettera (l = da 0 a n-1) Valori di l Il numero quantico secondario l stabilisce quanti sottolivelli sono possibili per ogni livello. m (n = 1, 2, 3,7) Il numero quantico principale n definisce il livello energetico dell elettrone che è proporzionale alla distanza dal nucleo. l Il numero quantico magnetico m definisce quanti orbitali possono coesistere in un sottolivello. a n Numeri quantici (m = -l, 0, +l) Il numero quantico di spin ms indica il valore di spin che può essere assunto dall elettrone. (ms = ± ½)

16 (n = 1, 2, 3,7) (l = da 0 a n-1) ca (m = -l, 0, +l) n=1 c s p d f Lettera Valori di l Il numero quantico secondario l stabilisce quanti sottolivelli sono possibili per ogni livello. Con l=0 allora m = 0 a l = 1-0 = 0 Gli orbitali s rappresentano lo spazio intorno al nucleo entro il quale si ha una certa probabilità di trovare l elettrone. Hanno la forma di una sfera.

17 n = 1 l = 0 Con l=0 allora m = 0 n = 2 l = 2-1 = 1 allora l assume i valori 0 e 1 l =1 Con l=0 allora m = 0 Il volume dell orbitale s aumenta all aumentare del numero quantico principale n Con l=1 allora m = -1; 0; +1 La superficie di contorno degli orbitali p è un doppio lobo che si estende lungo le dimensioni x, y, z.

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19 (n = 1, 2, 3,7) (l = da 0 a n-1) (m = -l, 0, +l) n = 1 l = 0 Con l=0 allora m = 0 n = 2 l = 0 l = 1 n = 3 l = 3-1 = 2 allora l assume i valori 0 e 1 e 2 La superficie di contorno degli orbitali d è a quattro lobi. Con l=0 allora m = 0 Con l=1 m = -1; 0 ; + 1 Con l=0 m = 0 Con l=1 m = -1; 0 ; + 1 l = 2 d Con l=2 allora m = -2; -1; 0; +1; +2

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22 La superficie di contorno degli orbitali f è ancora più comples. l = 3 f

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25 La configurazione elettronica di un atomo o di uno ione è l insieme degli orbitali necesri a descrivere tutti i suoi elettroni Configurazione elettronica dell atomo di idrogeno

26 ca 1. Determinare il numero di elettroni dell atomo a crescente seguendo lo schema: 1s 2s 2p 2. Scrivere gli orbitali in ordine di energia neutro: corrisponde al numero atomico Z esempio: Z = 6 c incipio di Aufbau Gli elettroni tendono ad occupare gli orbitali seguendo l ordine di energia crescente

27 c numero di elettroni che esso descrive, sino a quando la somma di tutti gli esponenti corrisponde al numero Z di elettroni. 1s22s22p2 3. Riportare all esponente di ciascun orbitale il a ca incipio di Aufbau ATTENZIONE!!!! ima di aggiungere orbitali a più alta energia è necesrio turare tutti quelli a energia inferiore.

28 Scrivere la configurazione elettronica degli atomi Regola di Hund Se ci sono orbitali allo stesso livello energetico, prima si colloca un elettrone su ciascun orbitale vuoto, poi si completano gli orbitali semipieni. Orbitale vuoto Orbitale semipieno Orbitale pieno Gli elettroni si dispongono ad occupare il massimo numero di orbitali in un sottolivello

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30 ca La tavola periodica Le righe orizzontali formano 7 periodi livello energetico a cui si trovano gli elettroni di valenza Le colonne verticali formano i gruppi c La posizione di ciascun elemento sulla tavola dipende dal suo numero atomico (Z) a Secondo la legge della periodicità, che governa la tavola periodica, le proprietà chimiche degli elementi sono una funzione periodica del loro numero atomico (Z)

31 Configurazione elettronica e tavola periodica

32 Gli elettroni del livello più esterno sono detti elettroni di valenza. Gli elementi che appartengono allo stesso periodo presentano gli elettroni di valenza allo stesso livello energetico: Na e Mg n = 3 Gli elementi che appartengono allo stesso gruppo presentano lo stesso numero di elettroni di valenza: Li, Na, K 1 elettrone di valenza Be, Mg, Ca 2 elettroni di valenza

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34 La struttura di Lewis permette di rappresentare la struttura elettronica dello strato di valenza degli elementi dei gruppi principali. Per scrivere il simbolo di Lewis di un elemento, si riporta il suo simbolo chimico e intorno ad esso si dispongono gli elettroni di valenza, un punto per ciascuno dei quattro lati. Quando un atomo possiede più di quattro elettroni, i punti si dispongono in modo da creare coppie di punti.

35 Le proprietà periodiche degli elementi Le proprietà degli elementi variano con regolarità lungo la tavola periodica in base alla variazione periodica della configurazione elettronica. Le proprietà periodiche sono: il raggio atomico, l energia di ionizzazione, l affinità elettronica, l elettronegatività.

36 L elettronegatività Misura la sua tendenza ad attrarre gli elettroni di legame da un altro elemento. AUMENTA lungo un periodo da sinistra verso destra DIMINUISCE lungo un gruppo, dall alto verso il basso

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