LEGAME CHIMICO DELLA MATERIA

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Roberto Moro
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1 LEGAME CHIMICO DELLA MATERIA

2 PROPRIETÀ ATOMICA E LEGAMI CHIMICI Sono le proprietà degli atomi che determinano la possibilità di formare legami chimici. ESEMPIO

3 TIPO DI LEGAME CHIMICO Metallo con non-metallo: trasferimento di elettroni e LEGAME IONICO. Non-metallo con non-metallo: condivisione di due elettrolita due atomi e un LEGAME COVALENTE. Metallo con metallo: messa in comune di elettroni fra molti atomi e LEGAME METALLICO. IONE: atomo o raggruppamento di atomi che ha assunto una o più cariche elettriche mediante perdita (ioni positivi o cationi) o acquisizione (ione negativo o anioni).

4 SIMBOLI DI LEWIS: rappresentazione grafica dei legami Il SIMBOLO dell elemento rappresenta il nucleo e gli elettroni interni, e I puntini attorno al simbolo rappresentano gli elettroni di valenza. REGOLA DELL OTTETTO: quando gli atomi si legano, essi cedono, acquistano o condividono elettroni per raggiungere un livello esterno pieno di otto elettroni (due elettroni per H).

LEGAME IONICO CONCETTO PRINCIPALE: trasferimento di elettroni da un metallo a un non metallo per formare IONI che si uniscono in un composto ionico

5 LEGAME IONICO CONCETTO PRINCIPALE: trasferimento di elettroni da un metallo a un non metallo per formare IONI che si uniscono in un composto ionico solido. QUINDI: il numero totale di elettroni ceduti dagli atomi metallici è uguale al numero totale di elettroni acquistati dagli atomi non metallici

FORMAZIONE DEL LEGAME IONICO Come avviene la formazione del legame ionico? Per rilascio di energia che avviene quando gli ioni si uniscono per formare il solido.

6 FORMAZIONE DEL LEGAME IONICO Come avviene la formazione del legame ionico? Per rilascio di energia che avviene quando gli ioni si uniscono per formare il solido. È necessaria - Energia di ionizzazione del litio - Affinità di Energia di F. COSA si forma? Un solido cristallo, che richiede molta energia per formare una struttura reticolare. Con Born- Haber si spiega l ENERGIA RETICOLARE: una variazione di entalpia che accompagna l unione di ioni gassosi per formare un SOLIDO. Filari di ioni alternati e impacchettati

Proprietà Bisogna considerare rilevanti: - Legge di Coulomb: Forza elettrostatica carica 1 x carica 2 distanza 2 - Effetto del raggio ionico: l energia di attrazione tra anioni e cationi dovrebbe

7 Proprietà Bisogna considerare rilevanti: - Legge di Coulomb: Forza elettrostatica carica 1 x carica 2 distanza 2 - Effetto del raggio ionico: l energia di attrazione tra anioni e cationi dovrebbe diminuire perché aumenta la distanza interionica. - Effetto della carica ionica: Solidi ionici: - duro, rigido e fragile. Se subiscono Pressione? Con le variazioni di Temperatura? Come conduttori elettrici?

8 LEGAME COVALENTE La mutua attrazione fra i nuclei e la coppia di elettroni costituisce il legame covalente che tiene uniti i due atomi H per formare la molecola H 2.

9 In un legame covalente, ciascun atomo «conta» gli elettroni condivisi come appartenenti completamente a se stesso. COPPIA CONDIVISA, o coppia di legame, è rappresentata come una coppia di puntini o con un trattino (H-H). COPPIA NON-CONDIVISA, coppia solitaria, sono le coppie di elettroni che non intervengono nella formazione del legame.

10 ORDINE DI LEGAME: numero di coppie di e - condivise tra due atomi legati. - LEGAME SINGOLO - LEGAME DOPPIO: due coppie di legame, vale a dire quattro elettroni condivisi tra due atomi, e quindi l ordine di legame è 2. - LEGAME TRIPLO: tre coppie di legame; due atomi condivisi e sei elettroni. L ordine di legame è uguale a 3.

11 ENERGIA DI LEGAME (E I ): la differenza di energia tra gli atomi separati e gli atomi legati. «FORZA» del legame dipende dalla mutua attrazione tra i nuclei legati e gli elettroni condivisi. Dipende da: - Configurazione elettronica - Cariche nucleari - Raggi atomici ROTTURA: reazione endotermica FORMAZIONE: reazione esotermica

Le lunghezze di legame per una serie di legami simili aumentano all

12 LUNGHEZZA DI LEGAME: distanza tra i nuclei di due atomi legati nel punto di energia minima. Le lunghezze di legame per una serie di legami simili aumentano all aumentare dei raggi atomici. Interdipendenza tra: - Ordine di legame - Lunghezza di legame - Energia di legame

- Non sono buoni conduttori di elettricità in nessun caso.

13 Differenza tra reticolo formato da legami covalenti e legami ionici Legame covalente - Sono FORTI: alta temperatura di fusione. - Non sono buoni conduttori di elettricità in nessun caso. Legame ionico Duro, ma non resistente. Basta sottoporlo ad una pressione per rompere i cristalli. Conduttore elettrico in soluzione.

14 ELETTRONEGATIVITÀ: capacità relativa di un atomo di attrarre gli elettroni condivisi. affinità elettronica+energia di ionizzazione Elettronegatività = 2 I valori ottenuti sono compresi tra 0,7 e 4.

TIPOLOGIA del legame covalente: APOLARE (Puro): gli atomi sono identici, e

POLARE: la coppia di legame di valenza viene condivisa in modo ineguale,

15 TIPOLOGIA del legame covalente: APOLARE (Puro): gli atomi sono identici, e quindi la coppia di legame è condivisa in maniera uguale. Es. H 2, F 2. POLARE: la coppia di legame di valenza viene condivisa in modo ineguale, quindi il legame ha un polo parzialmente negativo ed un polo parzialmente positivo. Simbologia per il legame polare: - freccia polare: la freccia è orientata verso il polo più negativo. - δ indica la carica parziale e può essere δ+ o δ-.

16 DISTINZIONE tra LEGAME COVALENTE e LEGAME IONICO ΔΧ permette di distinguere i legami covalenti apolari, polari e ionici. I valori specifici non sono importanti, ma è importante notare che il carattere ionico percentuale aumenta generalmente all aumentare di ΔΧ.

17 LEGAME METALLICO è l attrazione che si istaura tra i cationi degli atomi metallici immersi nel mare di elettroni. MODELLO DEL MARE DI ELETTRONI: la caratteristica del legame metallico è che ogni atomo fornisce i suoi elettroni di valenza per formare legami stabili. Quindi gli IONI METALLICI sono immersi nel mare di elettroni mobili ed altamente delocalizzati.

18 Proprietà dei metalli: Regolarità: Mobilità degli elettroni: Buoni conduttori di elettricità Buoni conduttori di calore Alte temperature di fusione

19 INTERAZIONI TRA MOLECOLE E TRA IONI E MOLECOLE MOLECOLA: un unità strutturale indipendente costituita da due o più atomi legati chimicamente tra loro. LEGAMI INTERMOLECOLARI: sono forze attrattive più deboli dei legami chimici che determinano le proprietà fisiche delle sostanze. FORZE DI VAN DER WAALS

20 Ione-dipolo Questo tipo di interazione si ha quando un composto ionico si scioglie in acqua.

21 Dipolo-dipolo Quando le molecole polari sono vicine le une alle altre le loro cariche parziali agiscono da minuscoli campi elettrici che le orientano e danno origine a FORZE DIPOLO-DIPOLO.

attrazione verso un atomo: - Piccolo - Altamente elettronegativo - Con coppie di

22 LEGAME IDROGENO Si tratta comunque di un interazione dipolodipolo si origina tra molecole che hanno un atomo di H legato ad un atomo, dove l H esercita un attrazione verso un atomo: - Piccolo - Altamente elettronegativo - Con coppie di elettroni solitari - Appartenente ad un altra molecola Gli atomi più predisposti sono: N, O, F e Cl.

23 DIPOLO-DIPOLO INDOTTO È un modo per stabilizzare le molecole apolari che altrimenti resterebbero nello stato gassoso. Si generano delle oscillazione della carica, per cui la carica nella molecola non è uniforme, generando un dipolo istantaneo. Quest ultimo favorisce l interazione con un altra molecola. Si parla di FORZE di DISPERSIONE (o di LONDON).

24 STECHIOMETRIA: relazioni quantità-massanumero. MOLE: quantità di sostanza di un sistema che contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi in kg di carbonio-12 ( 12 C). Si tratta del NUMERO DI AVOGADRO (N 0 ). Quindi: 1 mol contiene 6,022 x entità

- Massa atomica: numericamente uguale alla massa di 1 mol di atomi dell elemento espresso in grammi. Es. 1 atomo di Fe ha una massa di 55,85 u e 1 mol di atomi di Fe ha una massa di 55,85g.

25 - Massa atomica: numericamente uguale alla massa di 1 mol di atomi dell elemento espresso in grammi. Es. 1 atomo di Fe ha una massa di 55,85 u e 1 mol di atomi di Fe ha una massa di 55,85g. 1 atomo di O ha una massa di 16,00 u e 1 mol di atomi di O ha una massa di 16 g. 1 molecola di O 2 ha una massa di 32,00 u e 1 mol di molecole di O 2 ha una massa di 32g. - Massa molecolare: numericamente uguale alla massa di 1 mol del composto espresso in grammi. Es. 1 molecola di H 2 O ha una massa di 18,02u e 1 mol di H 2 O (6,022x10 23 molecole) ha una massa di 18,02g. 1 unità formula di NaCl ha una massa di 58,44u e 1 mol di NaCl (6,022x10 23 molecole) ha una massa di 58,44 g.

26 MASSA MOLARE (M): massa per mole delle sue entità (atomi, molecole, unità formale). Espressa in grammi/mole. Elementi: basta cercare la massa atomica. monoatomici molecolari Es. massa molare (M) di O 2 = 2 x M di O= 2 x 16 g/mol = 32,00 g/mol Composti: la somma delle masse molari degli atomi degli elementi nella formula. Es. M di SO 2 = (M di S) + (2 x M di O)= = (32,07 g/mol) + ( 2 x 16,00 g/mol)= 64,07 g/mol

27 INTERCONVERSIONE DEI VALORI: numero di grammi - Massa (g) = numero di moli x 1 mol 1 mol - Numero di moli = massa (g) x numero di grammi - Numero di entità = numero di moli x 6,022 x 1023 enità 1 mol - PERCENTUALE in MASSA dell elemento X = atomi di X x massa atomica di X (u) massa molecolare del composto (u) x 100

28 Molarità e molalità

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