Principio dell Aufbau (riempimento)

LA TABELLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

Principio dell Aufbau (riempimento) Schema semplificato dei livelli energetici atomici Distribuzione energetica reale dei livelli energetici atomici 7p

Schema empirico da adottare per il corretto riempimento degli orbitali atomici 4f

elettrane

Configurazioni elettroniche tre regole si applicano per predire la configurazione elettronica nello stato fondamentale di un atomo: Z= 6 Il principio di esclusione di Pauli. Esiste un ulteriore numero quantico definito numero quantico di spin m s, che può assumere valori di -1/2 o +1/2 (per elettrone). Nessuna coppia di elettroni può avere gli stessi 4 numeri quantici e quindi un orbitale può ospitare solo 2 elettroni. Questa regola non ha eccezioni. Il principio dell aufbau (riempimento). Le configurazioni elettroniche sono costruite riempendo per primi gli orbitali ad energia più bassa (quando le differenze di energia sono significative). Questa regola permette di ottenere le configurazioni elettroniche nello stato fondamentale. Altre configurazioni eccitate che non violino il principio di Pauli sono possibili. Configurazione elettronica corretta Regola di Hund. Laddove gli orbitali hanno la stessa energia (degenerati) o quasi, questi vengono riempiti ciascuno con un elettrone, con spin paralleli, prima che inizi l accoppiamento. Altre configurazioni rappresentano stati eccitati (non sono vietate).

Elementi disposti in ordine crescente di massa atomica

Altre configurazioni periodiche degli elementi

I periodi sono individuati da numeri RIGO o PERIODO

I gruppi sono individuati da numeri romani e dalle lettere A o B COLONNA o GRUPPO

NOMI DI GRUPPO PIU COMUNI Metalli alcalini Metalli alcalino-terrosi Alogeni Gas nobili

LANTANIDI ATTINIDI

Metalli: tutti solidi a temperatura ambiente (tranne il mercurio), hanno bassa elettronegatività ed energia di ionizzazione, sono buoni conduttori di calore e di elettricità, sono duttili e malleabili METALLI E NON METALLI

METALLI E NON METALLI Non metalli: a temperatura ambiente possono essere solidi, liquidi o gassosi, hanno alta elettronegatività ed energia di ionizzazione, sono cattivi conduttori di calore e di elettricità. Semi metalli ( o metalloidi): : hanno caratteristiche intermedie. Silicio e germanio, essendo semi conduttori, sono impiegati in elettronica

STATI FISICI A 25 C

La POSIZIONE che un elemento occupa nella tabella periodica è un riflesso della sua CONFIGURAZIONE ELETTRONICA

Per CONFIGURAZIONE ELETTRONICA di un atomo si intende la disposizione degli elettroni negli orbitali atomici 5s 4p 4s 3d Configurazione elettronica del Bromo (Br) 3s 3p 2p 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3d 10 4p 5 10 4p 2s 1s

7s 6s 6p 6d 5d 5f 4f Il tipo di orbitale più esternamente occupato da uno o più elettroni, condiziona la posizione dell elemento nella tabella 5p 4d 5s 4s 3s 4p 3p 2p 3d 1 2 3 4 5 6 2s 7 1s

Il tipo di orbitale più esternamente occupato da uno o più elettroni, condiziona le proprietà chimiche dell elemento e la sua posizione nella tabella

1 2 3 4 5 6 7 PERIODO elettroni in comune su orbitali col numero quantico principale più alto 12 Mg 17 Cl d p p s s p s 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 s 1 2 3 4 d f d p p s s p s 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 s 1 2 3 4 d f

VIA GRUPPO: identica configurazione elettronica più esterna e quindi comportamento chimico simile 8 O d p p s s p s 1s s 2 2s 2 2p 4 1 2 3 4 d f 34 Se d p p s s p s s 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 2 3 4 d f 4p 4 3d 10 4p

Quanti e quali ingredienti elementari sono necessari per fare un organismo vivente? He Ne Ar Kr Xe Rn

Alcune proprietà degli elementi mostrano VARIAZIONI GRADUALI procedendo attraverso un periodo o un gruppo (PROPRIETA PERIODICHE). Conoscere queste tendenze permette di comprendere le PROPRIETA CHIMICHE DIMENSIONI ATOMICHE ENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONE AFFINITA ELETTRONICA ELETTRONEGATIVITA

DIMENSIONI ATOMICHE ENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONE AFFINITA ELETTRONICA ELETTRONEGATIVITA

IL VOLUME ATOMICO Volume occupato dagli orbitali contenenti gli elettroni dell atomo dell elemento IL RAGGIO ATOMICO La metà della distanza tra i nuclei di due atomi della stessa specie in una molecola biatomica Aumentando il numero di elettroni nello stesso guscio orbitalico aumenta l attrazione con i protoni nucleari causando una contrazione diminuisce Si occupa un guscio orbitalico con numero quantico principale n maggiore e quindi più voluminoso aumenta

ENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONE Energia necessaria per strappare ad un atomo uno dei suoi elettroni più esterni A + Energia ---------> A+ + e- Aumenta spostandosi da sinistra verso destra in un periodo, diminuisce scendendo lungo un gruppo

AFFINITA ELETTRONICA Energia liberata per acquisire un elettrone da parte di un atomo neutro A + e- ----------> A- + Energia Aumenta spostandosi da sinistra verso destra in un periodo, diminuisce scendendo lungo un gruppo

ELETTRONEGATIVITA Nel legame chimico due atomi mettono in compartecipazione gli elettroni degli orbitali più esterni, che iniziano ad orbitare intorno ad entrambi i nuclei L ELETTRONEGATIVITA è la forza con cui gli atomi di un elemento attirano gli elettroni di legame (Definizione di PAULING) Aumenta spostandosi da sinistra verso destra in un periodo, diminuisce scendendo lungo un gruppo

ELETTRONEGATIVITA Nel legame chimico due atomi mettono in compartecipazione gli elettroni degli orbitali più esterni, che iniziano ad orbitare intorno ad entrambi i nuclei L ELETTRONEGATIVITA è la forza con cui gli atomi di un elemento attirano gli elettroni di legame (Definizione di PAULING) Scala di PAULING

Volume atomico Volume atomico

Numero atomico (Z): numero dei protoni presenti nel nucleo 1 H 1,008 Simbolo chimico Massa Atomica: media ponderata dei pesi atomici di tutti gli isotopi dell elemento

Si definiscono ISOTOPI o NUCLIDI di un elemento, atomi che hanno lo stesso numero atomico Z, ma differiscono per il numero di massa A. Gli isotopi hanno le stesse proprietà chimiche numero di massa numero atomico A Z X ISOTOPI DELL IDROGENO simbolo dell elemento Alcuni isotopi sono stabili, altri ( i radioisotopi) sono instabili e tendono alla stabilità emettendo radiazioni (α, β o γ) disintegrandosi in elementi stabili. 1 H 2 H 3 H 1 1 1

PESO ATOMICO somma dei pesi dei protoni e dei neutroni presenti nel nucleo. DALTON o UNITA DI MASSA ATOMICA (uma) 1/12 della massa dell isotopo 12 C = 1.6605 x 10-24 24 g Prozio Deuterio Trizio 1 H 2 H 3 H 1 1 1 Peso (g) 1,672 x 10-24 3,346 x10-24 5,02 x 10-24 Peso atomico (uma) 1,007 2,01 3,02 Abbondanza relativa 99,985 % 0,015 % 10-5 % MASSA ATOMICA 1 H 1,008 1,007 x 99,985 + 2,01 x 0,015 + 3,02 x 10-5 100 100 100 Massa Atomica: media ponderata dei pesi atomici di tutti gli isotopi dell elemento

PESO MOLECOLARE somma delle masse atomiche degli atomi che costituiscono la molecola MOLE Quantità espressa in grammi pari al peso molecolare della sostanza (atomo o molecola) espressa in unità di massa atomica. Es. NaCl (cloruro di sodio) P.A. Na : 22.99 d P.A. Cl : 35.45 d P.M. NaCl : 58.44 d 1 mole di NaCl 58.44 g Una mole di una qualsiasi sostanza contiene lo stesso numero di particelle, detto numero di Avogadro : N = 6.023 x 10 23 Il NUMERO DI MOLI contenuto in una nota massa di una sostanzapuò essere calcolato dalla seguente relazione : n (moli) = m (g) P.M. (g/mole)

n (moli) = m (g) P.M. (g/mole) Problema : dati 233.76 g di NaCl n (moli)? numero di molecole? Risposta : n (moli) = 233.76 = 4 ; numero di molecole : 4 x N = 24 x10 23 = 2.4 x10 24 58.44

LEGGE DI AVOGADRO A parità di condizioni di pressione e temperatura, volumi uguali di gas diversi contengono un ugual numero di molecole (e quindi un ugual numero di moli) IN CONDIZIONI NORMALI (0 C e 1 atm) UNA MOLE DI QUALSIASI GAS OCCUPA UN VOLUME DI 22,4 LITRI

DOMANDA 88g di CO 2 a 0 C e 1 atm occupano il volume di 44,8 litri. Quale volume occupano nelle stesse condizioni 32 g di metano (CH 4 )? n. moli in 88 gr di CO 2 n. moli in 32 gr di CH 4 P.A.(C): 12 P.A.(O): 16 P.M.(CO 2 ): 44 P.A.(C): 12 P.A.(H): 1 P.M.(CH 4 ): 16 n. moli= 88 g = 2 44 n. moli= 32 g = 2 16 n (moli) = m (g) P.M. (g/mole) RISPOSTA: 44,8 litri

Suggerimento per imparare la tabella periodica