Teoria Atomica di Dalton

Teoria Atomica di Dalton

La materia è costituita da atomi e tali atomi sono indivisibili e indistruttibili. Atomi diversi perché hanno masse diverse. I composti sono costituiti da un n°definito di atomi dei vari elementi che li compongono.

Il peso (massa) di un composto è uguale alla somma dei pesi degli atomi che lo compongono.

Legge delle proporzioni definite

In un dato composto, gli elementi costituenti sono sempre combinati nelle stesse proporzioni in massa, qualunque sia l'origine e il modo di preparazione del composto.

Legge delle proporzioni multiple di Dal ton

Se due elementi reagiscono per formare più di un composto, le masse di un elemento che si combinano con una massa fissa dell'altro elemento, stanno tra di loro nel rapporto di numeri interi e generalmente piccoli.

Legge della combinazione dei volumi (Gay-Lussac)

Per reazioni chimiche tra gas, la combinazione avviene tra volumi che stanno tra loro in rapporti semplici, inoltre i volumi di gas prodotti, stanno in rapporti semplici con i volumi dei reagenti

Ipotesi di Avogadro

A temperatura e pressione costanti, volumi uguali di gas contengono lo stesso numero di molecole, allora le masse di questi volumi uguali di gas, devono stare nello stesso rapporto delle masse, delle molecole.

Unità di massa atomica m.m.a

m.m.a= 1/12 ¹²C₆ = 1/12 del peso atomico del ¹²C₆

Il Peso Atomico rappresenta quindi quel numero che indica quante volte il peso di un atomo sia maggiore rispetto ad 1/12 del peso del ¹²C_6.

La Mole

La mole è la quantità di materia che contiene un numero di Avogadro di entità elementari che possono essere atomi, molecole o elettroni.

Il numero di Avogadro

Il numero di Avogadro è il numero di atomi contenuti in 12,0000 grammi di carbonio 12 ed ha il valore di 6,02 x10²³.

Massa della mole

La massa della mole è un numero che corrisponde al peso molecolare o peso atomico che però è espresso in grammi.

Coefficienti stechiometrici

Sono i numeri che stanno davanti alle molecole o ad ogni atomo in una reazione

Peso equivalente

Il PE o di combinazione di un elemento è quella quantità in peso che reagisce o sostituisce 1 grammo di H.

PE_H = 1 g    PE_H2O= 8g

Numero equivalenti

Il peso equivalente ci serve per effettuare il calcolo del numero di equivalenti cioè:

n_eq = massa(g) / PE(g/eq)

Numeri Quantici

Ogni elettrone è caratterizzato da 4 numeri quantici

Principio di esclusione di Pauli

In una tomo non possono coesistere due o più elettroni che abbiano i 4 numeri quantici uguali

Equazione di Schodinger

Da tale equazione ci troviamo n , l , m

La max probabilità di trovare un elettrone è all'interno di una determinata sfera

Orbitale

La zona in cui è max probabilità di trovare un elettrone : s , p , d , f

Principio di indeterminazione di Heisenberg

Non è possibile determinare stabilire contemporaneamente la posizione e la quantità di moto di un corpo.

Concetto di orbitali degeneri

Gli orbitali con l=1 cioè gli orbitali p sono isoenergetici cioè hanno la stessa energia come gli orbitali d.

Principio di massima molteplicità di hund

Se più elettroni occupano orbitali degeneri essi si distribuiscono sul numero massimo possibile di questi. Se alcuni orbitali sono occupati da un solo elettrone gli spin di questi elettroni sono fra loro paralleli.

Mendelev

All'inizio la tavola periodica venne ordinata secondo il peso atomico.

In seguito venne ordinata secondo il numero atomico cioè il numero di protoni presenti

Periodo

Indica il numero quantico principale

Capacità Metallica

E' dovuto dalla capacità che hanno gli elementi di perdere gli elettroni

Più gli elettroni si stabiliscono negli orbitali più sono stabili cioè è difficile che reagiscono

Anioni

Composti presenti con una carica negativa

Alogeni Quei composti che gli basta un solo elettrone per diventare stabili

Gas Nobili

Appartengono all'ultimo gruppo

Gruppo

Ci permettono di capire quanti elettroni sono presenti nel livello più esterno. I gruppi sono 8

Legami

La conurazione elettronica degli atomi dei vari elementi della tavola periodica sono utili per capire i legami che avvengono tra di loro.

Legame Chimico

Devono esistere delle forze che tengono vicini questi atomi, e tali forze devono essere sufficienti da poter dargli una maggior stabilità

Energia di legame

E' l'energia necessaria a rompere il legame tra gli atomi e portare gli stessi a distanza infinita.

Tale energia può variare da pochi KJ/mole a molti centinaia KJ/mole e permette agli atomi di distanziarsi tra di loro affinché non avvenga nessun legame.

Distanza di legame

E'la distanza media dei nuclei dei due atomi che si legano è espressa in manometri (nm)

Energia o potenziale di ionizzazione

E' l'energia necessaria a togliere un elettrone di un atomo, dall'atomo isolato alla temperatura di 0°K e portarlo a distanza infinita ed a energia cinetica nulla.

Energia di prima ionizzazione

Se viene tolto un solo elettrone e richiamerà di seconda,terza..se ne vengono tolti i rispettivi

Affinità dell'elettrone (Ea)

E' pure un energia, rappresenta la variazione di energia di una mole di atomi isolati alla temperatura di 0°K per l'acquisto di una mole di elettrone.

Tanta minore è l'energia di ionizzazione tanto è più marcato il carattere metallico

Tipi di legame

2 atomi si legano spontaneamente se a causa di questo legame il loro contenuto energetico complessivo, diminuisce.

Legami di tipo atomico

Sono legami nei quali gli atomi mettono in tecipazione gli elettroni

Legami elettrostatici

Sono legami che avvengono tra gli ioni, dunque vi è un'attrazione tra quelli negativi e quelli positivi.

Legame di valenza

Secondo tale teoria, che si chiamerà legame covalente, gli atomi si legano utilizzando gli elettroni più esterni, mantenendo la struttura più esterna intatta (gli elettroni più esterni detti di valenza).

Teoria dell'orbitale molecolare

Secondo la teoria dell'orbitale molecolare gli atomi non mantengono la loro identità e quindi tutti gli elettroni, si distribuiscono su nuovi orbitali detti orbitali molecolari che costituiscono l'elemento legante di tutti i nuclei e quindi della molecola.

Legame Covalente

Omeopolare : quando a legarsi sono due atomi uguali

Eteropolare : quando a legarsi sono due atomi diversi

Elettronegatività

E' una misura della tendenza che gli atomi hanno all'interno di una molecola (in un legame) ad attrarre verso sé la carica negativa (densità elettronica del legame).

L'elettronegatività aumenta dai metalli ai non metalli cioè da sinistra verso destra e diminuisce dall'alto verso il basso.

Legame di coordinazione o legame dativo

Per poter funzionare i due atomi devono avere delle caratteristiche speciali.

Un atomo Datore è in grado di cedere una coppia di elettroni per formare il legame

Un atomo Accettore deve avere un orbitale che possa accettare una coppia di elettroni che verrà a formare il legame.

L'accettore deve essere più elettronegativo del Datore.

Teoria dell 'ibridizzazione

L'ibridizzazzione è una trattazione matematica mediante la quale orbitali di tipo diverso di uno stesso atomo e con contenuti energetici di poco diversi vengono prima mescolati tra loro, facendone una combinazione lineare e poi ridivisi in un numero uguale a quello degli orbitali mescolati imponendo la condizione che questi nuovi orbitali detti Ibridi sono isoenergetici.

Risonanza

Si parla di risonanza e quindi di formule di risonanza per quelle molecole la cui struttura reale non può essere rappresentata da una sola formula.

Legame ad elettroni delocalizzati

Ciascun legame C ha un orbitale non ibridizzato.

I 6 elettroni non ibridizzati vengono delocalizzati su tutta la molecola

Legame Ionico

Si fa tra due atomi che hanno differenza di eletronegatività > 1,7 non si può parlare di molecole ma di ioni à reticolo cristallino

Legami intramolecolari

Legami intermolecolari : interazione ione-dipolo

Legame ad H(idrogeno

Quando l'H è legato in maniera covalente con una componente più elettronegativa

Si viene a creare un legame tra l'idrogeno e l'ossigeno di un'altra molecola d'acqua formando un reticolo

Si verifica quando l'H è legato con legame covalente eteropolare ad un atomo fortemente elettronegativo (fluoro,ossigeno,azoto).

Il legame ad H è molto più debole di un normale legame covalente e per differenziarlo si indica graficamente con dei trattini

Legame Metallico

Presentano una struttura cristallina. Ciascun atomo del metallo ha attorno a sé tra 8-l2 atomi.

I metalli perdono con molta facilità gli elettroni più esterni.

Negli spigoli del cristallo vi sono ioni positivi. Gli elettroni persi vanno in dei nuovi orbitali delocalizzati in tutto il cristallo.

N° di Ossidazione

La conoscenza di questo numero ci serve per bilanciare le reazioni chiamate REDOX.

Ci permette anche di parlare di NOMENCLATURA CHIMICA viene fatto in base a tale numero.

I Sali sono composti ionici nei quali vi è una carica negativa o più e una o più cariche positive.

Quando abbiamo composti di tipo ionico il numero di ossidazione corrisponde al numero di ioni.

Per composti di tipo Covalente il n.di ossidazione si fa in base all'elettronegatività.

Teoria VSEPR

Secondo questa teoria la forma della molecola è determinata dall'energia in particolare gli angoli tra i legami, sono quelli che conferiscono alla molecola, il valore di energia più basso .

(Le coppie elettroniche di valenza si respingono), la teoria VSEPR parte dal fatto che coppie di elettroni del livello più esterno o livelli sia solitarie che di legame si posizionano il più lontano possibile l'una dall'altro per minimizzare la repulsione.

Dal posizionamento delle coppie di elettroni viene fuori la forma della molecola.

Numero Sterico

Il n.Sterico è uguale alla somma del numero di atomi legati all'atomo centrale più il n. di coppie solitarie presenti sull'atomo centrale.

Reazione di Combustione

Uno dei reagenti è l'ossigeno che si chiama comburente l'altro composto si chiama combustibile

Se nel combustibile è presente C e H solitamente si ha nei prodotti l'acqua e l'anidride carbonica (ossido di carbonio).

Stati di aggregazione della materia

Stato Gassoso

Il modello di gas ideale in certe condizioni può essere assunto nella realtà.

Il gas all'interno del recipiente tenderà ad assumere tutto il volume del recipiente e assumerà la forma del recipiente che lo contiene.

Condizioni stato gassoso

Il gas ideale deve soddisfare certe condizioni:

-Le particelle che costituiscono il gas sono in perenne movimento tranne quando urtano con le pareti del recipiente , e poi ricomincia il movimento.

-Questo movimento è del tutto casuale

-Queste particelle hanno un volume proprio trascurabile rispetto a quello del recipiente che lo contiene

-Tra le particelle non vi sono interazioni

-Gli urti tra le particelle sono elastici

Pressione, Temperatura e Volume

La temperatura è una proprietà che ha la materia a cui è dovuta la possibilità di scambiare calore tra un corpo e un altro.

Legge di Boyle

Isoterma Temperatura costante

Isocora Volume costante

Isobara    Pressione costante

Maxwell-Boltzman

Da questi studi si capì che questi valori di energia sembrano essere continui, dipende semplicemente dal fatto che il numero delle molecole considerate è in genere molto elevato .

Variando la temperatura cambia la distribuzione di gas.

Densità

E' definita come il rapporto tra massa e volume

d = Massa(g)/Volume(l)

Pressioni parziali

Quando all'interno del recipiente abbiamo più gas e non solo uno, e rappresenta la pressione che il gas eserciterebbe se si trovasse da solo nel recipiente.

Frazione Molare

Il rapporto parziale tra un gas e quello totale è uguale al rapporto molare

Stato solido

Sono quelli per i quali atomi, ioni e molecole sono disposti secondo un preciso reticolo cristallino.

Il solido cristallino fonde ad una determinata temperatura diventando liquido

Nel solido vi è la stessa energia in ogni punto e quindi il soluto cristallino fonde ad una certa temperatura.

Solidi Covalenti

Quando tra le varie specie che vi sono, vi sono dei legami covalenti.

Solidi Molecolari

Negli spigoli del reticolo vi sono molecole legate tra loro ad esempio nel caso dell'acqua da legami H (legami di natura debole) quindi temperatura di fusione bassa.

Solidi metallici

Negli spigoli vi sono atomi del metallo tra loro da legami metallici (cioè quando gli atomi perdono gli elettroni più esterni)

Reazioni di Ossido Riduzione

Sono reazioni nelle quali atomi che appartengono a molecole e a ioni riducono il proprio stato di ossidazione o lo aumentano.

Redox

La specie che cede elettroni è detto Riducente e in questa reazione si ossida

La specie che acquista elettroni è detta Ossidante e si riduce.

Gli elettroni acquistati dall'ossidante devono essere uguali agli elettroni ceduti dal riducente.

Esistono reazioni in cui una stessa specie in parte si ossida e in parte si riduce. Una stessa specie si può comportare da ossidante o da riducente questo dipende con quale altra specie si mette a reagire.

Termodinamica

Studia i trasferimenti e le trasformazioni di energia sotto ogni forma .Calore ceduto o assorbito durante un processo spontaneità di un processo.

Sistema termodinamico

Ogni percettibile quantità di materia su cui possa effettuarsi un'osservazione macroscopica.

I sistemi termodinamici vengono suddivisi in tre categorie :

- Isolati non scambiano con l'esterno né energia né materia

- Chiusi scambiano con l'esterno solo energia

- Aperti scambiano con l'esterno energia e materia

Variabili di stato

Si distinguono in:

-variabili estensive   dipendono dalle dimensioni del sistema (volume ,moli) e sono additive.

-variabili intensive   indipendenti dalle dimensioni del sistema ( Temp,pressione) e non sono additive.

Primo principio di termodinamica

L'energia può essere convertita da una forma in un'altra ma non può essere né creata né distrutta.

Lavoro scambiato (L)

E' considerato positivo il lavoro che il sistema compie sull'esterno; negativo se il lavoro è fatto dall'ambiente al sistema

Calore scambiato (Q)

E' considerato positivo la quantità di calore acquistato dal sistema e negativa quella ceduta.

Formulazione del primo principio

Q e L dipendono dal cammino percorso ma la loro differenza no.

Una reazione è detta ENDOTERMICA se assorbe calore dall'esterno.

Una reazione è detta ESOTERMICA se cede calore all'esterno.

Lavoro scambiato

Il più semplice è quello meccanico di un gas ideale che si espande o che viene compreso viene detto lavoro di tipo PV.

Entalpia

La somma U+PV è una funzione di stato viene detta entalpia e indicata con la lettera H.

Reazione Esotermica

Le reazioni che hanno un "+Q" sono dette esotermiche. Le reazioni esotermiche hanno un calore scambiato negativo.

Reazione Endotermica hanno un calore scambiato positivo.

Legge di Hess

Il valore di Qp di una reazione che avviene a P=cost è indipendente dal cammino percorso e dipende soltanto dallo stato iniziale (reagenti)

E da quello finale (prodotti). Non conosciamo in valore assoluto H di una pecie perché H= U+PV

Entropia

E' una funzione di stato

Processo reversibile

Una trasformazione condotta in maniera tale che le funzioni di stato del sistema differiscono solo di una quantità infinitesima da un istante ad un altro.

Processo irreversibile

Viene provocato da differenze finite tra i valori della funzione termodinamica dal sistema,non può essere né invertito né arrestato e procede spontaneamente in un'unica direzione.

Terzo principio di termodinamica

L'entropia alla T di 0°K è uguale a zero. 

Liquidi

E' lo stato intermedio tra solido e gassoso, non hanno una forma propria ma assumono la forma del contenitore che li contiene . I liquidi si suddividono a seconda del tipo di legame che costituiscono il liquido.

Tensione Superficiale

Si usa soprattutto in reazioni catalitiche.

Soluzione

La soluzione rappresenta un sistema omogeneo cioè costituitola una sola fase

Fase

E' una porzione di materia che è caratterizzata da stesse caratteristiche fisico-chimiche

Nelle soluzioni esistono sempre un solvente e uno o più soluti.

Solvente

Quando un solido si scioglie nel liquido, il liquido è il solvente perché in partenza è già liquida.Se abbiamo du liquidi, il solvente è quello presente in maggior quantità, tutti gli altri sono soluti.

Nei casi di due solidi si avrà un prodotto sicuramente liquida in quanto le molecole si mischiano tra loro.

Nel caso in cui si ha un prodotto solido senza che vi sia stato uno stato liquido è detto miscela .

Liquidi Apolari

Non passano in soluzione perché vi sono diversi tipi di interazioni

Liquidi Polari

Passano in soluzione perché le interazioni sono uguali

Entalpia di mescolamento

E' la quantità di calore che si sprigiona quando si verifica il passaggio di soluzione

Frazione Molare (X)

Non ha unità di misura .Le moli di soluto sulle moli di soluzione.

X = moli di soluto/moli di soluzione

Molarità

Rappresenta il n. di moli di soluto contenute in 1 litro di soluzione

M = n.di moli di soluto/V di soluzione(l)

Normalità

Rappresenta il n. di equivalenti di soluto in 1 litro di soluzione

N = n°equivalenti di soluto / V di soluzione (l)

Percentuale in Peso

La massa di soluto contenuta in 100g di soluzione

%P = [massa di soluto(g) / massa di soluzione(g)]x 100 g

Molalità

Rappresenta il n. di soluto associate a 1 Kg di solvente

m = n.di moli soluto / V di solvente (kg)