legge periodica di dmitri mendeleev (1869): le proprietà degli elementi chimici variano con il peso...
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Legge periodica di Dmitri Mendeleev (1869): le proprietà degli elementi chimici variano con il peso atomico in modo sistematico
per es.fu lasciato uno spaziovuoto per il germanio
in base ad essa Mendeleev prevideesistenza e proprietà di elementi non ancora noti
dopo la scoperta della maggior parte degli elementi e l’accurata determinazione del loro peso atomicopersistevano alcune incongruenze:
per es. A è maggiore per Te che per I ed è “ per Ar che per K
Moseley (1913): le proprietà fisiche e chimiche degli elementi sono una funzione periodica di Z e non di A
Moseley dedusse questa osservazione dai soli spettri X
2jj )Z(k)Z(E
principio di esclusione Pauli: in un atomo non possono esistere due elettroninello stesso stato (con gli stessi valori dei quattro numeri quantici)
gli orbitali vengono riempiti in ordine di energia crescente
in orbitali isoenergetci gli elettroni rimangono, se possibile, spaiati(regola di Hund)
processo di costruzionedelle strutture elettroniche
si seguire l’ordinamento n+l, e, per n+l fissato, vengono prima i valori maggiori di l
in assenza di campi elettrici e magnetici l’energia dipendedai numeri quantici n e l
ELETTRONI DI VALENZA: elettroni negli orbitali s e p oltre le configurazioni dei livelli completi
elementi dello stesso gruppo hanno proprietà chimiche similiperché hanno lo stesso numero di elettroni di valenza
si indica con nla la configurazionecon a elettroni nel sottolivello nl
K
L
M
N
O
P
QSERIE DI TRANSIZIONE di tipo d
SERIE DI TRANSIZIONE di tipo f
Gli atomi formano legami chimici acquistando, cedendo o condividendo un numero sufficiente di elettroni in modo da completare la propria configurazione elettronica periferica in quella dell’ottetto s2p6
(massima stabilità): il tipo di legame dipende dalle loro energia di ionizzazione ed affinità elettronica.
aumenta
Affinità elettronica:energia liberata da una mole di atomi nell’acquisto di una mole di elettroni
la variazione nella tavola periodicaè determinata dalla configurazioneelettronica periferica
diminuisce (orbitale ad energia più alta)
bassa energia di ionizzazionee affinità elettronica quasi nulla
carattere metallico
energia di ionizzazioneed affinità elettronica elevate
carattere non metallico
Energia di prima ionizzazione:
energia richiesta per sottrarreall’atomo isolato l’elettrone meno legato (in eV per mole)
dim
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itale
ad
en
erg
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lta)
a
um
en
ta il ca
ratt
ere
meta
llico
aumenta (maggiore carica nucleare)
diminuisce (repulsione elettrone-elettrone)
aumenta (parziale stabilità)
diminuisce (orbitale ad energia più alta)
Legame covalentepuro (omeopolare):
Esempi:
NNNN
ClClClCl
HHHH
Legame ionico(eteropolare):
Na+Cl-
K+F-
Ca+2O-2
Esempi:
condivisione di coppie di elettroninello stesso orbitale di legame(si forma tra atomi uguali)
si forma tra atomi aventi energia diionizzazione ed affinità elettronicamolto diverse (tipicamente tra unatomo con spiccate caratteristicheMetalliche ed uno con spiccate caratteristiche non metalliche)
La maggior parte dei legami chimici tra atomi è rappresentatada casi intermedi tra i legami ionico e covalente puro, cioè daLegami
covalentipolari:addensamento di carica elettrica
negativa su uno dei due atomi
il parziale carattere ionico del legame tra due atomi A e B è descritto dalla differenza delle loro elettronegatività A e B:
2/12/1BAABBA 22
DEDEDE102.0
L’elettronegatività di un atomo indica quindi la tendenza (correlata alla media tra energia di ionizzazione ed affinitàelettronica) ad addensare su di sé la carica elettrica degliorbitali di legame relativamente ad un atomo di riferimento.
Elettronegatività
NaCl
0.93 3.16
KF0.82 3.98
CaO1 3.44
SO3
2.58 3.44
HCl2.1 3.44
METALLI
NON METALLI+ O2
OSSIDI
ANIDRIDI
triossido di zolfoo anidride solforica
biossido di zolfoo anidride solforosa
32COH acido carbonico
32SOH
42SOH
acido solforoso
acido solforico
biossido di carbonioo anidride carbonica(C ibridizzato sp)
OCO
O
S
O
=
O
OS
O
IDROSSIDI
OSSIACIDI+ H2O
+ O2 + H2O
OK2 ossido di potassio KOH2 idrossido di potassio
CaO ossido di calcio 2)OH(Ca idrossido di calcio
legame prevalentemente ionico, stato solido
legame generalmente covalente, stato gassoso
OSS: non sempre la formula degli ossidi (per es. dell’SO2) può essere prevista dal gruppo di appartenenza dell’elemento
Numero di ossidazione: numero di elettroni che si devono aggiungere (se > 0) o rimuovere (se < 0) da un atomo in una molecola o in uno ione per trasformarlo nella specie elettricamente neutra. Molecole e ioni covalenti vengono considerati come se fossero ionici, cioè si considerano i trasferimenti di frazioni della carica elettronica come se fossero trasferimenti di elettroni.
Soltanto in alcuni casi il n.o.può esserefacilmente collegato al gruppo diappartenenza ng dell’elemento
- per gli elementi rappresentativi non metalli il n.o. massimo = ng ed il n.o. minimo = -(8-ng)
DEF: se, in una reazione chimica, un atomoaumenta il suo numero di ossidazione (perde e), l’atomo è ossidato,se lo riduce (acquista e) l’atomo è ridotto.
eClCl 1
Cae2Ca 2
- per i metalli dei gruppi da I a III il n.o. = ng
-il n.o. dell’H è +1, eccetto che negli idruri ionici dei metalli;
- il n.o. dell’O generalmente è –2;
- entrambi gli elettroni di un legame covalente vengono assegnati all’elemento più elettronegativo;
- la somma dei n.o. di tutti gli atomi deve essere zero in una molecola e in uno ione poliatomico deve essere uguale alla carica dello ione.
n numero quantico principalel numero quantico angolareml,jproiezione del momento angolareMs,mj proiezione di spin
shell
sott
olil
velli
stesse proprietàdel gruppo 3b
SEMIMETALLI o METALLOIDI
ELEMENTIRAPPRESENTATIVI
METALLI INTERNI DI TRANSIZIONE (TERRE RARE)
comportamento praticamente identico
LANTANIDI
ATTINIDI
esibiscono vari stati ionici,più comuni +2 e +3
ELEMENTI (METALLI) DI TRANSIZIONE
comportamento metallico crescente verso il basso
capacità dicombinazione 4
METALLI ALCALINI:metalli duttili, estremamente reattivi, interagiscono violentementecon l’acqua per formare idrogeno gassoso,
ALOGENI:fortemente reattivi,elevata affinità elettronica
GAS NOBILI: monoatomici, scarsamente reattivi
preparati artificialmente
All’interno di uno stesso gruppo con l’aumentare di A aumentanoLe proprietà metalliche