la tabella periodica degli elementi - itisrighi.fg.it · alcune proprietà degli elementi mostrano...
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7p
Principio dell’Aufbau (riempimento)
Schema semplificato dei livelli energetici atomici
Distribuzione energetica reale dei livelli energetici atomici
Configurazioni elettroniche
tre regole si applicano per predire la configurazione elettronica nello stato fondamentale di un atomo:
Il principio di esclusione di Pauli. Esiste un ulteriore numero quantico definito numero quantico di spin ms, 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
Z= 6
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.
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).
Configurazione elettronica corretta
NOMI DI GRUPPO PIU’ COMUNINOMI DI GRUPPO PIU’ COMUNI
Metalli alcalini
Metalli alcalino-terrosi
Alogeni
Gas nobili
MetalliMetalli:: tutti solidi a tutti solidi a temperatura ambiente temperatura ambiente (tranne il mercurio), (tranne il mercurio), hanno bassa hanno bassa elettronegatività ed elettronegatività ed energia di energia di ionizzazione, sono ionizzazione, sono buoni conduttori di buoni conduttori di calore e di elettricità, calore e di elettricità, sono duttili e sono duttili e
METALLI E NON METALLIMETALLI E NON METALLI
sono duttili e sono duttili e malleabilimalleabili
Non metalliNon metalli:: a a temperatura ambiente temperatura ambiente possono essere solidi, liquidi possono essere solidi, liquidi o gassosi, hanno alta o gassosi, hanno alta elettronegatività ed energia elettronegatività ed energia di ionizzazione, sono cattivi di ionizzazione, sono cattivi conduttori di calore e di conduttori di calore e di elettricità.elettricità.
METALLI E NON METALLIMETALLI E NON METALLI
Semi metalliSemi metalli ( o ( o metalloidimetalloidi)): hanno : hanno caratteristiche intermedie. caratteristiche intermedie. Silicio e germanio, Silicio e germanio, essendo semi conduttori, essendo semi conduttori, sono impiegati in sono impiegati in elettronicaelettronica
La La POSIZIONEPOSIZIONE che un elemento occupa che un elemento occupa
nella tabella periodica è un riflesso della nella tabella periodica è un riflesso della
sua sua sua sua
CONFIGURAZIONE ELETTRONICACONFIGURAZIONE ELETTRONICA
Per CONFIGURAZIONE ELETTRONICA di un atomo si intende la Per CONFIGURAZIONE ELETTRONICA di un atomo si intende la disposizione degli elettroni negli orbitali atomici disposizione degli elettroni negli orbitali atomici
4p
3d
5s
ConfigurazioneConfigurazione elettronicaelettronica deldel BromoBromo (Br)(Br)
2s
3s
2p
3p
4s
3d
1s
1s1s22 2s2s22 2p2p66 3s3s22 3p3p66 4s4s22 3d3d10104p4p55
5d
4d
5s
5p
6s
4f
5f7s
6p
6d Il tipo di Il tipo di orbitaleorbitale più più esternamente occupatoesternamente occupato da da uno o più elettroni,uno o più elettroni,condiziona la condiziona la posizione posizione dell’elemento nella tabelladell’elemento nella tabella
1s
2s
3s2p
3p
4p
4s
3d 1
2
3
4
5
6
7
Il tipo di Il tipo di orbitaleorbitale più esternamente occupatopiù esternamente occupato da uno o più elettroni,da uno o più elettroni,condiziona le condiziona le proprietà chimicheproprietà chimiche dell’elemento e la sua dell’elemento e la sua posizione nella tabellaposizione nella tabella
12 17
Cl
PERIODOPERIODOelettroni in comune elettroni in comune su orbitali col numerosu orbitali col numeroquantico principalequantico principalepiù altopiù alto
1
2
3
4
5
6
7
12
Mg Cl
11 22 33 44
ss
p
p
ds
p
df
s
11 22 33 44
ss
p
p
ds
p
df
s
1s22s22p6 1s22s22p63s3s223s3s22 3p3p 55
8 34
Se
VIA
GRUPPOGRUPPO::identica identica configurazione configurazione elettronica più elettronica più esterna e quindi esterna e quindi comportamento comportamento chimico similechimico simile
8
O Se
11 22 33 44
ss
p
p
ds
p
df
s
11 22 33 44
ss
p
p
ds
p
df
s
1s22s22p2p44 1s1s222s2s222p2p663s3s223p3p664s4s223d3d10104p4p44
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Quanti e quali Quanti e quali “ingredienti”“ingredienti” elementari sono necessari per fare un organismo vivente ? elementari sono necessari per fare un organismo vivente ?
Xe
Rn
Alcune proprietà degli elementi mostrano VARIAZIONI GRADUALI Alcune proprietà degli elementi mostrano VARIAZIONI GRADUALI procedendo attraverso un periodo o un gruppo procedendo attraverso un periodo o un gruppo
((PROPRIETA’ PERIODICHEPROPRIETA’ PERIODICHE).).
Conoscere queste tendenze permette di comprendere leConoscere queste tendenze permette di comprendere lePROPRIETA’ CHIMICHEPROPRIETA’ CHIMICHE
DIMENSIONI ATOMICHEDIMENSIONI ATOMICHEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAELETTRONEGATIVITA’ ELETTRONEGATIVITA’
DIMENSIONI ATOMICHEDIMENSIONI ATOMICHEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAELETTRONEGATIVITA’ELETTRONEGATIVITA’
IL VOLUME ATOMICO
diminuisce
Aumentando il numero di elettroni nello stesso guscio orbitalico aumenta Aumentando il numero di elettroni nello stesso guscio orbitalico aumenta l’attrazione con i protoni nucleari causando una contrazionel’attrazione con i protoni nucleari causando una contrazione
Si occupa unSi occupa un
Volume occupato dagli orbitali Volume occupato dagli orbitali contenenti gli elettroni contenenti gli elettroni dell’atomo dell’elementodell’atomo dell’elemento
IL RAGGIO ATOMICOLa metà della distanza tra i nuclei La metà della distanza tra i nuclei di due atomi della stessa specie in di due atomi della stessa specie in una molecola biatomicauna molecola biatomica
aumenta
Si occupa unSi occupa unguscio guscio orbitalicoorbitalicocon numero con numero quanticoquanticoprincipale n principale n maggioremaggioree quindi più e quindi più voluminosovoluminoso
DIMENSIONI ATOMICHEDIMENSIONI ATOMICHEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAELETTRONEGATIVITA’ELETTRONEGATIVITA’
ENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONE
Energia necessaria per strappare ad un atomo uno dei suoi elettroni più esterni
Aumenta spostandosi Aumenta spostandosi
A + Energia ---------> A+ + e-
Aumenta spostandosi Aumenta spostandosi da sinistra verso da sinistra verso destra in un periodo, destra in un periodo, diminuisce scendendo diminuisce scendendo lungo un gruppo lungo un gruppo
DIMENSIONI ATOMICHEDIMENSIONI ATOMICHEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAELETTRONEGATIVITA’ELETTRONEGATIVITA’
AFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICA
Energia liberata per acquisire un elettrone da parte di un atomo neutro Energia liberata per acquisire un elettrone da parte di un atomo neutro
A + eA + e-- --------------------> A> A-- + + EnergiaEnergia
Aumenta spostandosi Aumenta spostandosi da sinistra verso da sinistra verso destra in un periodo, destra in un periodo, diminuisce scendendo diminuisce scendendo lungo un gruppo lungo un gruppo
DIMENSIONI ATOMICHEDIMENSIONI ATOMICHEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONEAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAAFFINITA’ ELETTRONICAELETTRONEGATIVITA’ELETTRONEGATIVITA’
ELETTRONEGATIVITA’
Nel legame chimico due atomi mettono in Nel legame chimico due atomi mettono in compartecipazione gli elettroni degli orbitali compartecipazione gli elettroni degli orbitali più esterni, che iniziano ad orbitare intorno più esterni, che iniziano ad orbitare intorno ad entrambi i nucleiad entrambi i nuclei
L’L’ELETTRONEGATIVITA’ELETTRONEGATIVITA’ è la forza con cui gli atomi di un elemento attirano gli è la forza con cui gli atomi di un elemento attirano gli elettroni di legame (Definizione di PAULING)elettroni di legame (Definizione di PAULING)
Aumenta Aumenta spostandosi spostandosi spostandosi spostandosi da sinistra da sinistra verso destra verso destra in un in un periodo, periodo, diminuisce diminuisce scendendo scendendo lungo un lungo un gruppo gruppo
ELETTRONEGATIVITA’
Nel legame chimico due atomi mettono in Nel legame chimico due atomi mettono in compartecipazione gli elettroni degli orbitali compartecipazione gli elettroni degli orbitali più esterni, che iniziano ad orbitare intorno più esterni, che iniziano ad orbitare intorno ad entrambi i nucleiad entrambi i nuclei
L’L’ELETTRONEGATIVITA’ELETTRONEGATIVITA’ è la forza con cui gli atomi di un elemento attirano gli è la forza con cui gli atomi di un elemento attirano gli elettroni di legame (Definizione di PAULING) elettroni di legame (Definizione di PAULING)
Scala di PAULINGScala di PAULING
Numero atomico (Z): numero dei protoni presenti nel nucleo
Simbolo chimico
Massa Atomica: media ponderata dei pesi atomici di tutti gli isotopi dell’elemento
H1,008
1
XA
Z
numero di massa
numero atomico
simbolo 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
ISOTOPI DELL’IDROGENO
Alcuni isotopi sono stabili, altri ( i radioisotopi) sono instabili e
tendono alla stabilità emettendo radiazioni (αααα, ββββ o γγγγ)
disintegrandosi in elementi stabili.
1H1
2H13H1
stabili.
PESO ATOMICO PESO ATOMICO somma dei pesi dei protoni e dei neutroni presenti nel nucleo. somma dei pesi dei protoni e dei neutroni presenti nel nucleo.
DALTON o UNITA’ DI MASSA ATOMICA (uma)DALTON o UNITA’ DI MASSA ATOMICA (uma)
1/12 della massa dell’isotopo 1/12 della massa dell’isotopo 1212C = 1.6605 x 10C = 1.6605 x 10--2424 gg
1H1
2H13H1
Prozio Deuterio Trizio
Peso (g) 1,672 x 10-24 3,346 x10-24 5,02 x 10-24
H1,008
1
Peso (g) 1,672 x 10 3,346 x10 5,02 x 10
Peso atomico (uma) 1,007 2,01 3,02
Abbondanza relativa 99,985 % 0,015 % ≈ 10-5 %
MASSA ATOMICAMASSA ATOMICA
1,007 x 99,9851,007 x 99,985 ++ 2,01 x 0,0152,01 x 0,015 ++ 3,02 x 103,02 x 10--55
100 100 100100 100 100
Massa AtomicaMassa Atomica: : media ponderatamedia ponderata dei pesi atomici di dei pesi atomici di tutti gli isotopi dell’elementotutti gli isotopi dell’elemento
MOLEMOLEQuantità espressa in Quantità espressa in grammigrammi pari al peso molecolare della pari al peso molecolare della sostanza (atomo o molecola) espressa in unità di massa sostanza (atomo o molecola) espressa in unità di massa
atomica.atomica.
Es. NaCl (cloruro di sodio) P.A. Na : 22.99 dP.A. Cl : 35.45 d
P.M. NaCl : 58.44 d 1 mole di NaCl 58.44 g
PESO MOLECOLAREPESO MOLECOLAREsomma delle masse atomiche degli atomi che costituiscono la molecola somma delle masse atomiche degli atomi che costituiscono la molecola
m (g)
P.M. (g/mole)n (moli) =
Una mole di una qualsiasi sostanza contiene lo stesso numero di particelle , detto numero di Avogadro : N = 6.023 x 1023
Il Il NUMERO DI MOLINUMERO DI MOLI contenuto in una nota massa di una contenuto in una nota massa di una sostanzapuò essere calcolato dalla seguente relazione :sostanzapuò essere calcolato dalla seguente relazione :
Problema : dati 233.76 g di NaCl n (moli) ? numero di molecole ?
233.76n (moli) =
m (g)
P.M. (g/mole)n (moli) =
233.76
58.44
= 4n (moli) = ; numero di molecole : 4 x N = 24 x1023 = 2.4 x1024Risposta :
IN CONDIZIONI NORMALI (0IN CONDIZIONI NORMALI (0°°C e 1 atm) C e 1 atm) UNA MOLE DI QUALSIASI GAS OCCUPA UNA MOLE DI QUALSIASI GAS OCCUPA
UN VOLUME DI 22,4 LITRIUN VOLUME DI 22,4 LITRI
LEGGE DI AVOGADROLEGGE DI AVOGADROA parità di condizioni di pressione e temperatura, volumi uguali di gas diversi 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)contengono un ugual numero di molecole (e quindi un ugual numero di moli)
UN VOLUME DI 22,4 LITRIUN VOLUME DI 22,4 LITRI
88g di CO2 a 0°C e 1 atm occupano il volume di 44,8 litri. Quale volume occupano nelle stesse condizioni 32 g di metano (CH4)?
n. moli in 88 gr di CO2
P.A.(C): 12
n. moli in 32 gr di CH4
P.A.(O): 16
P.M.(CO ): 44
P.A.(C): 12
P.A.(H): 1
P.M.(CH ): 16
DOMANDADOMANDA
P.M.(CO2): 44
m (g)
P.M. (g/mole)n (moli) =
n. moli= 88 g = 2
44
P.M.(CH4): 16
n. moli= 32 g = 2
16
RISPOSTA: RISPOSTA: 44,8 litri44,8 litri