LEGAME CHIMICO DELLA MATERIA

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LEGAME CHIMICO

DELLA MATERIA

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PROPRIETÀ ATOMICA E LEGAMI CHIMICI

Sono le proprietà degli atomi che determinano la possibilità di formare legami chimici.

ESEMPIO

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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).

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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).

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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

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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

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Proprietà

Bisogna considerare rilevanti:

- Legge di Coulomb:

Forza elettrostatica ∝ 𝑐𝑎𝑟𝑖𝑐𝑎 1 𝑥 𝑐𝑎𝑟𝑖𝑐𝑎 2 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑧𝑎²

- 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?

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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 H₂.

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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.

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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.

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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

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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

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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.

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ELETTRONEGATIVITÀ: capacità relativa di un atomo di attrarre gli elettroni condivisi.

Elettronegatività = 𝑎𝑓𝑓𝑖𝑛𝑖𝑡à 𝑒𝑙𝑒𝑡𝑡𝑟𝑜𝑛𝑖𝑐𝑎+𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑑𝑖 𝑖𝑜𝑛𝑖𝑧𝑧𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒 2

I valori ottenuti sono compresi tra 0,7 e 4.

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• 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-.

TIPOLOGIA del legame covalente:

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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.

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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.

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Proprietà dei metalli:

• Regolarità:

• Mobilità degli elettroni:

• Buoni conduttori di elettricità

• Buoni conduttori di calore

• Alte temperature di fusione

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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

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Ione-dipolo

Questo tipo di interazione si ha quando un composto ionico si scioglie in acqua.

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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.

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LEGAME IDROGENO

Si tratta comunque di un’interazione dipolo- dipolo 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.

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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).

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STECHIOMETRIA: relazioni quantità-massa- numero.

MOLE: quantità di sostanza di un sistema che contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi in

0.012 kg di carbonio-12 (

¹²

C). Si tratta del NUMERO DI AVOGADRO (N

₀

).

Quindi:

1 mol contiene 6,022 x 10

²³

entità

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- 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 O₂ ha una massa di 32,00 u e 1 mol di molecole di O₂ ha una massa di 32g.

- Massa molecolare: numericamente uguale alla massa di 1 mol del composto espresso in grammi.

Es. 1 molecola di H₂O ha una massa di 18,02u e 1 mol di H₂O (6,022x10²³molecole) ha una massa di 18,02g.

1 unità formula di NaCl ha una massa di 58,44u e 1 mol di NaCl (6,022x10²³molecole) ha una massa di 58,44 g.

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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

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