1° Capitolo: Atomo, molecole isotopi e legami
DEFINIZIONI:
ATOMO = è la più piccola parte di un elemento che ne conserva tutte le
caratteristiche chimico-fisiche.
ELEMENTO= insieme di atomi con le stesse caratteristiche chimico-fisiche
MOLECOLA = è la più piccola parte di una sostanza,ne conserva le sue
caratteristiche ed è costituita dall’unione di atomi uguali o diversi. Una molecola
può essere trasformata mediante reazioni chimiche
Una reazione chimica è un processo nel corso del quale le sostanze subiscono una
modificazione della loro composizione chimica trasformandosi in sostanze
differenti
Atomo
Gli studi della struttura dell'atomo attraverso le successive tappe dei diversi
modelli atomici hanno condotto a mettere appunto l'attuale concezione quantomeccanica dell'atomo.
Riassumendo brevemente le conclusioni possiamo dire:
a. l'atomo di un elemento è formato d un nucleo centrale contenente protoni
(di carica positiva), e da neutroni (privi di carica)
b. a determinate distanze crescenti dal nucleo corrispondono determinati livelli
energetici in cui gli elettroni sono distribuiti;
c. vi sono zone dello spazio circostante il nucleo, appartenenti ai vari livelli
energetici, in cui c'è la massima probabilità di trovare gli elettroni, tali
zone sono dette orbitali atomici
d. negli atomi dei vari elementi il numero dei protoni( che è uguale a quello
degli elettroni) è detto numero atomico (Z). La somma dei protoni e dei
neutroni viene definito numero di massa (A);
e. esistono atomi aventi uguale numero atomico Z ma diverso numero di massa
A ( perché possiedono un diverso numero di neutroni). Tali atomi sono
isotopi di uno stesso elemento;
f. le proprietà chimiche di un elemento dipendono principalmente dal numero
atomico Z . Esso corrisponde al numero di elettroni che sono sistemati nei
diversi orbitali atomici, raggruppati nei vari livelli energetici.
L’atomo è composto da:
-NUCLEO
-PARTE ESTERNA
Elettroni(-)
Protoni(+)
PROTONI
ELETTRONI
Attrazione elettrostatica
I livelli energetici vengono riempiti dagli elettroni a partire dal livello più basso, e
ogni livello viene occupato fino alla sua massima capacità, prima che venga
impegnato il livello successivo a maggiore energia,
Il livello più esterno di un atomo è sempre quello più energetico,
Dal numero di elettroni del livello più esterno dipende la sua stabilità e tale
numero è di solito uguale ad 8, infatti tutti gli atomi tendono ad avere 8
elettroni nell’orbitale più esterno (regola dell’ottetto elettronico) .
L’Idrogeno fa eccezione in quanto per essere stabile deve avere solo 2 elettroni
nel livello più esterno. Gli atomi per raggiungere l’ottetto tendono a legarsi tra
loro cedendo, acquistando o mettendo in comune elettroni esterni. L’unione di 2 o
più atomi costituisce la molecola.
ISOTOPI
Gli isotopi sono atomi che appartengono allo stesso elemento chimico, quindi con le
stesse proprietà chimico-fisiche, ma con diverso peso atomico ( o numero di
massa ); quindi essi si differenziano esclusivamente per il numero di neutroni.
ES.: Isotopi d’ idrogeno :
1) Prozio: 1 elettrone, 1 protone;
2)Deuterio: 1 elettrone, 1 protone, 1 neutrone;
3)Tritio: 1 elettrone, 1 protone, 2 neutroni.
LEGAMI:
I legami si dividono in:
1. Intermolecolari:
a. Legame idrogeno
b. Legame ione-dipolo
c. Legame dipolo-dipolo
Ione=atomo che perde o acquista un elettrone quando lo perde diventa uno ione
positivo (I+) detto catione quando lo acquista diventa uno ione negativo (I-)
detto anione.
2.Intramolecolari:
a.legame covalente puro o omopolare
b. legame covalente polare
c. legame ionico
d. legame dativo
IL LEGAME COVALENTE:
Si stabilisce tra atomi che mettono in comune elettroni esterni per giungere
all’ottetto elettronico o, nel caso dell’idrogeno, al doppietto elettronico.
1.legame covalente omopolare o puro:
In questo tipo di legame, gli atomi sono uguali tra loro, quindi condividono
equamente gli elettroni e non si avranno separazioni di cariche; es. la molecola
dell’idrogeno è costituita da 2 atomi di H, ciascuno ha solo 1 solo elettrone e per
giungere alla stabilità mettono in comune i loro elettroni cosí facendo giungono
alla configurazione stabile di 2 elettroni.
H.+H.
H:H=H2
Il puntino rappresenta l’elettrone che si deve condividere
Dalla reazione di formazione della molecola di idrogeno H2 si puó vedere la sua
assoluta neutralità
2.legame covalente polare
In questo secondo tipo di legame gli atomi in questione sono diversi ed hanno una
leggera differenza di elettronegatività (l’ elettronegatività è la capacità di un
atomo di attrarre elettroni di legame) per cui gli elettroni messi in comune
saranno spostati verso l’atomo più elettronegativo e si otterrà una molecola detta
dipolo per la presenza di un parziale polo positivo ed uno parziale negativo. Es:
H.+.F
H+ :F- =H+ F-
Il puntino rappresenta l’elettrone che si deve condividere
Dalla reazione di formazione della molecola di acido fluoridrico HF si puó notare
come la parziale carica negativa sia localizzata sul fluoro F (atomo più
elettronegativo) e la parziale carica positiva sull’idrogeno H che è l’atomo meno
elettronegativo.
LEGAME IDROGENO
Prendiamo come esempio due molecole d’acqua:
Il legame idrogeno è un legame che si stabilisce tra la parte parzialmente
positiva dell’ idrogeno ( legato all’ossigeno con un legame covalente polare nella
molecola dell’ acqua) e la parte parzialmente negativa dell’ ossigeno appartenente
alla molecola adiacente.
Nell’ ambito di queste due molecole, l’ idrogeno funge da ponte che collega due
atomi di ossigeno di cui, con uno è legato covalentemente e con l’ altro per
semplice attrazione elettrostatica.
Il legame è simboleggiato ---------è un legame debole ed è anche chiamato
legame della vita in quanto si trova in molte molecole biologiche.
Parzialmente + =
Parzialmente - =
H
O
H
H -------- O
H
IL LEGAME IONICO:
si stabilisce tra metalli e non metalli, quindi tra elementi con un’alta differenza
di elettronegatività. Per completare l’ottetto, l’atomo più forte strapperà un
elettrone all’atomo più debole, così facendo, il più forte, avendo acquistato un
elettrone, completerà l’ ottetto ed avrà carica negativa (anione), il più debole,
cedendolo, scoprirà l’ ottetto completo ed avrà carica positiva (catione). Es: nella
formazione del cloruro di sodio NaCl (sale da cucina) il sodio Na ha 11 elettroni e
il cloro Cl 17; il sodio cede l’ elettrone dell’ ultimo livello al cloro che completerà
l’ottetto, in questo modo il sodio sarà il catione Na + e il cloro sarà l’anione Cl-.
Tra i due atomi, si stabilirà così un legame elettrostatico, detto ionico. Na+---Cl-= NaCl
Legame dativo:
Nella formazione del legame dativo si ha sempre un atomo datore ed un atomo
accettore, il datore mette a disposizione uno o più doppietti elettronici
all’accettore. Questo legame avviene quando in una molecola, oltre agli elettroni di
legame, ci sono altri doppietti elettronici esterni non condivisi e tramite questi, si
possono formare legami con altri atomi o ioni aventi un’ orbitale vuoto Es: l’azoto
N ha cinque elettroni esterni, tre dei quali, nell’Ammoniaca NH3, sono uniti con
l’idrogeno attraverso 3 legami covalenti polari. Il doppietto libero può essere
ceduto ad un idrogeno ionizzato H+ e la molecola che risulterà sarà lo ione
ammonio NH4+ in questo caso l’azoto è l’atomo datore l’idrogeno l’atomo accettore.
