capitolo 2 - tutte le soluzioni

CAPITOLO 2 – Struttura e legami degli atomi
PROBLEMI
Problemi di conoscenza e comprensione
2.1
Come hanno fatto i ricercatori a scoprire che gli stessi atomi sono composti da particelle più piccole?
2.2
Come è stata verificata l’esistenza degli elettroni? Discutere le caratteristiche degli elettroni.
2.3
Una mole di atomi di ferro ha una massa di 55.85 g. Senza calcoli, determinare la massa in AMU di un
atomo di ferro.
2.4
Definire (a) numero atomico, (b) massa atomica, (c) unità di massa atomica (amu), (d) numero di
massa, (e) isotopi, (f) mole, (g) massa atomica relativa, (h) massa media atomica relativa, (i) il numero
di Avogadro.
2.5
Spiegare la legge della periodicità chimica.
2.6
Qual è la natura della luce visibile? Come viene liberata e trasmessa l’energia nella luce visibile?
2.7
Descrivere il modello di Bohr per l’atomo di idrogeno. Quali sono i principali difetti del modello di
Bohr?
2.8
Descrivere il principio dell’incertezza. Come questo modello contraddice il modello di Bohr per
l’atomo?
2.9
Descrivere i seguenti termini (fornire un grafico per ciascuno): (a) diagramma della densità
elettronica, (b) orbitale, (c) rappresentazione della superficie di bordo, (d) probabilità di raggio.
2.10 Spiegare il principio di esclusione di Pauli.
2.11 Descrivere (a) l’effetto di carica del nucleo, (b) l’effetto di schermatura negli atomi multi-elettronici.
2.12 Descrivere i seguenti termini: (a) raggio metallico, (b) raggio covalente, (c) energia di prima
ionizzazione, (d) energia di seconda ionizzazione, (e) numero di ossidazione, (f) affinità elettronica, (g)
metalli, (h) non metalli, (i) metalloidi, (j) elettronegatività.
2.13 Confrontare i tre legami primari in dettaglio (disegnare uno schema per ciascuno). Spiegare la driving
force nella formulazione di questi legami o, in altre parole, perché gli atomi tendono a legarsi tra loro?
2.14 Descrivere (a) legge di Hess, (b) energia di reticolo, (c) calore di formazione.
2.15 Descrivere i seguenti termini: (a) coppia condivisa, (b) ordine di legame, (c) energia di legame, (d)
lunghezza di legame, (e) legame covalente polare e non polare, (f) solido covalente.
2.16 Descrivere le proprietà (elettriche, meccaniche) dei materiali che sono esclusivamente composti da (a)
legami ionici, (b) legami covalenti, (c) legami metallici. Nominare un materiale per ciascuna tipologia.
2.17 Discutere le diverse tipologie di legami misti.
2.18 Definire i seguenti termini: (a) momento di dipolo, (b) dipolo fluttuante, (c) dipolo permanente, (d)
legami di Van der Waals, (e) legame idrogeno.
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Problemi di applicazioni e analisi
2.19 *Determinare la configurazione elettronica e il numero di gruppo dell’atomo nello stato base con il
seguente diagramma orbitale. Identificare l’elemento.
2.20 *Classificare i seguenti atomi (a) in ordine crescente di dimensione atomica, (b) in ordine decrescente
di energia di ionizzazione primaria. Utilizzare solo da tavola periodica per rispondere. Verificare le
risposte utilizzando le Fig. 2.1 e 2.6.
I. K, Ca, Ga
II. Ca, Sr, Ba
III. I, Xe, Cs
2.21 *Classificare i seguenti atomi legati covalentemente in accordo con il grado di polarità: C
C H; C Br.
N; C
C;
2.22 *Elencare il numero di atomi legati ad un atomo C che mostrano ibridizzazione sp3, sp2, sp. Per
ognuno mostrare la disposizione degli atomi nella molecola.
Problemi di sintesi e di valutazione
2.23 *Il punto di fusione del potassio metallico è 63.5°C, mentre quello del titanio è 1660°C. Quale
spiegazione può essere data per questa grande differenza nelle temperature di fusione?
2.24 *Dopo ionizzazione, perché lo ione sodio è più piccolo dell’atomo di sodio? Dopo ionizzazione perché
lo ione cloro è più grande dell’atomo di cloro?
2.25 La grafite e il diamante sono entrambi fatti da atomi di carbonio. (a) Elencare alcune delle
caratteristiche fisiche di ciascuno. (b) Fornire una applicazione per la grafite ed una per il diamante. (c)
Se entrambi i materiali sono fatti di carbonio, perché esiste una tale differenza tra le loro proprietà?
2.26 Come può essere spiegata l’elevata conducibilità elettrica e termica dei metalli dal modello di “nube
elettronica” del legame metallico? e la duttilità?
2.27 *Descrivere il legame dipolo fluttuante tra atomi del gas nobile neon (Ne). Tra i gas nobili cripto (Kr) e
xeno (Xe), quale dei due ci si aspetterebbe avere il legame dipolo più resistente e perché?
2.28 *L’acciaio inossidabile è un metallo resistente alla corrosione perché contiene una grande quantità di
cromo. Come protegge il cromo dalla corrosione?
2.29 I robot sono utilizzati nell’industria dell’automobile per unire due componenti in posizione specifiche.
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Per questo, la posizione finale del braccio deve essere accuratamente determinata per unire i
componenti nella posizione precisa. (a) Nel selezionare il materiale per la produzione di questi bracci
del robot, quali fattori vanno considerati? (b) Selezionare un materiale adeguato per questa
applicazione.
2.30 Una determinata applicazione richiede un materiale che sia elettricamente non conduttivo (isolante),
estremamente rigido e leggero. (a) In quale classe di materiali svolgereste la vostra ricerca? (b)
Spiegare la vostra risposta da un punto di vista di legami atomici/molecolari.
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