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I legami chimici Prof.F.Tottola Quinta Ch C 2012-13.

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Presentazione sul tema: "I legami chimici Prof.F.Tottola Quinta Ch C 2012-13."— Transcript della presentazione:

1 I legami chimici Prof.F.Tottola Quinta Ch C

2 2 mappa Le proprietà periodiche Si è affermato che molte proprietà fisiche e chimiche degli elementi variano con gradualità nellambito di un periodo o di un gruppo. Di fatto, le informazioni relative al comportamento di un elemento si possono dedurre dalla posizione che esso occupa nella tavola periodica. In particolare, analizzeremo landamento del raggio atomico, dellenergia di ionizzazione, dellaffinità elettronica dellelettronegatività. Tutti questi parametri, nel loro insieme, indicano danno la misura della tendenza di un elemento a interagire con altri elementi per formare molecole. UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche

3 mappa Raggio atomico Molte delle proprietà periodiche degli elementi possono essere messe in relazione con le dimensioni dei loro atomi. Esse sono collegate alla disposizione degli elettroni che, a loro volta, risentono dellattrazione del nucleo. Si può immaginare che la disposizione del complesso degli elettroni attorno al nucleo sia tale da formare approssimativamente una sfera. Si può quindi considerare che la dimensione dellatomo sia in relazione diretta con la misura del suo raggio e proprio a questa ci si riferisce per stabilire la dimensione degli atomi dei diversi elementi nella tavola periodica. UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche

4 Per poter giustificare la variazione delle dimensioni dei raggi atomici degli elementi che si incontrano scendendo lungo un gruppo, si deve tener conto dei seguenti fattori: gli elettroni vanno a collocarsi in livelli a numero quantico principale sempre più alto, quindi più lontani dal nucleo; gli elettroni dei livelli più interni schermano sempre più la carica elettrica del nucleo che, pertanto, attrae meno gli elettroni più esterni. Quindi: 4 mappa Uno dei metodi utilizzati per determinare il raggio atomico consiste nel misurare la semidistanza tra i centri dei nuclei degli atomi di un elemento quando sono raggruppati in fase solida o quando formano una molecola biatomica. UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche n=1 n=2 n=3

5 Il risultato è che: Muovendosi invece allinterno di un periodo, si deve considerare che: gli elettroni aumentano di numero, ma rimangono sempre nello stesso livello di energia e quindi si collocano pressoché alla stessa distanza dal nucleo; laumento del numero di protoni comporta una attrazione via via crescente verso gli elettroni, che occupano sempre lo stesso livello, così che essi tendono ad avvicinarsi di più al nucleo. 5 mappa UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche Z=6Z=7 Z=8 Z=9

6 6 mappa UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche La diminuzione del raggio atomico è meno marcata e regolare nei blocchi d e f a causa della particolare forma dei corrispondenti orbitali.

7 7 mappa Energia di ionizzazione Come è noto, nucleo ed elettroni, avendo cariche opposte, si attraggono. Per staccare gli elettroni dallatomo è necessario vincere questa attrazione e quindi fornire energia. UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche Si dice anche che lenergia di ionizzazione aumenta a mano a mano che aumenta il numero di elettroni sul livello esterno. Latomo che perde uno o più elettroni, mentre mantiene inalterato il numero di protoni del nucleo, assume una o, rispettivamente, più cariche positive. Si forma, cioè, uno ione positivo, o catione.

8 8 mappa UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche Gli andamenti descritti possono essere messi in relazione con il valore del raggio atomico. Infatti, più gli elettroni sono lontani dal nucleo, minore sarà lenergia necessaria per distaccarli. Lenergia di ionizzazione è minima nei metalli alcalini, che danno facilmente ioni positivi, e massima nei gas rari.

9 9 mappa UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche Le dimensioni dei cationi che si formano sono inferiori a quelle dei rispettivi atomi poiché, oltre a mancare un elettrone, il nucleo esercita unattrazione maggiore su quelli che rimangono.

10 10 mappa Anche landamento dei raggi dei cationi mostra un comportamento periodico. UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche In realtà esistono eccezioni, dovute al fatto che sono più stabili le configurazioni con sottolivelli completamente occupati, seguite da quelle con sottolivelli semioccupati, mentre non presentano una particolare stabilità le configurazioni che sono diverse da queste.

11 11 mappa Affinità elettronica Quando un atomo, allo stato gassoso, acquisisce un elettrone, libera una certa quantità di energia. Il nuovo elettrone conferisce una carica negativa allatomo, che diviene così uno ione negativo o anione. UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche

12 12 mappa Laffinità elettronica è associabile alle dimensioni dellatomo: essa è tanto maggiore quanto più piccolo è il volume atomico. Quanto più piccolo infatti è latomo, tanto più vicino al nucleo si collocherà lelettrone acquisito e tanto maggiore sarà la quantità di energia liberata. Pertanto: UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche

13 13 mappa UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche Le dimensioni degli anioni sono maggiori di quelle dei rispettivi atomi, vista la presenza di un elettrone in eccesso non adeguatamente bilanciata dalla carica del nucleo.

14 14 mappa Anche landamento dei raggi degli anioni mostra un comportamento periodico. UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche

15 15 mappa Elettronegatività Abbiamo visto che lenergia di ionizzazione è relativa alla forza di attrazione esercitata da un nucleo verso i propri elettroni, mentre laffinità elettronica indica con quanta forza elettroni estranei possano essere attirati. Poiché gli atomi si uniscono utilizzando gli elettroni più esterni, detti perciò elettroni di legame, è importante conoscere la tendenza dei diversi elementi ad attrarli. Per indicare il potere di attrazione di un elemento nei confronti di elettroni di legame, si dovrà tener conto di entrambe le grandezze appena considerate (energia di ionizzazione e affinità elettronica) che, opportunamente combinate, danno lelettronegatività. UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche

16 16 mappa Tra i vari criteri utilizzati per calcolare lelettronegatività di un elemento, il più diffuso è quello proposto dal chimico statunitense Linus Pauling, che ha definito una scala arbitraria assegnando il valore minimo (0,7) al francio e il massimo (4) al fluoro. Con questo metodo non è calcolabile lelettronegatività dei gas nobili, per i quali si assume il valore 0. Poiché entrambe le proprietà che la determinano variano nello stesso modo: Per questo motivo gli elementi UD10 Tavola periodica Proprietà periodiche più elettronegativisi trovano a destra in alto e quelli meno elettronegativisi trovano a sinistra in basso.

17 17 mappa La classificazione degli elementi: metalli, non- metalli e semimetalli La tavola periodica è attraversata, in diagonale, da una linea a forma di scaletta: gli elementi alla sua sinistra sono detti metalli, quelli alla sua destra non-metalli. gli elementi che confinano con la linea di separazione sono i semimetalli. UD10 Tavola periodica Metalli/semi metalli/non metali HHe LiBeBCNOFNe NaMgAlSiPSClAr KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn FrRaAcRfDbSgBhHsMtDsUuuUub CePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu ThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr

18 18 mappa UD10 Tavola periodica Metalli/semi metalli/non metali I metalli sono gli elementi più abbondanti e, in condizioni normali, sono quasi tutti solidi. Hanno bassa elettronegatività e si trasformano facilmente in ioni positivi. Questa facilità a perdere elettroni è responsabile di molte delle loro caratteristiche, quali la conduzione della corrente e del calore e la tipica lucentezza.

19 19 mappa I non-metalli hanno caratteristiche esattamente opposte. Dotati di alta elettronegatività, divengono facilmente ioni negativi. Non conducono la corrente né il calore e non hanno la lucentezza tipica dei metalli. UD10 Tavola periodica Metalli/semi metalli/non metali zolfo selenio iodio Differenti forme di fosforo

20 20 mappa I semimetalli hanno caratteristiche intermedie. Di particolare importanza è la loro capacità di condurre la corrente solo in determinate condizioni: motivo per cui si dicono semiconduttori. UD10 Tavola periodica Metalli/semi metalli/non metali silicio antimonio germanio tellurio

21 21 mappa Le caratteristiche manifestate da metalli e da non-metalli dipendono dallelettronegatività che a sua volta dipende dalle altre proprietà periodiche, delle quali si è messa in evidenza la variazione graduale. Ciò spiega la graduale variazione del carattere metallico degli elementi nella tavola periodica: UD10 Tavola periodica Metalli/semi metalli/non metali


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