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Lezione 2: Struttura Atomica e Legami Atomici 21-10-2010.

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Presentazione sul tema: "Lezione 2: Struttura Atomica e Legami Atomici 21-10-2010."— Transcript della presentazione:

1 Lezione 2: Struttura Atomica e Legami Atomici

2 Sommario Elementi costitutivi di un atomo; Definizione delle grandezze dinteresse; Struttura dellatomo: Bohr vs Teoria Quantistica; Elettroni di valenza; La Tavola Periodica; Legami Atomici Primari; Legami Atomici Secondari; Effetto dei legami sulle proprietà dei materiali. 2

3 Elementi costitutivi di un atomo Gli elementi costitutivi di un atomo sono: 3

4 Definizione delle grandezze dinteresse Numero Atomico (Z): numero di protoni nel nucleo atomico Massa Atomica (A): somma delle masse dei protoni e neutroni che costituiscono il nucleo. Isotopo: atomi di alcuni elementi che differiscono per la massa atomica in quanto i neutroni presenti nel nucleo possono differire da atomo ad atomo per lo stesso elemento (es. isotopi dellossigeno 16 8 O, 17 8 O e 18 8 ° 8=numero atomico; 16,17,18 numero di massa). Unità di Massa Atomica (UMA): 1/12 della massa (in grammi) del 12 C Peso Atomico: peso di 6.023x10 23 molecole o atomi in gr/mole---> corrisponde al valore mediato delle masse atomiche degli isotopi naturali 4

5 Alcuni esempi di valori per le grandezze di riferimento Una grammomole o mole di un elemento esprime la quantità di tale elemento avente una massa, espressa in grammi, pari alla massa atomica molare relativa di quellelemento. Es. Lalluminio (Al) ha una massa atomica pari a gr/mole. Quindi 1 gr/mole di alluminio pesa gr e contiene 6.023x10 23 atomi. 5

6 Struttura dellatomo: Bohr vs Teoria Quantistica Nel modello di Bohr lelettrone si comporta come una particella. Nella teoria quantistica lelettrone si comporta come onda. Nella teoria quantistica si introduce il concetto di probabilità. 6 Modello di Bohr

7 I numeri quantici – Numero QuanticoDesignazione n = principale (livello energetico)K, L, M, N, O (1, 2, 3, etc.) l = azimutales, p, d, f (0, 1, 2, 3,…, n -1) m l = magnetico1, 3, 5, 7 (- l : + l ) m s = spin½, -½ 7

8 Le energie relative degli elettroni per i diversi valori di numeri quantici 8

9 La struttura di alcuni elementi 9

10 Elettroni di valenza e configurazione elettronica Configurazione STABILE: se il guscio esterno è completamente riempito Configurazione NON STABILE: se il guscio esterno non è completamente riempito 10

11 La tavola periodica 11 Colonne: Struttura di valenza simili Elementi più elettronegativi: Tendono a cedere elettroni Caricandosi positivamente (Cationi). Elementi più elettronegativi: Tendono ad attrare elettroni Caricandosi negativamente (Anioni) Cedono 1e Cedono 2e Cedono 3e Gas nobili accettano 1eaccettano 2e O Se Te PoAt I Br He Ne Ar Kr Xe Rn F ClS LiBe H NaMg BaCs RaFr CaKSc SrRbY

12 La tavola periodica: valori di elettronegatività 12

13 Legami Atomici 13

14 Legami Atomici: rationale 14

15 Legami Atomici Primari Legame IONICO; Legame Metallico; Legame COVALENTE. 15

16 Legame Ionico 16 Legame ionico : Metallo + Non Metallo Cede ElettroniAccetta Elettroni Catione Anione

17 Legame Ionico: NaCl 17 Tra gli ioni si esercitano forze di Coloumb Energia di Attrazione Energia di Repulsione

18 Legame ionico altri esempi 18 NaCl MgO CaF 2 CsCl

19 Legame Ionico: Forza di legame e adirezionalità 19 Il legame ionico è ADIREZIONALE

20 Legame covalente Elettronegatività simili: condividono elettroni Legami determinati dalla valenza- orbitali s & p dominano il legame Esempi CH 4, H 2 20

21 Legame Covalente: singolo, doppio, triplo 21

22 Legame Covalente: energia di legame e direzionalità Il legame covalente è direzionale 22

23 Legame covalente: ibridizzazione 23 Struttura del diamanteStruttura del metano

24 Legame covalente: idrocarburi 24

25 % Carattere ionico 25

26 Legame Metallico Nel legame metallico gli elettroni di valenza sono delocalizzati su una nube elettronica condivisa da tutti gli atomi. Il legame può essere debole (es. mercurio, 68kJ/mol Tf=-39°C) o forte (Es. tungsteno, 850 kJ/mole Tf=3410°C) 26

27 Legame Metallico: energia di legame e direzionalità Il legame metallico è adirezionale 27

28 Legami Secondari 28

29 Legami secondari: Van der Walls 29 Dipoli Permanenti -Caso Generale: -ex: HCl liquido -ex: polimeri Dipoli fluttanti Nuvole elettroniche asimettriche +-+- HHHH H 2 H 2 ex: idrogeno liquido H 2 H Cl H +-+- secondary bonding I legami secondari originano dallinterazione tra dipoli

30 Legami secondari: legame idrogeno 30

31 Legami secondari 31

32 Legami Secondari: energie di legame Notare la differenza di energia di legame tra il legame idrogeno e i legami di van der Walls. 32

33 Legami atomici e proprietà 33

34 Energia di legame e temperatura di fusione 34 Bond length, r Bond energy, E o Melting Temperature, T m T m is larger if E o is larger. r o r Energy r larger T m smaller T m EoEo = bond energy Energy r o r unstretched length

35 Energia di legame e coefficiente di espansione termica 35 Coefficient of thermal expansion, ~ symmetry at r o is larger if E o is smaller. = (T 2 -T 1 ) L L o coeff. thermal expansion L length,L o unheated, T 1 heated, T 2 r o r larger smaller Energy unstretched length EoEo EoEo


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