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Questo materiale è inteso UNICAMENTE per lo studio PERSONALE dello studente del Corso di Laurea di Medicina e Chirurgia. Ogni altro uso (commercializzazione,

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1 Questo materiale è inteso UNICAMENTE per lo studio PERSONALE dello studente del Corso di Laurea di Medicina e Chirurgia. Ogni altro uso (commercializzazione, cessione ad altri, etc.) È IMPROPRIO

2 E definito come la carica che ogni atomo avrebbe in un composto se tutti i legami fossero di tipo ionico, cioè, in altre parole, se tutti gli elettroni impegnati nei legami andassero allelemento più elettronegativo. NUMERO DI OSSIDAZIONE NUMERO DI OSSIDAZIONE (n. ox) In un composto ionico il numero di ossidazione degli ioni che lo formano è uguale, per numero e per segno, alla loro carica. Il segno è determinato dal senso di trasferimento della carica negativa, stabilito in base ai valori di elettronegatività (= Lelemento più elettronegativo prende elettroni, quello meno elettronegativo li cede).

3 H Cl elettronegatività cessione di un elettrone dallidrogeno al cloro (nella realtà non è cessione di un elettrone, ma di una frazione di carica dellelettrone) H + Cl – n. ox idrogeno = +1 n. ox cloro = -1 H Cl + - ESEMPI Ogni atomo di cloro acquista un elettrone dal carbonio n. ox cloro = -1 n. ox carbonio = +4 Cl C

4 H Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra BC OF Al Ga In Tl Si Ge Sn Pb N PSCl As Se Br Sb Te I BiPo At Elementi di transizione Sostanze elementari a carattere: Molecolare Covalente Molecolare metallico I II III IV V VI VII SOSTANZE ELEMENTARI Metallico O

5 H Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra BC OF Al Ga In Tl Si Ge Sn Pb N PSCl As Se Br Sb Te I BiPo At Elementi di transizione I II III IV V VI VII SOSTANZE ELEMENTARI O N.B. molecolari! H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2 P 4, S 8

6 P4P4 S8S8

7 H Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra BC OF Al Ga In Tl Si Ge Sn Pb N PSCl As Se Br Sb Te I BiPo At Elementi di transizione Covalente I II III IV V VI VII SOSTANZE ELEMENTARI O Es. carbonio (grafite e diamante)

8 sp 3 sp 2 Sono SOLIDI COVALENTI

9 METALLI DI TRANSIZIONE sono localizzabili fra il II e il III gruppo, a partire dal periodo 4 I IIIIIIVVIVVII VIII Lantanidi Attinidi

10 Perché studiare i metalli di transizione? Composizione del corpo umano la loro eliminazione dalla dieta provoca gravi alterazioni del metabolismo, talvolta letali 99.3% H (63%) O (25.5%) C (9.3%) N (1.5%) Elementi essenziali (0.5%)

11 99.3% H (63%) O (25.5%) C (9.3%) N (1.5%) Elementi essenziali (0.5%) Ca, P, K, S, Cl, Na, Fe, Mg < 0.01% : Mn, Co, Cu, Zn, Mo, V, Cr, Ni, F, I, Si, Se, As

12

13 I IIIIIIVVIVVII VIII Lantanidi Attinidi 3d 4d 5d 4f 5f [Ar ](4s) 2 (3d) 1÷10 [Kr ](5s) 2 (4d) 1÷10 [Xe ](6s) 2 (5d) 1÷10 [Xe](6s) 2 (5d) 1 (4f) 1-14 [Rn](7s) 2 (6d) 1 (5f) 1-14

14 I IIIIIIVVIVVII VIII Lantanidi Attinidi 3d [Ar](4s) 2 (3d) 1÷10 [Kr](5s) 2 (4d) 1÷10 [Xe](6s) 2 (5d) 1÷10 Prima serie di transizione

15 Nel progressivo riempimento degli orbitali, lelettrone va ad occupare lorbitale a più bassa energia tra quelli disponibili 3d 4s 4d 5d 5s 6s 1s 2s 3s 2p 5p 4p 3p 6p 6d 4f 5f 7s 7p 6s6p6d 5s5p5d5f 4s4p4d4f 3s3p3d 2s2p 1s CONFIGURAZIONE ELETTRONICA FONDAMENTALE

16 3d 4s 4d 5d 5s 6s 1s 2s 3s 2p 5p 4p 3p 6p 6d 4f 5f 7s [Ar](4s) 2 (3d) 1÷10 Prima serie di transizione In un atomo vuoto gli orbitali 4s hanno energia più bassa dei 3d.

17 [Ar](4s) 2 (3d) 1÷10 Prima serie di transizione In un atomo vuoto gli orbitali 4s hanno energia più bassa dei 3d. Una volta che gli elettroni sono negli orbitali, lordine dei livelli energetici cambia Gli orbitali 4s diventano quelli più esterni e a più alta energia [Ar] (3d) 1÷10 (4s) 2

18 Gli orbitali 4s diventano quelli più esterni e a più alta energia [Ar] (3d) 1÷10 (4s) 2 Conseguenza importante: quando si forma uno ione gli elettroni 4s sono quelli persi per primi. Esempi: Co: [Ar] 3d 7 4s 2 Co 2+ : [Ar] 3d 7 Fe: [Ar] 3d 6 4s 2 Fe 3+ : [Ar] 3d 5

19 Gli elementi di transizione sono accomunati da alcune proprietà chimico-fisiche: 1. Sono tutti dei METALLI Metalli Buoni conduttori di calore ed elettricità Duttili e malleabili Lucenti Solidi a temp. amb. e bassa volatilità (eccez. mercurio) Alta temperatura di fusione

20 .. 2. Di norma hanno la possibilità di assumere molti stati di ossidazione Fino al Mn il più alto numero di ossidazione corrisponde al gruppo di appartenenza III B IV B V B VI BVII B VIII B I B II B = numeri di ossidazione più frequenti

21 PERCHE? Piccole differenze di energia tra gli elettroni del livello ns e quelli del livello (n-1)d (quindi tra quelli del livello 3d e 4s, 4d e 5s, 5d e 6s). 3d 4s 4d 5d 5s 6s ioni contenenti metalli di transizione sono spesso colorati

22 IONICI ai più bassi stati di ossidazione (es. Cr 3+, Mn 2+, Fe 3+, Fe 2+ ) COVALENTI ai più elevati (CrO 4 2 –, MnO 4 –, FeO 4 2 – ) legami covalenti metallo-ossigeno comportamento METALLICO (IONI) ai più bassi stati di ossidazione comportamento NONMETALLICO (LEGAMI COVALENTI) ai più elevati stati di ossidazione comportamento ANFOTERO agli stati di ossidazione intermedi N.B. a grandi linee! La rimozione o lo spostamento dei successivi elettroni di uno stesso atomo richiede energie sempre maggiori perché aumenta lenergia di separazione di carica

23 Composti tipici del CROMO +6 CrO 3 (anidride cromica o triossido di cromo) CrO 4 2 – (ione cromato) Cr 2 O 7 2 – (ione bicromato o dicromato) +3Cr 2 O 3 (ossido cromico) Cr 3+ (ione cromico) CrO 2 – (ione cromito) +2Cr 2+ (ione cromoso) CrO (ossido cromoso) 0Cr ambiente acido ambiente basico proprietà acide proprietà anfotere proprietà basiche

24 Composti tipici del MANGANESE +7 Mn 2 O 7 (anidride permanganica) MnO 4 – (ione permanganato) +6 MnO 4 2 – (ione manganato) +4MnO 2 (biossido di manganese) +3Mn 2 O 3 (ossido manganico) Mn 3+ (ione manganico) +2Mn 2+ (ione manganoso) 0Mn

25 Composti tipici di RAME, ARGENTO e ORO +3 AuCl 4 – +2Cu 2 + sali rameici CuO +1Cu 2 OAg 2 O Ag + CuCl sali rameosi AgClAuCl 0CuAgAu

26 Composti tipici di ZINCO, CADMIO e MERCURIO +2 ZnOCdOHgO Zn 2 + Cd 2 + Hg 2 + ZnO 2 2 – +1Hg 2 Cl 2 Hg ZnCdHg comportamento anfotero

27 3. Lelevato campo elettrico degli ioni e la presenza di orbitali d di valenza incompleti impartiscono agli ioni degli elementi di transizione la capacità di dar luogo alla formazione di una particolare classe di composti: composti di coordinazione o ioni complessi soluzione acquosa di CuSO 4 soluzione acquosa di NH 3 Masterton – Slowinski – Stanitski Principi di Chimica, Piccin Ed.

28 ACIDI E BASI (teoria di Arrhenius) Si definisce acido una sostanza che, dissociandosi, libera ioni H + Si definisce base una sostanza che, dissociandosi, libera ioni OH - ACIDI E BASI (teoria di Brønsted-Lowry) Si definisce acido una sostanza che, dissociandosi, libera ioni H + Si definisce base una sostanza che è in grado di legarsi ad uno ione H +, formando un legame dativo

29 2s 1 1s 1 Li H = 2.20 Li Na K Rb Cs = 0.98 = 0.93 = 0.82 = 0.79 Li + H-H- 1s 2 LiH Li + + H - H - + H 2 O H 2 + OH - idruro di litio Lo ione H - è una base N.B. n.ox H è -1 IDRURI: composti binari con lidrogeno I gruppo (metalli alcalini)

30 IDRURI: composti binari con lidrogeno II gruppo (metalli alcalino-terrosi) 1s 1 H = 2.20 Be Mg Ca Sr Ba = 1.57 = 1.31 = 1.00 = 0.95 = 0.89 N.B. n.ox H è -1 Be E 2s 2p promozione e - C.E.V. Be E 2s 2p ibridizzazione sp 2orbitali degeneri H Be H molecola lineare idruro di berillio

31 IDRURI: composti binari con lidrogeno II gruppo (metalli alcalino-terrosi) Be Mg Ca Sr Ba = 1.57 = 1.31 = 1.00 = 0.95 = 0.89 N.B. n.ox H è -1 Ca E 4s 4p Ca 2+ E 4s 4p 2 atomi di H 2H - 1s 2 H-H- CaH 2 Ca H - idruro di calcio

32 IDRURI: composti binari con lidrogeno III gruppo B Al Ga In Tl = 2.04 = 1.61 = 1.81 = 1.78 = s 1 H = 2.20 promozione e - C.E.V. B 2s 2p Geometria trigonale planare B E 2s 2p B H H H ibridizzazione sp 2 3 orbitali degeneri idruro di boro

33 IDRURI: composti binari con lidrogeno IV gruppo C Si Ge Sn Pb = 2.55 = 1.90 = 2.01 = 1.96 = s 1 H = 2.20 promozione e - C.E.V. C 2s 2p Geometria tetraedrica C E 2s 2p ibridizzazione sp 3 4 orbitali degeneri

34 IDRURI: composti binari con lidrogeno V gruppo N P As Sb = 3.04 = 2.19 = 2.18 = s 1 H = 2.20 Piramide trigonale N E 2s 2p NH 3, PH 3 etc. NH 3 è una base (debole) ibridizzazione sp 3 4 orbitali degeneri

35 IDRURI: composti binari con lidrogeno VI gruppo O S Se Te = 3.44 = 2.58 = s 1 H = 2.20 Molecola angolare O E 2s 2p ibridizzazione sp 3 4 orbitali degeneri

36 Gli idruri del VII gruppo si chiamano acidi alogenidrici (IDRACIDI) VII gruppo F Cl Br I = 3.98 = 3.16 = 2.96 = s 1 H = 2.20 F E 2s 2p FH HF HCl HBr HI acido fluoridrico acido cloridrico acido bromidrico acido iodidrico

37 HF HCl HBr HI acido debole (legami a idrogeno) acidi forti HF HCl HBr HI acido fluoridrico acido cloridrico acido bromidrico acido iodidrico F - Cl - Br - I - fluoruro cloruro bromuro ioduro HCl H + + Cl -


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