Chimica Inorganica e Laboratorio Università di Napoli “Federico II”

struttura della materia struttura dell’atomo atomo di Bohr dualismo onda-particella e principio di indeterminazione orbitali e n.q. per l’atomo di idrogeno atomi polielettronici tavola periodica proprietà periodiche legami chimici formule di Lewis geometria molecolare polarità Struttura della materia Struttura dell'atomo. L’atomo di Bohr. Dualismo onda-particella. Principio di indeterminazione. Orbitali e numeri quantici per l’atomo di idrogeno. Gli atomi polielettronici. La tavola periodica. Le proprietà periodiche. Legame ionico. Legame covalente. Numeri di ossidazione. Formule di Lewis. Geometria delle molecole: polarità.

struttura della materia struttura dell’atomo atomo di Bohr dualismo onda-particella e principio di indeterminazione orbitali e n.q. per l’atomo di idrogeno atomi polielettronici tavola periodica proprietà periodiche legami chimici formule di Lewis geometria molecolare polarità Albert Einstein Max Planck Ernest Rutherford Video 1 e 2

struttura della materia struttura dell’atomo atomo di Bohr dualismo onda-particella e principio di indeterminazione orbitali e n.q. per l’atomo di idrogeno atomi polielettronici tavola periodica proprietà periodiche legami chimici formule di Lewis geometria molecolare polarità Video 3

struttura della materia struttura dell’atomo atomo di Bohr dualismo onda-particella e principio di indeterminazione orbitali e n.q. per l’atomo di idrogeno atomi polielettronici tavola periodica proprietà periodiche legami chimici formule di Lewis geometria molecolare polarità Louis De Broglie Werner Heisenberg video 4

onde stazionarie lineari l multiplo di /2 qualcosa in più…sulle onde

onde stazionarie lineari l multiplo di /2 2  r 2 = 2 2  r 3 = 3 2  r 4 = 4 2  r 1 = onde stazionarie circolari 2  r multiplo di

2  r NON multiplo di 2  r 2 = 2 2  r 3 = 3 2  r 4 = 4 2  r 1 = onde stazionarie circolari qualcosa in più…sulle onde 2  r multiplo di

 r NON multiplo di 2  r 2 = 2 2  r 3 = 3 2  r 4 = 4 2  r 1 = onde stazionarie circolari qualcosa in più…sulle onde 2  r multiplo di

qualcosa in più…quantitativamente Calcolare la lunghezza d'onda di de Broglie della "particella" nei seguenti due casi: (a)una pallottola di 25 g che viaggia a 612 m/s (b)un elettrone (m= kg) che si muove a m/s.

qualcosa in più…quantitativamente La velocità di un elettrone in un atomo di idrogeno è pari a m. s -1 ±1%. Utilizzando il principio di indeterminazione, calcolare la minima incertezza nella posizione dell'elettrone. commento

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Dickerson, Richard E. and Gray, Harry B. and Haight, Gilbert P (1979) Chemical principles. Third edition. The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., Menlo Park, CA

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raggi atomici

Z eff

raggi atomici Z eff

raggi atomici Z eff

raggi atomici Z eff

raggi atomici He, Z=2 Li, Z=3Be, Z=4 B, Z= 5 C, Z= 6 N, Z= 7O, Z= 8F, Z= 9Ne, Z= 10 Z eff crescente

raggi atomici energia di ionizzazione

raggi atomici energia di ionizzazione affinità elettronica

raggi atomici energia di ionizzazione elettronegativitàaffinità elettronica

struttura della materia struttura dell’atomo atomo di Bohr dualismo onda-particella e principio di indeterminazione orbitali e n.q. per l’atomo di idrogeno atomi polielettronici tavola periodica proprietà periodiche legami chimici formule di Lewis geometria molecolare polarità Linus Pauling regola dell’ottetto Gilbert Lewis

regola dell’ottetto

?

? Video 6

Na, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 legame ionico

Na, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 legame ionico

Na, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Na +, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl -, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 X legame ionico

Na, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Na +, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl -, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 X Reazione esplosiva! legame ionico Video 7 e 8

Na, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Na +, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl -, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 X legame ionico Na Na + PI= 494 kJ/mol

Na, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Na +, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl -, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 X legame ionico Na Na + Cl Cl - PI= 494 kJ/mol AE= -349 kJ/mol PI + AE= +45 kJ/mol

Na, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Na +, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl -, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 X legame ionico Na Na + Cl Cl - PI= 494 kJ/mol AE= -349 kJ/mol PI + AE= +45 kJ/mol energia reticolare: -787kJ/mol PI + AE + ER = -742 kJ/mol!

legame ionico

O 2- S 2- Se 2- F-F- Mg 2+ Ca 2+ Sr 2+ Li + Na + Cl - Br - I-I- K+K+ Rb + 1A 2A6A 7A legame ionico

Cl - O 2- S 2- Se 2- F-F- Mg 2+ Ca 2+ Sr 2+ Li + Na + Cl - Br - I-I- K+K+ Rb + 1A 2A6A 7A LiCl Li + legame ionico

Cl - O 2- S 2- Se 2- F-F- Mg 2+ Ca 2+ Sr 2+ Li + Na + Cl - Br - I-I- K+K+ Rb + 1A 2A6A 7A CaCl 2 Cl - Ca 2+ legame ionico Video 9

legame covalente

distanza E

legame covalente distanza E

legame covalente distanza E HHH−H teoria del legame di valenza Video 10

legame covalente FH−FH 2s 2p F coppie solitarie

legame covalente OH−O−HH H FH−FH 2s 2p F 2s 2p O coppie solitarie

legame covalente OH−O−HH H NH−N−HH H H − H H−FFH 2s 2p F 2s 2p O 2s 2p N coppie solitarie

legame covalente OH−O−HH H NH−N−HH H H − H FH−FH 2s 2p F 2s 2p O 2s 2p N 2s 2p C coppie solitarie

legame covalente OH−O−HH H NH−N−HH H H − H FH−FH 2s 2p F 2s 2p O 2s 2p N 2s 2p C CH H H H H−C−H − H − H

legame covalente

?

legami  legami  ?

legame covalente legami  legami  legami doppi ?

legame covalente legami  legami  legami tripli ?

legame covalente polare momento di dipolo legame covalente Video 11

3s 3p S SH−S−HH H espansione dell’ottetto: legame covalente

espansione dell’ottetto: 3s 3p S 3d legame covalente

espansione dell’ottetto: 3s 3p S 3d SF 4 SF F F F F−S−FF−S−F − F − F legame covalente

espansione dell’ottetto: 3s 3p S 3d SF 6 S F F F F S − F − F F F F F F F legame covalente

elettron-deficienza: 2s 2p B legame covalente

elettron-deficienza: 2s 2p B BF F F F−B−FF−B−F − F legame covalente

struttura della materia struttura dell’atomo atomo di Bohr dualismo onda-particella e principio di indeterminazione orbitali e n.q. per l’atomo di idrogeno atomi polielettronici tavola periodica proprietà periodiche legami chimici formule di Lewis geometria molecolare polarità Lewis

1 “ Calcolare il numero totale di elettroni disponibili contando gli elettroni di valenza di tutti gli atomi, e tenendo conto dell’eventuale carica ” esempio: PF x7= 26 e - 2 “ Disporre i simboli chimici di ciascun atomo in modo che gli atomi periferici circondino l’atomo centrale ” 3 “ Unire l’atomo centrale con quelli periferici usando una coppia di elettroni ” formule di Lewis

4 “ Completare l’ottetto degli atomi periferici (tranne se sono H) ” esempio: PF 3 5 “ Confrontare il numero di elettroni disposti con quelli presenti nel bottino iniziale. Le coppie restanti vengono assegnate all’atomo centrale ” 6 “ Se l’atomo centrale ha completato l’ottetto, questa è una formula di Lewis valida! ” 26 – 24 = 2e - formule di Lewis

7 “ Se l’atomo centrale non ha completato l’ottetto, si fa un numero adeguati di doppi legami ” esempio: PF 3 altri esempi: CO 2 (contiene doppi legami) NH 4 + (catione) BF 4 - (anione) PF 5 (espansione ottetto) BF 3 (elettron-deficienza) HNO 2 (dove si mette l’H?) CO 3 2- (ibridi di risonanza) formule di Lewis

SI! Si muovono solo gli elettroni! ibridi di risonanza formule di Lewis

SI! Si muovono solo gli elettroni! ibridi di risonanza SI! Si muovono solo gli elettroni! formule di Lewis

SI! Si muovono solo gli elettroni! ibridi di risonanza SI! Si muovono solo gli elettroni! NO! Si è mosso un atomo! formule di Lewis

ibridi di risonanza Regole di stabilità 1 “ Maggior numero di cariche formali uguali a zero ” 2 “ Cariche formali negative sugli atomi più elettronegativi ” La carica formale è la carica attribuita a un atomo confrontando il suo patrimonio iniziale di elettroni con quello nella molecola. Per questo scopo, ciascuna coppia di legame è divisa tra i due atomi partner. formule di Lewis

ibridi di risonanza Regole di stabilità 1 “ Maggior numero di cariche formali uguali a zero ” 2 “ Cariche formali negative sugli atomi più elettronegativi ” La carica formale è la carica attribuita a un atomo confrontando il suo patrimonio iniziale di elettroni con quello nella molecola. Per questo scopo, ciascuna coppia di legame è divisa tra i due atomi partner. formule di Lewis

ibridi di risonanza Regole di stabilità 1 “ Maggior numero di cariche formali uguali a zero ” La carica formale è la carica attribuita a un atomo confrontando il suo patrimonio iniziale di elettroni con quello nella molecola. Per questo scopo, ciascuna coppia di legame è divisa tra i due atomi partner. (0) (-1) 2 “ Cariche formali negative sugli atomi più elettronegativi ” formule di Lewis C O H

ibridi di risonanza Regole di stabilità 1 “ Maggior numero di cariche formali uguali a zero ” La carica formale è la carica attribuita a un atomo confrontando il suo patrimonio iniziale di elettroni con quello nella molecola. Per questo scopo, ciascuna coppia di legame è divisa tra i due atomi partner. altri esempi: SO 4 2- (molte strutture) BF 3 (elettron-deficienza) NO 3 - (II periodo!) 2 “ Cariche formali negative sugli atomi più elettronegativi ” formule di Lewis

struttura della materia struttura dell’atomo atomo di Bohr dualismo onda-particella e principio di indeterminazione orbitali e n.q. per l’atomo di idrogeno atomi polielettronici tavola periodica proprietà periodiche legami chimici formule di Lewis geometria molecolare polarità

geometria TEORIA VESPR “ Massima distanza tra coppie di legame e di non legame ”

prima sequenza: BeCl 2, BF 3, CF 4, PF 5, SF 6 geometria TEORIA VESPR “ Massima distanza tra coppie di legame e di non legame ” (per individuare le sei geometrie di riferimento)

prima sequenza: BeCl 2, BF 3, CF 4, PF 5, SF 6 geometria TEORIA VESPR “ Massima distanza tra coppie di legame e di non legame ” seconda sequenza: NH 3, H 2 O, SF 4, IF 3, XeF 2, XeF 4, BrF 5 (per individuare le sei geometrie di riferimento) (per parlare dell’effetto delle coppie solitarie)

prima sequenza: BeCl 2, BF 3, CF 4, PF 5, SF 6 geometria TEORIA VESPR “ Massima distanza tra coppie di legame e di non legame ” seconda sequenza: NH 3, H 2 O, SF 4, IF 3, XeF 2, XeF 4, BrF 5 (per individuare le sei geometrie di riferimento) (per parlare dell’effetto delle coppie solitarie) terza sequenza: CO 2, SO 3 2-, ClO 2 - (per parlare dell’effetto di risonanza e doppi legami) Video 12

geometria TEORIA VESPRTEORIA DEL LEGAME DI VALENZA

geometria TEORIA VESPRTEORIA DEL LEGAME DI VALENZA IBRIDAZIONE

geometria TEORIA VESPRTEORIA DEL LEGAME DI VALENZA IBRIDAZIONE

geometria TEORIA VESPRTEORIA DEL LEGAME DI VALENZA IBRIDAZIONE 2s 2p C sp 3 C

geometria TEORIA VESPRTEORIA DEL LEGAME DI VALENZA IBRIDAZIONE 2s 2p C sp 3 C

struttura della materia struttura dell’atomo atomo di Bohr dualismo onda-particella e principio di indeterminazione orbitali e n.q. per l’atomo di idrogeno atomi polielettronici tavola periodica proprietà periodiche legami chimici formule di Lewis geometria molecolare polarità

“ Somma vettoriale dei momenti di dipolo diversa da zero ”

polarità

approssimazione LCAO Linear Combination of Atomic Orbitals TEORIA DEGLI ORBITALI MOLECOLARI

approssimazione LCAO Linear Combination of Atomic Orbitals H2H2 TEORIA DEGLI ORBITALI MOLECOLARI

approssimazione LCAO Linear Combination of Atomic Orbitals H2H2 H2+H2+ TEORIA DEGLI ORBITALI MOLECOLARI

approssimazione LCAO Linear Combination of Atomic Orbitals H2H2 H2+H2+ He 2 TEORIA DEGLI ORBITALI MOLECOLARI

molecole biatomiche del II periodo legame  leganti  g antileganti  u legante  g antileganti  u

leganti  u antileganti  g molecole biatomiche del II periodo legame  TEORIA DEGLI ORBITALI MOLECOLARI

TEORIA VESPR DEGLI ORBITALI MOLECOLARI molecole biatomiche del II periodo (da O 2 a Ne 2 ) 2  u 2  g 2  g 2  u 2  u 2  g

molecole biatomiche del II periodo (da Li 2 a N 2 ) legame  leganti  g antileganti  u TEORIA DEGLI ORBITALI MOLECOLARI

TEORIA VESPR DEGLI ORBITALI MOLECOLARI molecole biatomiche del II periodo 2  u 2  g 2  u 2  g 2  u 2  g