La chimica è la scienza sperimentale che studia la materia e le sue trasformazioni Proprietà e Trasformazioni della MATERIA che avvengono nel mondo MACROSCOPICO dipendono dalla natura della materia che va cercata nel mondo MICROSCOPICO di atomi e molecole !!!

Piccole differenze a livello MICROSCOPICO grandi differenze a livello MACROSCOPICO Acido salicilico NATURALE Acido acetilsalicilico Morfina NATURALE Eroina

Come si presenta la materia? K2Cr2O7 C (s, grafite) NaCl Sb KMnO4 Cu CuSO4 5 H2O

2 1 3 Come procedere? I tre livelli della chimica: macroscopico (osservo e lavoro) microscopico (penso) simbolico (rappresento) 2 la mole è il tramite tra microscopico e macroscopico 1 Posso pesare atomi e molecole! STECHIOMETRIA: studio sistematico QUANTITATIVO delle trasformazioni chimiche m (g) : M (g mol-1) = n (mol) Equazione chimica 3 Reazione chimica

COME E’ FATTA LA MATERIA? Thomson e i tubi catodici: la scoperta dell’elettrone Millikan misura carica e massa dell’elettrone Rutherford stima le dimensioni atomiche COME E’ FATTO L’ATOMO? Perché da questo dipendono le proprietà della materia!

descrive i sistemi microscopici 1. Dati sperimentali: esperimenti di interazione della luce con la materia – spettri di emissione e di assorbimento 2. Ipotesi di Planck: quantizzazione dell’energia E = n hν 3. Ipotesi di Einstein: natura corpuscolare della luce – il fotone: E = hν Nasce la Meccanica Quantistica 4. Ipotesi di De Broglie: dualismo onda-corpuscolo λ = h / mv descrive i sistemi microscopici 1. i sistemi microscopici scambiano energia solo in quantità discrete. 2. il moto delle particelle microscopiche è descritto in termini probabilistici. 5. Principio di Indeterminazione di Heisenberg: Δp Δx ≥ h / 4π

Eq. Fondamentale della Meccanica Quantistica: Equazione di Schrödinger (-h2 / 8π2m) d2 ψ /dx2 + d2 ψ/dy2 + d2 ψ /dz2 + V ψ = Etot ψ * Valori permessi di Energia (Stati stazionari) * Funzioni d’onda ψ (x,y,z) dette ORBITALI definite da una terna di numeri quantici n, l, m con n = 1,2,3… l = 0,… (n-1) m = ±l, 0: 1. ampiezza dell’onda in ogni punto (x,y,z) o (r,θ, φ) dello spazio 2. densità di probabilità per la particella (ψ 2) LA FORMA DELL’ORBITALE Orbitali s (l=0) Orbitali p (l=1) (px py pz) Orbitali d (l=2) (dxy dyz dxz dx2-y2 dz2)

Configurazioni elettroniche INOLTRE per l’elettrone: ms = ± ½ spin elettronico (raddoppia il numero di stati quantici per En : 2n2) TUTTO QUESTO PER ATOMO MONOELETTRONICO!!! E PER GLI ATOMI POLIELETTRONICI? Approssimazione orbitalica del campo autoconsistente di Hartree Orbitali monoelettronici simili a quelli di H: ψnlm con stesse limitazioni per n, l, m MA 1. Modello a gusci (e- con stesso n in guscio di raggio r) e sottogusci (e- con stesso nl in guscio di raggio r) 2. E diverse da quelle per H (e- poco schermati “più vicini” al nucleo, e- molto schermati “più lontani”) 3. Rimozione della degenerazione (nei sottogusci, ns meno schermati di np ed nd, quindi ns più penetranti sul nucleo) Principio di esclusione di Pauli Principio della massima molteplicità Riempimento degli orbitali QUINDI: Configurazioni elettroniche

Tavola Periodica degli Elementi EI AE