Chimica Inorganica e Laboratorio Università di Napoli “Federico II”

Presentazione sul tema: "Chimica Inorganica e Laboratorio Università di Napoli “Federico II”"— Transcript della presentazione:

1 Chimica Inorganica e Laboratorio Università di Napoli “Federico II” ruffo@unina.it

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 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.

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 Albert Einstein Max Planck Ernest Rutherford http://www.youtube.com/watch?v=Q4KI1FA4YJ0 http://www.youtube.com/watch?v=lP57gEWcisY Video 1 e 2

4 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 http://www.youtube.com/watch?v=5nHrz5Z4TCc Video 3

5 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 http://www.youtube.com/watch?v=Ow316a2vCyg

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

7 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

8 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

9 http://www.ap.smu.ca/demos/index.php?option=com_content&view=article&id=116&Itemid=85 http://www.regentsprep.org/regents/physics/phys05/blightorg/default.htm http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html 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

10 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= 9.1. 10 -31 kg) che si muove a 5. 10 6 m/s.

11 qualcosa in più…quantitativamente La velocità di un elettrone in un atomo di idrogeno è pari a 5. 10 6 m. s -1 ±1%. Utilizzando il principio di indeterminazione, calcolare la minima incertezza nella posizione dell'elettrone. commento

12 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 Erwin Schroedinger video 5 http://www.youtube.com/watch?v=sMt5Dcex0kg

13 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

14 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

15 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 Dmitri Ivanovic Menedeleev

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17 http://www.learner.org/interactives/periodic/basics_interactive.html http://www.tavolaperiodica.it/index.html http://chimica-13a.blogspot.it/2008/09/giochi-e-quiz-con-la-tavola-periodica.html

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24 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

25 raggi atomici

26 Z eff

27 raggi atomici Z eff

28 raggi atomici Z eff

29 raggi atomici Z eff

30 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

31 raggi atomici energia di ionizzazione

32 raggi atomici energia di ionizzazione affinità elettronica

33 raggi atomici energia di ionizzazione elettronegativitàaffinità elettronica

34 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 http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/coll/pauling/bond/ regola dell’ottetto Gilbert Lewis

35 regola dell’ottetto

36 ?

37 ? http://www.youtube.com/watch?v=421_fiiKR8M Video 6

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

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

40 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

41 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 http://www.youtube.com/watch?v=5IJqPU11ngY http://www.youtube.com/watch?v=Mx5JJWI2aaw Reazione esplosiva! legame ionico Video 7 e 8

42 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

43 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

44 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!

45 http://www.youtube.com/watch?v=upg-FUHp6ys legame ionico

46 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

47 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

48 Cl - http://www.youtube.com/watch?v=upg-FUHp6ys 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

49 legame covalente

50 distanza E

51 legame covalente distanza E

52 legame covalente distanza E HHH−H teoria del legame di valenza http://www.youtube.com/watch?v=1wpDicW_MQQ Video 10

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

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

55 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

56 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

57 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

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59 legame covalente

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64 legami  legami  ?

65 legame covalente legami  legami  legami doppi ?

66 legame covalente legami  legami  legami tripli ?

67 http://www.youtube.com/watch?v=1lnjg81daBs legame covalente polare momento di dipolo legame covalente Video 11

68 3s 3p S SH−S−HH H espansione dell’ottetto: legame covalente

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

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

71 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

72 elettron-deficienza: 2s 2p B legame covalente

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

74 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

75 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 3 5 + 3x7= 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

76 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

77 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

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

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

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

81 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

82 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

83 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 6 12.011 C 2424 8 O 2626 1 H

84 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

85 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

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

87 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)

88 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)

89 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) http://www.youtube.com/watch?v=gOvfzoeJrkQ Video 12

90 geometria TEORIA VESPRTEORIA DEL LEGAME DI VALENZA

91 geometria TEORIA VESPRTEORIA DEL LEGAME DI VALENZA IBRIDAZIONE

92 geometria TEORIA VESPRTEORIA DEL LEGAME DI VALENZA IBRIDAZIONE

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

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

95 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

96 “ Somma vettoriale dei momenti di dipolo diversa da zero ”

97 polarità

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

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

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

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

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

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

104 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

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

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