Utente:Riccardo Rovinetti/Sandbox 30: differenze tra le versioni

nessun oggetto della modifica
Nessun oggetto della modifica
Nessun oggetto della modifica
|}
Nell'ambiente in cui viviamo non troviamo quasi mai atomi singoli, ma composti chimici in cui essi sono combinati fra loro. <br />
Ciò che tiene insieme due atomi è chiamato '''legame chimico'''. Esso è dovuto all'attrazione tra le cariche di segno opposto dei nuclei atomici e quelle degli elettroni di legame; una specie di tiro alla fune fra atomi, in cui la corda sono due elettroni. Una situazione simile si ha quando si collegano due calamite tramite un chiodo; le due calamite sono i due atomi ed il chiodo in mezzo è il legame chimico che li tiene uniti. Ciò permette di creare un aggregato di atomi, che nel linguaggio chimico è chiamato '''molecola'''. L'immagine in alto a destra rappresenta una molecola dell'acqua, composta da due atomi di idrogeno legati ad uno di ossigeno. Tramite altri legami elettrostatici (più deboli) le molecole si attraggono fra loro ed è così che si forma l'aggregato che noi chiamiamo '''sostanza chimica'''.<br />
Ciò crea un aggregato di atomi, che nel linguaggio chimico è chiamato '''complesso'''. L'immagine in alto a destra rappresenta un complesso semplice, in cui due atomi di idrogeno sono legati ad uno di ossigeno. Quando, come in questo caso, si hanno un numero definito di atomi legati assieme si parla di '''molecola''', in questo caso quella dell'acqua.<br />
Tramite altri legami elettrostatici (più deboli) le molecole si attraggono fra loro ed è così che si forma l'aggregato che noi chiamiamo '''sostanza chimica'''.<br />
Gli atomi tuttavia non si combinano in maniera casuale come fanno pezzi di ferro e calamite: esistono diversi tipi di legami chimici, ed essi seguono precise regole di combinazione.
 
La prima (per importanza) dice che <u>un atomo, quando si combina con un altro, lo fa solo con gli elettroni presenti nel suo livello più esterno</u> (chiamati '''elettroni di valenza''').<br />
Questo perché, come già detto in precedenza, gli elettroni in uno stesso livello energetico hanno tutti la stessa distanza dal nucleo, e quindi sono attratti tutti con la stessa forza, ed essendo nel livello più esterno sono quelli che risentono di meno di questa attrazione; così essi possono essere attratti da un atomo vicino per formare un legame chimico, mentre quelli nel livello sottostante sono molto più vicini al nucleo e quindi occorre molta più energia per allontanarli da esso, quasi sempre troppa per creare un legame stabile.<br />
Per questo motivo, quando verranno mostrate alcune combinazioni degli elementi, si potranno rappresentare gli atomi semplicemente disegnando il loro simbolo circondato dagli elettroni di valenza. Questo tipo di rappresentazione atomica è detta '''struttura di Lewis'''.
 
[[File:Fosforo valenza Lewis.png|center|800px]]
 
Va tuttavia fatto notare che non sempre gli elettroni di valenza (cioè quelli che può scambiare) sono tutti quelli presenti nel livello più esterno. Per questo motivo la tavola periodica è divisa in tre '''blocchi''' in cui i gruppi di valenza si ripetono periodicamente.
 
[[File:Blocchi tavola periodica.png|center|600px]]
 
* Gli '''elementi rappresentativi''' sono evidenziati in rosa ed il loro blocco è diviso in gruppi ''numerati con numeri romani accostati alla lettera A'' (sopra le caselle). Essi sono in grado di mettere in compartecipazione tutti i loro elettroni, eccezion fatta per i gas nobili, poco reattivi poiché nel loro guscio di valenza gli elettroni sono già tutti appaiati.<br Essi sono chiamati ''rappresentativi'' perché le loro proprietà chimiche sono abbastanza periodiche, regolari, e perciò sono esempi affidabili, rappresentativi delle leggi chimiche illustrate a breve./>
:Questi elementi sono chiamati ''rappresentativi'' perché le loro proprietà chimiche sono abbastanza periodiche, regolari, e perciò sono esempi affidabili, rappresentativi delle leggi chimiche illustrate a breve.
* I '''metalli di transizione''' sono evidenziati in verde. Questo è il primo gruppo ache non rispettarerispetta del tutto le regole di periodicità. degliInfatti altrigli gruppi,elementi infatti idei primi 5 elementigruppi posseggono da 3 (Sc, Y, La, Ac) ad 8 (Fe, Re, Os) elettroni nel loro guscio di valenza, e (a seconda delle condizioni) sono in grado di impiegarli tutti in legami chimici. I metalli del gruppo del [[DCD#Cobalto|cobalto]] (Co) e del [[#Nichel|nichel]] (Ni) tuttavia posseggono rispettivamente 9 e 10 elettroni nel loro guscio di valenza, ma quelli che mettono a disposizione in legami chimici sono al massimo 3 o 4. Lo stesso accade per i metalli dei due gruppi successivi, [[DCD#Rame|rame]] e [[DCD#Zinco|zinco]], chiamati gruppo B-I e B-II proprio perché possono metteremettono in compartecipazione solitamente uno o due elettroni (eccezion fatta per l'oro).<ref>Il motivo di ciò sta nel fatto che in realtà non tutti gli orbitali in uno stesso livello energetico sono uguali: quelli in cui orbitano gli elettroni dei primi 5 elementi del gruppo sono di ''tipo d'' e contengono solo elettroni spaiati, mentre quelli degli elementi successivi (VIII-B, I-B, II-B) iniziano a riempirsi. Gli elementi successivi a quelli del gruppoblocco dellodei zincometalli di transizione sono elementi rappresentativi ede anch'essiriprendono assumonola unasequenza valenzadei gruppi assumendo valenze diversa perché nello stesso livello utilizzano un altro tipo di orbitali ancora, il ''tipo p'', e quindi gli elettroni sottostanti non sono più in grado di essere messi in compartecipazione perché ormai troppo attratti dal nucleo. QuestoIl problemafatto tuttaviaperò di distinguere gli orbitali per tipo può essere per ora tralasciato, poiché verrà spiegato meglio in seguito come capire quanti elettroni puòun condividereatomo conpuò altri atomi il metallocondividere.</ref>
* I '''metalli di post-transizione''', in azzurro, sono l'ultimo blocco e sono molto rari nella vita comune (compresi i laboratori non specializzati). le loro proprietà chimiche non sono periodiche (come accade anche per alcuni metalli di transizione) mae verrà spiegatotendono a brevemettere in compartecipazione soprattutto 3 elettroni (2 comein superarecomposti questomeno problemacomuni).
 
A seconda delle loro caratteristiche chimiche due elementi possono combinarsi seguendo due modalità di legame.<br: />essi possono limitarsi ad appaiare gli elettroni che si trovano spaiati nel loro guscio di valenza...
Essi possono limitarsi ad appaiare gli elettroni che si trovano spaiati nel loro guscio di valenza:
 
{| align="center" width="700px"
|[[File:Fluoruro di cloro Lewis.png|150px]]||[[File:Acqua Lewis.png|200px]]||[[File:Carbon-dioxide-octet-Lewis-2D.png|200px]]
|- style="text-align:center"
|colspan="3"|<small>''Formule di Lewis del [[w:Fluoruro di cloro|fluoruro di cloro]], dell'[[w:Acqua|acqua]] e dell'[[w:Anidride carbonica|anidride carbonica]]''</small>
|}
 
Generalmente gli elementi rappresentativi tendono a mettere in compartecipazione tutti i loro elettroni spaiati, poiché gli orbitali senza elettroni lasciano spazio ad altri elettroni che vi cadono per l'attrazione elettrostatica del nucleo. Il numero di orbitali nel guscio di valenza di un elemento rappresentativo è 4, e di conseguenza essi tenderanno aad raggiungereoccuparli tutti raggiungendo il numero di 8 elettroni in esso;. perPer questo motivo tale consuetudine è chiamata '''regola dell'ottetto''' (anche se esistono numerose eccezioni, per esempio l'intero blocco dei metalli di transizione).
 
La seconda modalità è instaurare un '''legame dativo''': un elemento che ha già raggiunto l'ottetto (quindi già parte di una molecola)<ref>Apparte i gas nobili che hanno già 8 elettroni nel guscio di valenza e quindi possono fare solo dativi, e questo senza far parte di alcuna molecola.</ref> può cedere una coppia di elettroni già appaiati nel guscio di valenza (detta '''coppia solitaria''') ad un altro atomo abbastanza "forte" da sottrarglieli.
 
[[File:Legame dativo 1.png|center|700px]]
 
Questo tipo di legame può avere due sensi: l'atomo al centro della molecola può possedere coppie solitarie da donare ad altri atomi (immagine sopra), ma una volta impoverito della propria nube elettronica la carica del suo nucleo sarà nuovamente scoperta, e quindi inl'atomo gradosarà ain sua voltagrado di attirare gli elettroni di altre [[DCD#Entità molecolare|entità molecolari]] creando una molecola ancora più grande.
 
[[File:Legame dativo 2.png|center|800px]]
 
Vi è in fine la possibilità che due molecole si leghino ''riarrangiando'' i propri legami chimici senza cambiarne la natura (un dativo rimane un dativo, un covalente rimane un covalente) ma semplicemente ricollocando gli elettroni di legame per lasciar spazio ad un'altra molecola.
 
[[File:Idratazione SO3.png|center|1000px]]
<center><small>''Verde: elettroni spaiati dello zolfo, nero: elettroni appaiati dello zolfo, rosso: elettroni dell'ossigeno, viola: doppietto elettronico dell'acqua attratto dallo zolfo.<br />
Gli elettroni sono stati disegnati con colori diversi per mostrare che cambiano di posto ma che la loro natura di legame non cambia.''</small></center>
 
Un'ultimo dato importantissimo da tenere a mente è che <u>atomi di elementi diversi attraggono i propri elettroni con forze diverse</u>. Nel capitolo precedente si è paragonato il legame chimico ad un tiro alla fune, e infatti gli atomi tendono ad attirare verso di sé gli elettroni. Ma come spesso accade anche nel tiro alla fune, ci sono atomi che esercitano un'attrazione maggiore di altri sugli elettroni di legame.<br />
[[File:Stati di ossidazione.png|center|800px]]
 
Tale numero dipende dagli atomi leganti e, come visto in precedenza, esso può aumentare all'aumentare del numero di atomi che gli sottraggono o cedono elettroni.
Questa caratteristica è fondamentale in chimica, sia perché sta alla base della nomenclatura tradizionale usata dai chimici, sia perché le proprietà chimiche di un atomo variano a seconda dello stato di ossidazione che si ritrova in una molecola: una volta ceduti dei suoi elettroni avrà una certa tendenza a sottrarli ad altri atomi più "deboli", mentre quando ne avrà acquistati tanti sarà più soggetto a cederne ad altri più "forti"; inoltre più un legame è ''polare'' più gli elettroni saranno sbilanciati nella molecola. Questo provoca la polarizzazione del legame, cioè la carica positiva e quella negativa del nucleo e degli elettroni che gli orbitano attorno si ritrovano in due punti opposti, come in una calamita, e se queste cariche non sono perfettamente bilanciate nella molecola il campo elettromagnetico può espandersi andando ad attrarre altre molecole vicine, facendole aggregare per dare alla sostanza una certa densità, una consistenza solida o liquida ed altre caratteristiche chimico-fisiche.
 
[[File:Stati di ossidazione Lewis.png|center|900px]]
 
Questa caratteristica è fondamentale in chimica, sia perché sta alla base della nomenclatura tradizionale usata dai chimici, sia perché le proprietà chimiche di un atomo variano a seconda dello stato di ossidazione che si ritrovapossiede in unaun molecolacomplesso: una volta ceduti dei suoi elettroni avrà una certa tendenza a sottrarli ad altri atomi più "deboli", mentre quando ne avrà acquistati tanti sarà più soggetto a cederne ad altri più "forti"; inoltre più un legame è ''polare'' più gli elettroni saranno sbilanciati nella molecola. Questo provoca la polarizzazione del legame, cioè la carica positiva del nucleo e quella negativa del nucleo e degli elettroni chedi gli orbitano attornolegame si ritrovano in due punti opposti, come in una calamita, e se queste cariche non sono perfettamente bilanciate nella molecola, il campo elettromagnetico puòpotrà espandersi andando ad attrarre altre molecole vicine, facendole aggregare per dare alla sostanza una certa densità, una consistenza (solida, liquida o liquidagassosa) ed altre caratteristiche chimico-fisiche.
 
==Note==