Atomi MolecoleMolecole, & , & IoniIoni -...

08/10/2013

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John C. KotzPaul M. TreichelJohn Townsendhttp://academic.cengage.com/kotz

Capitolo 2

John C. Kotz • State University of New York, College at Oneonta

Capitolo 2Gli atomi, le molecole e gli ioni

Versione italiana a cura di Giaime Marongiu e Guido EnnasUniversità di Cagliari

22AtomiAtomi, , MolecoleMolecole, & , & IoniIoni

© 2009 Brooks/Cole - Cengage

Un Un atomoatomo consisteconsiste didi un un •• nucleonucleo

––((protoniprotoni e e neutronineutroni) ) •• elettronielettroni nellonello spaziospazio intornointorno al al nucleonucleo..

L’AtomoL’Atomo

Figura 2.1

•• L’atomo è la particella più piccola di un elemento L’atomo è la particella più piccola di un elemento che possiede tutte le caratteristiche chimiche che possiede tutte le caratteristiche chimiche dell’elementodell’elemento

Atomi di Atomi di rame (Cu) rame (Cu) depositati depositati su unasu unasu una su una superficie superficie di silice di silice (SiO(SiO22))

Dimensione laterale = 1.8 nanometri (1.8 x 10-9 m)

1 Å = 10-10 m ; 10 Å = 10-9 m = 1 nmÅngstrøm nanometro

COMPOSIZIONE ATOMICACOMPOSIZIONE ATOMICA•• ProtoniProtoni

–– caricacarica elettricaelettrica ++–– massamassa = 1.672622 · 10= 1.672622 · 10--2424 gg–– massamassa relativarelativa = 1.007 u= 1.007 u

•• ElettroniElettroni

–– caricacarica elettricaelettrica --–– caricacarica elettricaelettrica–– massamassa relativarelativa = 0.0005 u= 0.0005 u

•• NeutroniNeutroni–– nessunanessuna caricacarica elettricaelettrica–– massamassa relativarelativa = 1.009 u= 1.009 u

66COMPOSIZIONE COMPOSIZIONE ATOMICA ATOMICA

•• protoniprotoni e e neutronineutroni nelnelnucleonucleo..

L’atomoL’atomo è quasi è quasi tuttotuttospaziospazio vuotovuoto


•• Il Il numeronumero didi elettronielettroni è è ugualeuguale al al numeronumero didiprotoniprotoni..

•• GliGli elettronielettroni sisi trovanotrovano nellonello spaziospazio intornointornoal al nucleonucleo..

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atomo 1÷2.5 Å 100.000 (Stadio)nucleo ≈ 10-5 Å 1 (Formica)

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Esperimento di Thomson . 1896-97

Derminazione del rapporto carica/massa e/m

Figura 1 pag. 343

Esperimento di Millikan. 1909

Determinazione della carica dell’elettrone

Figura 5 Pag.345

La concezione moderna dell’atomo fu sviluppata da La concezione moderna dell’atomo fu sviluppata da Ernest RutherfordErnest Rutherford(1871(1871--1937).1937).

Figura 4 Pag. 345

Numero Atomico, ZNumero Atomico, ZTutti gli atomi dello stesso elemento hanno lo Tutti gli atomi dello stesso elemento hanno lo

stesso numero di protoni nel nucleostesso numero di protoni nel nucleo, Z, Z

1313 Numero AtomicoNumero Atomico1313

26.98126.981AlAl

Numero AtomicoNumero Atomicosimbolo dell’atomosimbolo dell’atomo

Massa (Peso) atomicoMassa (Peso) atomico

Massa Atomica (peso atomico)Massa Atomica (peso atomico)

•• DefinisceDefinisce la la massamassa didi un un atomoatomo didi un un elementoelemento rispettorispetto ad un ad un atomoatomo didi un un altroaltroelementoelemento..

•• OppureOppure —— la la massamassa didi 1000 1000 atomiatomi didi un un elementoelemento rispettorispetto a 1000a 1000 atomiatomi didi unun altroaltroelementoelemento rispettorispetto a 1000 a 1000 atomiatomi didi un un altroaltro..

•• Ad Ad esempioesempio, un , un atomoatomo didi O è circa 16 volte O è circa 16 volte piùpiù pesantepesante didi un un atomoatomo didi H.H.

•• OccorreOccorre definiredefinire un un elementoelemento come standard come standard rispettorispetto al al qualequale vengonovengono misuratimisurati tuttitutti gliglialtrialtri

Numero di Massa, ANumero di Massa, A•• Lo standard Lo standard didi massamassa è è l’atomol’atomo didi C con 6 C con 6 protoniprotoni e 6 e 6

neutronineutroni..•• Lo standard Lo standard equivaleequivale a 12 a 12 unitàunità didi massamassa atomicaatomica•• NumeroNumero didi Massa Massa (A)(A) = n= n°° protoniprotoni + n+ n°° neutronineutroni•• Un Un atomoatomo didi boroboro puòpuò avereavere: :

A 5 p + 5 n 10A 5 p + 5 n 10A = 5 p + 5 n = 10 uA = 5 p + 5 n = 10 u

10B

5

A

Z

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IsotopiIsotopi•• AtomiAtomi dellodello stessostesso elementoelemento ((stessostesso Z) ma Z) ma

aventiaventi diversodiverso numeronumero didi massamassa (A).(A).•• BoroBoro--10 (10 (1010B) ha 5 p e 5 nB) ha 5 p e 5 n•• BoroBoro--11 (11 (1111B) ha 5 p e 6 nB) ha 5 p e 6 n

10B

11B

•• AtomiAtomi dellodello stessostesso elementoelemento ((stessostesso Z) ma Z) ma aventiaventi diversodiverso numeronumero didi massamassa (A).(A).

IsotopiIsotopi

PROZIO DEUTERIO TRIZIOPROZIO DEUTERIO TRIZIO

1111HH 11

22HH 1133HH

1515IsotopiIsotopi dell’ dell’ idrogenoidrogenoL’idrogenoL’idrogeno ha 3 isotopiha 3 isotopi

1111HH

1 protone e 1

1 protone e 0 neutroni, prozio


2211HH

3311HH

1 protone e 2 neutroni, trizioradioattivo

1 protone e 1 neutrone, deuterio

IsotopiIsotopi

•• IdrogenoIdrogeno: : –– 11

11H, H, prozioprozio–– 22

11H, H, deuteriodeuterio–– 33

11H, H, triziotrizio ((radioattivoradioattivo))

•• FerroFerro–– 5454

2626Fe, Fe, abbondanzaabbondanza 5.82%5.82%5656 FF bb dbb d 91 66%91 66%•• ElioElio, , 4422HeHe

•• LitioLitio, , 6633Li e Li e 7733LiLi•• BoroBoro, , 1010

55B e B e 111155BB

–– 56562626Fe, Fe, abbondanzaabbondanza 91.66%91.66%



IsotopiIsotopi•• Come Come conseguenzaconseguenza dell’esistenzadell’esistenza deglidegli isotopiisotopi, la , la

massamassa didi un un insiemeinsieme didi atomiatomi ha un ha un valorevalore mediomedio..•• Massa media = Massa media = MASSAMASSA ATOMICAATOMICA

ESEMPIO:ESEMPIO:Il Il BoroBoro è 20% è 20% 1010B e 80% B e 80% 1111B. B. OvveroOvvero, , ilil 1111B ha B ha unaunaabbondanzaabbondanza terrestreterrestre paripari all’80 all’80 percentopercento..

10B

11B

Per Per calcolarecalcolare la la massamassa atomicaatomica del del boroboro::0.20 (10 u) + 0.80 (11 u) = 10.8 u0.20 (10 u) + 0.80 (11 u) = 10.8 u

Isotopi & Massa AtomicaIsotopi & Massa Atomica--RiepilogoRiepilogo

ESEMPI:ESEMPI:

••Numero di Massa Numero di Massa (A) = # protoni + # neutroni(A) = # protoni + # neutroni

••IsotopiIsotopi stesso numero di protoni, diverso numero di neutronistesso numero di protoni, diverso numero di neutroni

••A causa dell’esistenza degli isotopi, la massa di un insieme di atomi A causa dell’esistenza degli isotopi, la massa di un insieme di atomi

ha unha un valore mediovalore medio..

•• 66Li = 7.5% abbondanza e Li = 7.5% abbondanza e 77Li = 92.5%Li = 92.5%

–– Massa Atomica del Li = ______________Massa Atomica del Li = ______________

•• 2828Si = 92.23%, Si = 92.23%, 2929Si = 4.67%, Si = 4.67%, 3030Si = 3.10%Si = 3.10%

–– Massa Atomica del Si = ______________Massa Atomica del Si = ______________

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La Tavola PeriodicaLa Tavola Periodica•• La La tavolatavola periodicaperiodica modernamoderna è è statastata ideataideata

dada Dmitri Mendeleev. Dmitri Mendeleev. EgliEgli ipotizzòipotizzò cheche le le proprietàproprietà deglidegli elementielementi fosserofossero funzionifunzioniperiodicheperiodiche deidei loroloro pesipesi atomiciatomici..

•• AdessoAdesso sappiamosappiamo cheche le le proprietàproprietà deglidegliggelementielementi sonosono funzionifunzioni periodicheperiodiche deidei loroloroNUMERINUMERI ATOMICIATOMICI..

I PeriodiI Periodi nella Tavola Periodicanella Tavola Periodica I GruppiI Gruppi nella Tavola Periodicanella Tavola Periodica

Regioni della Tavola PeriodicaRegioni della Tavola Periodica

2424AbbondanzaAbbondanza deglidegli elementielementi

FeC AlO Si

© 2009 Brooks/Cole - Cengagehttp://www.webelements.com/

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Figura 2.2

Figura 2.2

IdrogenoIdrogenoIdrogenoIdrogeno

I motori degli shuttles usano HI motori degli shuttles usano H22 ed Oed O22

GruppoGruppo 1A: 1A: MetalliMetalli AlcaliniAlcaliniLi, Na, K, Rb, Cs

GruppoGruppo 1A: 1A: MetalliMetalli AlcaliniAlcaliniLi, Na, K, Rb, Cs

TagliandoTagliando sodiosodio metallicometallico....

Reazione K+ H2O

Figura 2.6

GruppoGruppo 2A: 2A: MetalliMetalli AlcalinoAlcalino--TerrosiTerrosiBe, Mg, Ca, Be, Mg, Ca, SrSr, , BaBa, Ra, Ra

MagnesioMagnesio

Ossido di Ossido di MagnesioMagnesio

Carbonato di CalcioCarbonato di Calcio——CalcareCalcare

La via AppiaLa via AppiaL’Anfiteatro Romano

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3131

Group 3A: B, Al, Ga, In, TlGroup 3A: B, Al, Ga, In, TlGroup 3A: B, Al, Ga, In, TlGroup 3A: B, Al, Ga, In, TlCu Al


Al Al resisteresiste allaalla corrosionecorrosione(qui in (qui in acidoacido nitriconitrico). ). Il Il galliogallio è è unouno deidei pochipochi metallimetalli

cheche possonopossono esistereesistere alloallostatostato liquidoliquido a temp. a temp. ambienteambiente

Gemme & MineraliGemme & Minerali

•• Zaffiro:Zaffiro: AlAl22OO33 con con impurezze:impurezze:

•• di Fedi Fe3+3+ o Tio Ti3+3+ blublu•• di Vdi V3+3+ viola.viola.

R biR bi AlAl OO•• Rubino:Rubino: AlAl22OO33 con con impurezze di Crimpurezze di Cr3+3+

Gruppo 4A: C, Si, Ge, Sn, PbGruppo 4A: C, Si, Ge, Sn, PbGruppo 4A: C, Si, Ge, Sn, PbGruppo 4A: C, Si, Ge, Sn, Pb

Quarzo, SiOQuarzo, SiO22

DiamanteDiamante

AllotropiAllotropi del del carboniocarbonio

Figura 2.7

3535

GuppoGuppo 5A: N, P, As, 5A: N, P, As, SbSb, Bi, BiGuppoGuppo 5A: N, P, As, 5A: N, P, As, SbSb, Bi, Bi

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FosforoFosforo biancobiancoe e rossorosso

AmmoniacaAmmoniaca, NH, NH33

FosforoFosforo• Il Fosforo è stato

isolato per la prima volta da Brandt nell’urina nel 1669

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3737GruppoGruppo 6A: O, S, Se, Te, Po6A: O, S, Se, Te, PoGruppoGruppo 6A: O, S, Se, Te, Po6A: O, S, Se, Te, Po


AcidoAcido solforicosolforico cheche gocciolagoccioladalledalle paretipareti didi unauna grottagrotta in in

MessicoMessico Lo Lo zolfozolfo elementaleelementale ha ha unauna strutturastruttura ad ad anelloanello..

3838GruppoGruppo 7A: 7A:

AlogeniAlogeniF, F, ClCl, Br, I, At, Br, I, At

GruppoGruppo 7A: 7A: AlogeniAlogeni

F, F, ClCl, Br, I, At, Br, I, At


Gruppo 8A: He, Ne, Ar, Kr, Xe, RnGruppo 8A: He, Ne, Ar, Kr, Xe, RnGruppo 8A: He, Ne, Ar, Kr, Xe, RnGruppo 8A: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

• He più leggero dell’aria • Luci al “Neon”

XeOFXeOF44XeOFXeOF44

Elementi di TransizioneElementi di TransizioneElementi di TransizioneElementi di Transizione

Lantanidi e AttinidiLantanidi e AttinidiAll’aria il Fe si trasforma All’aria il Fe si trasforma in ossido di ferro (III)in ossido di ferro (III)

I I Colori dei composti dei Metalli di Colori dei composti dei Metalli di TransizioneTransizione

Ferro Cobalto Nickel Rame Zinco

4242MolecoleMolecole, , ioniioni & i & i lorolorocomposticomposti

MolecoleMolecole, , ioniioni & i & i lorolorocomposticomposti


NaClNaCl, sale, saleNaClNaCl, sale, sale

Fullerene, CFullerene, C6060

EtanoloEtanolo, C, C22HH66OO

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ELEMENTOELEMENTO:MATERIA COSTITUITA DA:MATERIA COSTITUITA DAATOMI DELLO STESSO TIPOATOMI DELLO STESSO TIPO

COMPOSTOCOMPOSTO:MATERIA COSTITUITA DA 2:MATERIA COSTITUITA DA 2O PIU' ELEMENTI IN PROPORZIONE DEFINITAO PIU' ELEMENTI IN PROPORZIONE DEFINITA

MOLECOLAREMOLECOLAREIONICOIONICO

COSTITUITO DA IONI COSTITUITO DA IONI COSTITUITO DA MOLECOLECOSTITUITO DA MOLECOLE

MOLECOLA=MOLECOLA=INSIEME DISCRETO e INSIEME DISCRETO e DEFINITO DEFINITO DIDI ATOMI ATOMI

LEGATI LEGATI ELETTRICAMENTE ELETTRICAMENTE

NEUTRANEUTRA

COSTITUITO DA IONI COSTITUITO DA IONI DIDI CARICA OPPOSTACARICA OPPOSTA

IONE=IONE=ATOMO o INSIEME ATOMO o INSIEME

DISCRETO e DEFINITO DISCRETO e DEFINITO DIDI ATOMI LEGATI ATOMI LEGATI ELETTRICAMENTE ELETTRICAMENTE

CARICOCARICO

Composti e MolecoleComposti e Molecole•• I COMPOSTI I COMPOSTI sonosono la la combinazionecombinazione didi 2 o 2 o piùpiù elementielementi in in

rapportirapporti definitidefiniti didi massamassa. . •• Il Il caratterecarattere individualeindividuale didi ciascunciascun elementoelemento vieneviene persoperso

nellanella formazioneformazione didi un un compostocomposto..•• Le MOLECOLE Le MOLECOLE sonosono la la piùpiù piccolapiccola unitàunità didi un un compostocomposto

cheche conservaconserva tuttetutte lele caratteristichecaratteristiche deldel compostocomposto..

Etanolo, CEtanolo, C22HH66OO

cheche conservaconserva tuttetutte le le caratteristichecaratteristiche del del compostocomposto..

I composti molecolari sono generalmente costituiti da due o più nonmetalli.

LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE:in un dato composto chimico gli elementi sono

sempre combinati nello stesso rapporto di massa

[Proust, 1754-1826]

LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLELEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE(dalla teoria atomica di Dalton):

quando 2 elementi formano più composti, le diversemasse di uno che si combinano con la medesimamassa dell’altro sono in un rapporto di numeri piccoliinteri.

[Dalton, 1766-1844]

FORMULE MOLECOLARIFORMULE MOLECOLARIFORMULE MOLECOLARIFORMULE MOLECOLARI

•• La formula della glicina è La formula della glicina è CC22HH55NONO22•• In una molecola ci sono:In una molecola ci sono:

–– 2 atomi C2 atomi C–– 5 atomi H5 atomi H–– 1 atomo N1 atomo N–– 2 atomi O2 atomi O

COME SCRIVERE LE FORMULECOME SCRIVERE LE FORMULECOME SCRIVERE LE FORMULECOME SCRIVERE LE FORMULEPer indicare il concatenamento degli atomi• Possiamo scrivere la formula della glicina come

NH2CH2COOH

• o nella forma di una formula formula didi strutturastruttura

CH

H CH

H

OO HN

MODELLI MOLECOLARIMODELLI MOLECOLARIMODELLI MOLECOLARIMODELLI MOLECOLARI

CH

H CH

H

OO HN

Rappresentazione grafica della glicinaRappresentazione grafica della glicina

SfereSfere e e bastoncinibastoncini RiempimentoRiempimento spazialespaziale

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ELEMENTI CHE ESISTONO COME MOLECOLE ELEMENTI CHE ESISTONO COME MOLECOLE BIATOMICHEBIATOMICHE

ELEMENTI CHE ESISTONO COME MOLECOLE ELEMENTI CHE ESISTONO COME MOLECOLE BIATOMICHEBIATOMICHE

Figura 2.9

ELEMENTI CHE ESISTONO COME ELEMENTI CHE ESISTONO COME MOLECOLE MOLECOLE POLIATOMICHEPOLIATOMICHE

ELEMENTI CHE ESISTONO COME ELEMENTI CHE ESISTONO COME MOLECOLE MOLECOLE POLIATOMICHEPOLIATOMICHE

Fosforo bianco P4

Molecole di zolfo S8

Fosforo rosso polimerico

IONI e COMPOSTI IONICIIONI e COMPOSTI IONICI

•• IONIIONI sono atomi o gruppi di atomi con sono atomi o gruppi di atomi con carica positiva o negativa. carica positiva o negativa.

•• RimuovendoRimuovendo un elettrone da un atomo si un elettrone da un atomo si

ottiene un ottiene un CATIONECATIONE con carica con carica positiva positiva

•• AggiungendoAggiungendo un elettrone ad un atomo si un elettrone ad un atomo si

forma un forma un ANIONEANIONE con carica con carica negativanegativa..

5252

La La FormazioneFormazione didi CationiCationi & & AnioniAnioniLa La FormazioneFormazione didi CationiCationi & & AnioniAnioni

Un Un CATIONE CATIONE sisiformaforma quandoquando un un atomoatomo perdeperde unounoo o piùpiù elettronielettroni..

Un Un ANIONE ANIONE sisiformaforma quandoquando un un atomoatomo acquistaacquistaunouno o o piùpiù elettronielettroni


pp

Mg Mg2+ + 2 e- F + e- F-

Figura 2.17

La Formazione di Cationi ed AnioniLa Formazione di Cationi ed Anioni

PREVEDERE LA CARICA DEGLI IONIPREVEDERE LA CARICA DEGLI IONIPREVEDERE LA CARICA DEGLI IONIPREVEDERE LA CARICA DEGLI IONI

••In In generalegenerale::

I metalli (Mg) perdono elettroni cationi

I nonmetalli (F) acquistano elettroni anioni

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Carica di Ioni ComuniCarica di Ioni ComuniCarica di Ioni ComuniCarica di Ioni Comuni

+3

-4 -1-2-3+1

+2

PerdendoPerdendo o o acquistandoacquistando ee--, un , un atomoatomo ha lo ha lo stessostessonumeronumero didi ee-- dell’atomodell’atomo del del gruppogruppo 8A 8A piùpiù vicinovicino..

PrevisionePrevisione delladella CaricaCarica didi IoniIoni MonoatomiciMonoatomici

Figura 2.18

METALLIMETALLI

M M MMnn++ + n e+ n e--dove n = dove n = numeronumero del del gruppogruppoNaNa++ ioneione sodiosodioMgMg2+2+ ioneione magnesiomagnesiogg ggAlAl3+3+ ioneione alluminioalluminio

MetalloMetallo didi TransizioneTransizione MM2+ 2+ piùpiù frequentefrequenteFeFe2+2+ ioneione ferroferro(II)(II)FeFe3+3+ ioneione ferroferro(III)(III)

NONMETALLINONMETALLINONMETALLINONMETALLINONMETALLO + n eNONMETALLO + n e-- XXnn--

dove n = 8 dove n = 8 –– numero del Grupponumero del Gruppo

CC44--,carburo,carburo NN33--, nitruro, nitruro OO22--, , ossidoossido FF--, fluoruro, fluoruro

Gruppo 7AGruppo 6AGruppo 4A Gruppo 5A

SS22--, solfuro, solfuro ClCl--, cloruro, cloruro

BrBr--, bromuro, bromuro

II--, ioduro, ioduroIl Il nomenome sisi ottieneottieneaggiungendoaggiungendo --urouro allaallaradiceradice, , esclusoescluso OO22--, , ossidoossido

IONI POLIATOMICIIONI POLIATOMICIIONI POLIATOMICIIONI POLIATOMICI

GRUPPI DI ATOMI DOTATI DI CARICAGRUPPI DI ATOMI DOTATI DI CARICA

NHNH44++

Ione Ione ammonioammonio

Uno Uno deidei pochipochi cationicationi poliatomicipoliatomici comunicomuni

NONO33--

NitratoNitrato

NONO22--

NitritoNitrito

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HNOHNO33acidoacido nitriconitrico

NONO33--

ioneione nitratonitrato

COCO3322--

carbonato carbonato

HCOHCO33--

(bicarbonato) (bicarbonato) idrogenocarbonatoidrogenocarbonato

SOSO4422--

solfatosolfato

SOSO3322--

solfitosolfito

POPO4433--

FosfatoFosfato

CHCH33COOCOO--

acetatoacetato

Tab. 2.4Tab. 2.4

MEMORIZZAREMEMORIZZARE iinominomi e le e le formuleformule!!

COMPOSTO IONICOCOMPOSTO IONICO :: CATIONECATIONE + + ANIONEANIONECOMPOSTO IONICOCOMPOSTO IONICO :: CATIONECATIONE + + ANIONEANIONE

COMPOSTI IONICICOMPOSTI IONICICOMPOSTI IONICICOMPOSTI IONICI

NaCl : NaNaCl : Na++ + Cl+ Cl--

l t

Un composto contiene un ugual nUn composto contiene un ugual n°° di cariche + & di cariche + & --

generalmente coinvolgono un metallo ed un nonmetallo

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NH4+

Cl

cloruro di ammoniocloruro di ammonio

Cl-

NHNH44ClClFormula minima:Formula minima:

FORMULA DEI COMPOSTI IONICIFORMULA DEI COMPOSTI IONICI

Si scrive prima il catione, poi l’anioneSi scrive prima il catione, poi l’anioneAffinchè sia preservata l’elettroneutralità del Affinchè sia preservata l’elettroneutralità del

composto gli ioni Acomposto gli ioni Am+m+ e Be Bnn-- devono essere in devono essere in rapporto Arapporto AnnBBmm

CaCa2+2+ + 2 F+ 2 F-- :: CaFCaF22

fluorurofluoruro didi calciocalcio

N.B.: la formula del composto viene letta facendo N.B.: la formula del composto viene letta facendo precedere il nome del catione da quello dell’anioneprecedere il nome del catione da quello dell’anione

Mg2+ + 2 NO3- : Mg(NO3)2

Nitrato di magnesio

PROCEDURA GENERALE:PROCEDURA GENERALE:

••SCRIVERE IL CATIONE E L’ANIONE CHE COSTITUISCONO IL SCRIVERE IL CATIONE E L’ANIONE CHE COSTITUISCONO IL COMPOSTO IONICO ED INDIVIDUARNE LA CARICACOMPOSTO IONICO ED INDIVIDUARNE LA CARICA

••IL NUMERO DI CATIONI NELLA FORMULA SARA’ PARI IL NUMERO DI CATIONI NELLA FORMULA SARA’ PARI ALLA CARICA DELL’ANIONE, IL NUMERO DI ANIONI ALLA CARICA DELL’ANIONE, IL NUMERO DI ANIONI NELLA FORMULA SARA’ PARI ALLA CARICA DEL NELLA FORMULA SARA’ PARI ALLA CARICA DEL CATIONECATIONE

EVENTUALMENTE SEMPLIFICARE PER OTTENERE LAEVENTUALMENTE SEMPLIFICARE PER OTTENERE LA••EVENTUALMENTE SEMPLIFICARE PER OTTENERE LA EVENTUALMENTE SEMPLIFICARE PER OTTENERE LA FORMULA MINIMAFORMULA MINIMA

OSSIDO DI ALLUMINIO (ALLUMINA)OSSIDO DI ALLUMINIO (ALLUMINA)

Al OAl O22AlAl3+3+OO22--33

Ba Ba 2+2+ + SO+ SO4422-- : BaSO: BaSO44

solfato di bariosolfato di bario

OSSIDO DI MAGNESIOOSSIDO DI MAGNESIO

Mg OMg O2 22 2MgMg2+2+OO22--

MgMg2+2+ + NO+ NO33-- : Mg(NO: Mg(NO33))22

nitrato di magnesionitrato di magnesio

FeFe2+2+ + PO+ PO4433-- : Fe: Fe33(PO(PO44))22

Fosfato di ferro(II)Fosfato di ferro(II)

solfato di bariosolfato di bario

ProprietàProprietà deidei CompostiComposti IoniciIoniciFormazioneFormazione didi NaClNaCl a a partirepartire dada Na e ClNa e Cl22

ProprietàProprietà deidei CompostiComposti IoniciIoniciFormazioneFormazione didi NaClNaCl a a partirepartire dada Na e ClNa e Cl22

•• Un atomo di un Un atomo di un metallo può trasferire metallo può trasferire un elettrone ad un un elettrone ad un nonmetallo.nonmetallo.

•• Il catione e l’anione Il catione e l’anione risultanti sono attratti risultanti sono attratti da da forzeforzeelettrostaticheelettrostatiche..

Forze ElettrostaticheForze Elettrostatiche

GliGli ioniioni didi caricacarica oppostaopposta neinei composticomposti ioniciionici sonosonoattrattiattratti reciprocamentereciprocamente dada FORZE FORZE ELETTROSTATICHEELETTROSTATICHE..

TaliTali forzeforze sonosono governategovernate dalladalla LEGGE LEGGE didiCOULOMBCOULOMB..

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LEGGE di COULOMBLEGGE di COULOMB

q+q+ ·· qq--Forza attrattiva Forza attrattiva

rr22

All’aumentare della carica ionica, la forza All’aumentare della carica ionica, la forza attrattiva _______________.attrattiva _______________.

All’aumentare della distanza tra ioni, la forza All’aumentare della distanza tra ioni, la forza attrattiva ________________.attrattiva ________________.

AUMENTAAUMENTA

DIMINUISCEDIMINUISCE

7474

ForzeForze ElettrostaticheElettrostaticheLEGGE DI COULOMBLEGGE DI COULOMB


See Active Figure 2.21

Importanza della Legge di CoulombImportanza della Legge di Coulomb

NaCl, NaNaCl, Na++ and Cland Cl--,,p.f. 804 p.f. 804 ooCC

MgO, MgMgO, Mg2+2+ and Oand O22--

p.f. 2800 p.f. 2800 ooCC

7676NomenclaturaNomenclatura deidei CompostiCompostiMolecolariMolecolari

CO2 Biossido di carbonio

Sono tuttiformati dadue o piùnonmetalli.

Sono tuttiformati dadue o piùnonmetalli.


CH4 methane

BCl3boron trichloride

I composti ionicigeneralmentecoinvogono un metallo e un nonmetallo(NaCl)

I composti ionicigeneralmentecoinvogono un metallo e un nonmetallo(NaCl)

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7878

ContareContare gligli atomiatomiMg Mg bruciabrucia all’ariaall’aria (O(O22) per ) per produrreprodurre ossidoossido didi magnesiomagnesiobiancobianco, , MgOMgO. .


Come Come possiamopossiamo valutarevalutarequantoquanto ossidoossido vieneviene prodottoprodottodada unauna data data massamassa didi Mg?Mg?

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7979

ContareContare gligli AtomiAtomiLa La chimicachimica è è unauna scienzascienzaquantitativaquantitativa -- serve serve una“unitàuna“unità didiconteggioconteggio.”.”

MOLEMOLE


1 mole è la 1 mole è la quantitàquantità didi sostanzasostanzacheche contienecontiene un un numeronumero didiparticelleparticelle elementarielementari ((atomiatomi, , molecolemolecole o o altrealtre particelleparticelle) ) pariparial al numeronumero didi atomiatomi contenuticontenuti in in 12.0 g 12.0 g didi 1212C.C.

1 mole è la 1 mole è la quantitàquantità didi sostanzasostanzacheche contienecontiene un un numeronumero didiparticelleparticelle elementarielementari ((atomiatomi, , molecolemolecole o o altrealtre particelleparticelle) ) pariparial al numeronumero didi atomiatomi contenuticontenuti in in 12.0 g 12.0 g didi 1212C.C.

MOLEMOLE

518 g of Pb, 2.50 mol

8080ParticelleParticelle in in unauna MoleMole

6.0221415 x 106.0221415 x 102323

NumeroNumero didi AvogadroAvogadroAmedeo AvogadroAmedeo Avogadro17761776--18561856


6.0221415 x 106.0221415 x 10

In una mole di qualsiasi sostanza è presente un numero di Avogadro diparticelle.

In una mole di qualsiasi sostanza è presente un numero di Avogadro diparticelle.

Massa MolareMassa Molare1 mole di 1 mole di 1212C C

= 12.00 g di = 12.00 g di 1212CC= 6.022 x 10= 6.022 x 102323 atomi atomi

di di 1212CC12.00 g di 12.00 g di 1212C è la sua C è la sua

MASSA MOLAREMASSA MOLARE

Considerando tutti gli Considerando tutti gli isotopi del C, la isotopi del C, la massa molare del C è massa molare del C è 12.011 g/mol12.011 g/mol

1 mole di...1 mole di... Figura 2.25

Massa, g Moli Moli Massa, g

divido per Moltiplico per

gmol

×mol

g×

divido per massa molare

Moltiplico per massa molare

Massa, g Moli MolecoleNumero di atomi di C

Usare la Usare il Usare la

gmol

×mol

molecole×

molecolaCdiatomi

×

massa molare

numerodi Avogadro

formula

Esempio 2.7

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EsercizioEsercizio: A : A quantequante molimoli didi Mg Mg equivalgonoequivalgono0.200 g? A 0.200 g? A quantiquanti atomiatomi??EsercizioEsercizio: A : A quantequante molimoli didi Mg Mg equivalgonoequivalgono0.200 g? A 0.200 g? A quantiquanti atomiatomi??

Mg ha massa molare di 24.3050 g/mol.

mol 10 x 8.23 = g24 31

mol 1 • g 200.0 3-

g 24.31

mol 1atomi 10 x 6.022 mol 10 x 23.8

233-

•

= 4.95 x 10= 4.95 x 102121 atomi Mgatomi Mg

Quanti atomi ci sono in questo pezzo di Mg?

MASSA MOLECOLARE E MASSA MOLECOLARE E MASSA MOLAREMASSA MOLARE

Massa Massa MolecolareMolecolare = = sommasomma delledellemasse masse atomicheatomiche didi tuttitutti gligli atomiatominellanella molecolamolecolanellanella molecolamolecola..

Massa Massa MolareMolare = = massamassa molecolaremolecolareespressaespressa in in grammigrammi

Le formule chimicheformule chimiche sono scritture simboliche che contengono tutta l’informazione qualitativa (quali tipi di atomo) e quantitativa (quanti atomi) necessaria a descrivere la composizione atomica della sostanza.

1 molecola (44 01 u) contiene:

CO2 1 mol di molecole (44.01 g) contiene:1 mol di atomi C (12.01 g)2mol di atomi O (2 x 16.00 g = 32.00 g)

1 molecola (44.01 u) contiene:1 atomo C (12.01 u)2 atomi O (2 x 16.00 = 32.00 u)

QualeQuale è la è la massamassamolaremolare dell’etanolodell’etanolo, , CC22HH66O?O?

1 mole contiene:1 mole contiene:2 mol C (12.01 g C/1 mol) = 24.02 g C2 mol C (12.01 g C/1 mol) = 24.02 g C( g ) g( g ) g

6 mol H (1.01 g H/1 mol) = 6.06 g H6 mol H (1.01 g H/1 mol) = 6.06 g H

1 mol O (16.00 g O/1 mol) = 16.00 g O1 mol O (16.00 g O/1 mol) = 16.00 g O

TOTALE = TOTALE = massa molare = 46.08 g/molmassa molare = 46.08 g/mol

QuanteQuante molimoli didi alcoolalcool sonosono presentipresenti in in unauna lattinalattina didi birrabirra cheche contienecontiene 21.3 g 21.3 g didiCC22HH66O?O?

(a) massa molare del C2H6O = 46.08 g/mol(b) calcolare le moli di alcool(b) calcolare le moli di alcool

21.3 g • 1 mol46.08 g

= 0.462 mol

QuanteQuante molecolemolecole didi alcoolalcool sonosono presentipresentiin in unauna lattinalattina didi birrabirra cheche contienecontiene 21.3 g 21.3 g didi CC22HH66O?O?

Sappiamo che ci sono 0.462 moli di C2H6O.

0 462 l 6.022 x 1023 molecule

= 2.78 x 1023 molecole

0.462 mol •1 mol

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QuantiQuanti atomiatomi didi C C sonosono presentipresenti in in unauna lattinalattina didi birrabirra cheche contienecontiene21.3 g 21.3 g didi CC22HH66O?O?

Ci sono 2.78 x 1023 molecole.Ogni molecola contiene 2 C atomi.Quindi il numero di atomi di C è:

= 5.57 x 1023 C atomi

Quindi, il numero di atomi di C è:

2.78 2.78 ··101023 23 molecolemolecole ••2 atomi di C2 atomi di C

1 molecola1 molecola

Nota che è inclusala massa dell’acqua

Figura 2.26

Formula Empirica e MolecolareFormula Empirica e Molecolare

Un composto puro consiste sempre degli Un composto puro consiste sempre degli stessi elementi combinati negli stessi stessi elementi combinati negli stessi rapporti ponderali.rapporti ponderali.QuindiQuindi, , possiamopossiamo esprimereesprimere la la composizionecomposizione molecolaremolecolare comecomeQuindiQuindi, , possiamopossiamo esprimereesprimere la la composizionecomposizione molecolaremolecolare comecome

Etanolo, CEtanolo, C22HH66OO

52.13% C52.13% C13.15% H 13.15% H 34.72% O34.72% O

composizionecomposizione molecolaremolecolare come come PERCENTUALE IN PESOPERCENTUALE IN PESOcomposizionecomposizione molecolaremolecolare come come PERCENTUALE IN PESOPERCENTUALE IN PESO

Composizione PercentualeComposizione PercentualeComposizione PercentualeComposizione PercentualeConsideriamo qualche composto della Consideriamo qualche composto della

famiglia dei composti azotofamiglia dei composti azoto--ossigeno:ossigeno:NONO22, biossido di azoto e, strettamente , biossido di azoto e, strettamente

correlato, NO, monossido di azoto (o correlato, NO, monossido di azoto (o ossido nitrico) ossido nitrico)

Struttura del NOStruttura del NO22

La Chimica del NOLa Chimica del NO

ConsideriamoConsideriamo NONO22, Massa , Massa MolareMolare = ?= ?QualeQuale è è ilil peso peso percentualepercentuale didi N e N e didi O?O?

2 (16 0 g O per mole )2 (16 0 g O per mole )

Wt. % N = 14.0 g N46.0 g NO2

• 100% = 30.4 %

Wt. % O = 2 (16 .0 g O per mole )46 .0 g

x 100 % = 69 .6%Wt. % O = 2 (16 .0 g O per mole )46 .0 g

x 100 % = 69 .6%

QualiQuali sonosono le le percentualipercentuali in peso in peso didiN e O in NO?N e O in NO?

Come Determinare le FormuleCome Determinare le FormuleCome Determinare le FormuleCome Determinare le FormuleMedianteMediante l’l’analisianalisi chimicachimica sisi determinadetermina la la

% in peso % in peso didi ogniogni elementoelemento in in unauna data data quantitàquantità didicompostocomposto puropuro e e sisi derivaderiva la formula la formula EMPIRICAEMPIRICA o o MINIMAMINIMA..

PROBLEMAPROBLEMA: : Un Un compostocomposto didi B e H B e H contienecontiene81.10% B. 81.10% B. QualeQuale è la è la suasua formula formula empiricaempirica??

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•• Poichè contiene solo B ed H, deve contenere Poichè contiene solo B ed H, deve contenere 18.90% H.18.90% H.

•• In 100.0 g del composto ci sono 81.10 g di B e In 100.0 g del composto ci sono 81.10 g di B e 18.90 g di H.18.90 g di H.C l l t il di li di i tit t tC l l t il di li di i tit t t

Un Un compostocomposto didi B e H B e H contienecontiene 81.10% B. 81.10% B. QualeQuale è la è la suasua formula formula empiricaempirica??

•• Calcolate il numero di moli di ogni costitutente Calcolate il numero di moli di ogni costitutente in 100 g di campione.in 100 g di campione.

81 .10 g B • 1 mol10.81 g

= 7.502 mol B

18.90 g H • 1 mol1.008 g

= 18.75 mol H

Calcolare il rapporto tra le moli di B ed H. Calcolare il rapporto tra le moli di B ed H. Dividere sempre per il numero più piccolo.Dividere sempre per il numero più piccolo.

18.75 mol H = 2.499 mol H = 2.5 mol H

Un composto di B ed H contiene 81.10% B, Un composto di B ed H contiene 81.10% B, ovvero 7.502 mol di B e 18.75 mol di H. Qual’è ovvero 7.502 mol di B e 18.75 mol di H. Qual’è la sua formula empirica?la sua formula empirica?

E’ necessario che il rapporto sia un numero E’ necessario che il rapporto sia un numero intero. intero.

2.5 mol H/1.0 mol B = 5 mol H /2 mol B2.5 mol H/1.0 mol B = 5 mol H /2 mol B

FORMULA EMPIRICA = BFORMULA EMPIRICA = B22HH55

7.502 mol B=

1.000 mol B =

1.0 mol B

Un composto di B ed H contiene 81.10% B. La sua Un composto di B ed H contiene 81.10% B. La sua formula empirica è Bformula empirica è B22HH55. Qual’è la sua formula . Qual’è la sua formula molecolaremolecolare?? BB22HH55, , BB44HH1010,, BB66HH1515,, BB88HH2020, ecc., ecc.??

Un composto di B ed H contiene 81.10% B. La sua Un composto di B ed H contiene 81.10% B. La sua formula empirica è Bformula empirica è B22HH55. Qual’è la sua formula . Qual’è la sua formula molecolaremolecolare?? BB22HH55, , BB44HH1010,, BB66HH1515,, BB88HH2020, ecc., ecc.??

Abbiamo bisogno di un Abbiamo bisogno di un ESPERIMENTOESPERIMENTO per trovare la per trovare la MASSA MOLARE.MASSA MOLARE.

L’esperimento dà L’esperimento dà 53.3 g/mol53.3 g/mol26 66 / ità26 66 / itàConfronta con la massa di BConfronta con la massa di B22HH55 = = 26.66 g/unità26.66 g/unità

Trova il rapporto di queste masse.Trova il rapporto di queste masse.

Formula Molecolare = BFormula Molecolare = B44HH1010

CuCuClCl22 ●●22 HH22OO cloruro di rame(II) cloruro di rame(II) diidratodiidrato

Cu 63.55Cu 63.55 .. 1 = 63.551 = 63.55

Cl 35 45Cl 35 45 2 70 902 70 90Cl 35.45Cl 35.45 . . 2 = 70.902 = 70.90

HH22OO 18.01618.016 . . 22 = = 36.03236.032

totale totale ==170.48170.48

Atomi MolecoleMolecole, & , & IoniIoni -...

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