Legame idrogeno e temperatura di ebollizione

Legami idrogeno nel ghiaccio

Legami covalenti elegami idrogeno nella struttura

dell’acidodeossiribonucleico (DNA)

Gruppo 1 - Metalli alcalini – ns1

• Configurazione elettronica ns1

• Bassa elettronegatività

• Bassa energia di prima ionizzazione, elevata energia di seconda ionizzazione

• Composti ionici, ioni positivi M+1 (n.o. + 1)

• Gli elementi del gruppo 1 hanno proprietà comuni

• Li ha caratteristiche generali di metallo alcalino ma proprietà particolari dovute alla maggiore nergia di ionizzazione e alle minori dimensioni dello ione Li+

– Carattere parzialmente covalente del legame ionico– Analogie con il Mg (relazione diagonale)

Sostanze elementari

• Sono metalli con un reticolo a corpo centrato

• Temperatura di fusione e durezza molto basse che diminuiscono all’aumentare del numero atomico

• Energia reticolare bassa che diminuisce all’aumentare delle dimensioni dell’atomo

• Forti riducenti, molto reattivi

• La velocità di reazione aumenta all’aumentare del numero atomico (minore energia reticolare e minore energia di ionizzazione richiedono una minore energia attivazione)

Reazioni delle sostanze elementari

• Reazione con H2O

• Reazione con O2

• Reazione con alogeni• Reazione con acidi• Reazione con alcoli

• Reazione con NH3

Particella di sodio.

In H2O?

Preparazione delle sostanze elementari

• Riduzione degli ioni alcalini per via elettrochimica da sali fusi

Celle elettrolitica tipo Dows

Miscela NaCl/CaCl2 (2/3): p.f. 580°C (NaCl puro: p.f. 801°C)

•Sul fondo del reattore viene scaldato il CaCO3 che si decompone:

CaCO3 → CaO + CO2

•Dall'alto viene immessa nel reattore una soluzione concentrata di NaCL e NH3; precipita NaHCO3

NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl

•NaHCO3 viene convertito Na2CO3 per riscaldamento:

2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

•NH3 viene rigenerata per trattamento di NH4Cl con la calce (CaO) residuo della decomposizione di CaCO3

CaO + H2O → Ca(OH)2 Ca(OH)2 + 2 NH4Cl → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O

•L'ammoniaca viene riciclata e l'unico prodotto di scarto è CaCl2

Processo Solvay

•Gli ioni alcalini hanno scarsa tendenza a formare complessi di coordinazione a causa delle loro dimensioni relativamente grandi e della carica elettrica piccola.

•Complessi con basi di Lewis

•Leganti polidentati ad anello con atomi di ossigeno come donatori (eteri a corona) che intrappolano gli ioni alcalini nella loro cavità

•La stabilità di questi complessi dipende dalle dimensioni delle cavità e dal raggio dello ione alcalino

K+

Na+

Eteri corona e criptandi

•Il primo, e più importante, dei criptandi è 1,10-diaza-4,7,13,16,21,24-esaoxabiciclo[8.8.8]esacosano.

•Si utilizza il nome pratico Criptando[2.2.2], dove i numeri indicano il numero di atomi di ossigenio in ognuna delle tre braccia tra gli atomi di azoto a testa di ponte.

• I criptandi legano sia con gli atomi di azoto che con quelli di ossigeno

•La caratteristica fondamentale di questi composti è quella di possedere una cavità tridimensionale, all’interno della quale possono essere inglobate delle molecole o degli ioni, con conseguente formazione di composti di inclusione. Le reazioni di coordinazione sono guidate dalla natura della cavità, dalla sua forma e dimensione, dal tipo di atomi donatori e dalla loro disposizione relativa.

•Le dimensioni della nicchia danno una selettività dimensionale, permettendo la distinzione tra i cationi dei metalli alcalini.

Usi •I criptandi, nonostante il loro costo e la difficoltà di sintesi, offrono migliore selettività e stabilità di legame rispetto ad altri complessanti per gli ioni alcalini, come gli eteri a corona. •Rendono possibile estrarre sali altrimenti insolubili in solventi organici; •Aumentano la reattività degli anioni dei sali perché riescono a spezzare le coppie ioniche;•Possono essere utilizzati come catalizzatori di trasferimento di fase, trasferendo ioni da una fase all'altra. •I criptandi hanno consentito la sintesi di alcalidi (contenenti gli anioni Na- e K-) e elettridi (in cui l'anione è un elettrone). Sono stati usati per cristallizare ioni cluster come Sn92-. •Capacità di isolare lo ione ospite dal blocco del solvente (tutte le molecole d'acqua al di fuori della sfera di coordinazione) e di impedire la coordinazione diretta di molecole d'acqua,