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 !!!

La chimica è la scienza sperimentale che studia la materia e le sue trasformazioni

Acido salicilico

NATURALEAcido acetilsalicilico

Morfina

NATURALE Eroina

Piccole differenze a livello MICROSCOPICO

grandi differenze a livello MACROSCOPICO

Come si presenta la materia?

K2Cr2O7

NaCl

KMnO4

CuSO4 5 H2O

C (s, grafite)

Sb

Cu

Come procedere?

I tre livelli della chimica:

1. macroscopico (osservo e lavoro)

2. microscopico (penso)

3. simbolico (rappresento)

Posso pesare

atomi e molecole!

la mole è il tramite tra microscopico e macroscopico

STECHIOMETRIA:

studio sistematico QUANTITATIVO delle trasformazioni chimiche

m (g) : M (g mol-1) = n (mol)

Reazione chimica

Equazione chimica

1

2

3

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!

COME E’ FATTA LA MATERIA?

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

4. Ipotesi di De Broglie:

dualismo onda-corpuscolo

λ = h / mv

5. Principio di Indeterminazione di Heisenberg:

Δp Δx ≥ h / 4π

Nasce la Meccanica

Quantisticadescrive i sistemi microscopici

1. i sistemi microscopici scambiano energia solo in quantità discrete.

2. il moto delle particelle microscopiche è descritto

in termini probabilistici.

Eq. Fondamentale della Meccanica Quantistica:

(-h2 / 8π2m) d2 ψ /dx2 + d2 ψ/dy2 + d2 ψ /dz2 + V ψ = Etot ψEquazione di Schrödinger

* 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 dx

2-y

2 dz2)

INOLTRE per l’elettrone:

ms = ± ½ spin elettronico (raddoppia il numero di stati quantici per En : 2n2)

Principio di esclusione di PauliPrincipio della massima molteplicitàRiempimento degli orbitali

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, mMA

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)

QUINDI:

Configurazioni elettroniche

Tavola Periodica degli ElementiEI AE