Il legame covalente porta alla formazione delle molecole.

Ad esempio, la molecola H2 si forma grazie ai due atomi di idrogeno che mettono in compartecipazione due elettroni che appartengono ad entrambi i nuclei.In tal modo ciascun atomo ha raggiunto la configurazione elettronica dell’elio (che è il gas nobile più vicino all’idrogeno nella tavola periodica).

H·+·H -> H:H

I due atomi sono legati tra loro da un legame covalente, pertanto :

Il legame covalente è il legame che si instaura quando due atomi condividono una coppia di elettroni dando

 

luogo a una molecola.

La coppia di elettroni è detta anche coppia condivisa perché attratta da entrambi i nuclei.Questo tipo di legame è detto puro o omopolare.

Ogni volta che due atomi si combinano per formare una molecola,viene rilasciata una certa quantità di energia.Ciò significa che l’energia posseduta dalle molecole è minore di quella degli atomi isolati ed è per tale motivo che le sue parti restano unite.

Tale energia è detta energia di legame.

L’energia di legame è l’energia liberata al momento della formazione di un legame, ovvero l’energia che bisogna somministrare per romperlo.”

L’energia di legame è convenzionalmente definita positiva.L’energia di legame è l’energia di ionizzazione necessaria a separare il nucleo atomico e gli elettroni ponendoli a distanza tale che non interferiscano tra loro

Quando due atomi si legano per formare una molecola, la distanza che c’è tra i loro nuclei è sempre minore della somma dei raggi dei due atomi isolati. Tale distanza viene definita lunghezza di legame. Il suo valore è espresso un ångstrom (Å) e viene determinato sperimentalmente.”

Si definisce lunghezza di legame la distanza che intercorre tra i nuclei di due atomi legami.

RAGGIO ATOMICO E VOLUME ATOMICO

Il raggio atomico esprime la distanza tra il nucleo e l’elettrone più esterno ed è misurato in nanometri o in angstrom. Nella tavola periodica le dimensioni di un atomo variano lungo un gruppo e lungo un periodo. Infatti:

Il raggio atomico, e di conseguenza il volume, aumentano lungo un gruppo procedendo dall’alto verso il basso, mentre diminuiscono lungo un periodo procedendo da sinistra verso destra.

ENERGIA DI IONIZZAZIONE

Abbiamo detto che in un atomo il numero di protoni è uguale a quello degli elettroni, ovvero è elettricamente neutro. Tuttavia è possibile, fornendo una certa quantità di energia, vincere l’attrazione elettrostatica del nucleo e allontanare uno o più elettroni. In tal modo l’atomo risulterà elettricamente carico. Un atomo elettricamente carico è detto ione; in questo caso ione positivo o catione. Quando l’elettrone viene estratto dall’atomo si parla di energia di prima ionizzazione:

si definisce energia di prima ionizzazione di un atomo l’energia richiesta per estrarre l’elettrone più esterno da quell’atomo allo stato gassoso.

Se estraiamo un secondo elettrone dallo ione, l’energia richiesta viene denominata energia di seconda ionizzazione.

L’ENERGIA DI IONIZZAZIONE:

diminuisce lungo un gruppo procedendo dall’alto verso il basso, mentre aumenta lungo un periodo procedendo da sinistra verso destra.

 

AFFINITÀ ELETTRONICA:

Si definisce affinità elettronica la quantità di energia ceduta quando un atomo neutro allo stato gassoso acquista un elettrone, trasformandosi in uno ione negativo o anione.

L’anione è una atomo carico negativamente

l’affinità elettronica diminuisce lungo un gruppo e aumenta lungo un periodo.

L’ELETTRONEGATIVITÀ:

Si definisce elettronegatività l’abilità di un atomo nell’attrarre elettroni.

L. Pauling mise a punto una scala dell’elettronegatività. Al Fluoro è stato attribuito il valore più alto, ovvero 4; segue l’Ossigeno con 3,5; infine l’Azoto e il Cloro con 3. Gli elementi meno elettronegativi sono il Cesio e il Francio. I metalli sono elementi con bassa energia di ionizzazione, bassa affinità elettronica e di conseguenza bassa elettronegatività; quindi presentano spiccata tendenza a cedere elettroni. I non metalli, viceversa, sono quelli che presentano spiccata tendenza a acquistare elettroni, mentre i semimetalli presentano valori intermedi di queste grandezze.

Nella tavola periodica di Mendeleev non si tenne conto della configurazione elettronica degli elementi,in quanto allora ancora sconosciuta.Esaminando la configurazione dei primi 20 elementi si nota la periodica distribuzione degli elettroni nel livello più esterno.Di conseguenza si può dedurre che la causa della periodicità degli elementi è da attribuirsi proprio alla loro configurazione elettronica.

Sulla base del nuovo criterio di classificazione la tavola periodica risulta avere queste caratteristiche:

• Gli elementi sono distribuiti in sette righe visto che sette è il massimo numero di livelli energetici che è possibile avere.
• Il numero di elementi presente in ogni riga corrisponde al numero massimo di elettroni che è possibile trovare nel livello energetico corrispondente;ad esempio nella riga quattro ci sono 18 elementi(perché nel quarto livello energetico è possibile contenere fino a 18 elettroni).
• Ogni riga inizia sempre con un elemento i cui atomi hanno un solo elettrone nel livello energetico più esterno(o livello di valenza) e termina con un atomo che ha tanti elettroni da completare il relativo livello energetico.

La tavola periodica si divide in periodi(righe orizzontali) e gruppi:(righe verticali)

• Ogni periodo inizia con un elemento che ha un solo elettrone nel rispettivo livello energetico ,ad esempio:H inizia il primo periodo,ha un solo elettrone e un livello energetico;Li inizia il secondo periodo con un elettrone nel secondo livello energetico,e così via.
• All’interno dei gruppi,invece, troviamo tutti gli elementi che hanno lo stesso numero di elettroni nel livello energetico più esterno.

Gli elementi presenti nella tavola periodica sono 111.Alcuni sono elementi naturali,altri invece sono elementi artificiali cioè prodotti tramite reazioni nucleari.Oggi siamo certi che non ci sono altri elementi naturali da scoprire,ma è ragionevole pensare che altri elementi possono essere preparati artificialmente in laboratorio.

Nella tavola periodica ci sono elementi che hanno delle proprietà chimica simili. Tali elementi sono raggruppati nelle famiglie chimiche come il settimo gruppo dove troviamo gli alogeni,che hanno 7 elettroni nel livello energetico esterno.

Nell’ottavo gruppo troviamo i gas nobili,gli elementi che hanno una configurazione elettronica completa

Dopo alcuni tentativi di classificazione degli elementi fino ad allora conosciuti, Mendeleev e Meyer scoprirono che le proprietà degli elementi sono periodiche,cioè si ripetono a intervalli di tempo regolari quando sono ordinati in funzione delle loro masse atomiche crescenti. Sulla base di questa scoperta Mendeleev mise a punto la sua tavola periodica dove collocò tutti gli elementi allora conosciuti. Ottenne così otto colonne in cui si trovavano degli elementi con delle proprietà simili. Mendeleev riuscì a predire la massa atomica di elementi ancora sconosciuti in base alla posizione che avrebbero dovuto occupare nella tavola. Mezzo secolo dopo Moseley scoprì che la carica nucleare degli atomi cresce di un unità passando da un elemento al successivo nella tavola periodica. Egli suggerì che gli elementi dovessero essere sistemati secondo la loro carica nucleare. Pertanto, la legge periodica stabilisce che:

le proprietà degli elementi si ripetono periodicamente quando questi sono ordinati secondo il loro numero atomico crescente.

ATTREZZATURA:

• Due bacher;
• Due cilindri;
• Bilancia elettronica;
• Spatola metallica;
• Pipetta;
• Due bacchette di vetro.

MATERIALI:

• Acido cloridrico concentrato (soluzione al 36-37%);
• Zinco in polvere;
• Zinco in barrette.

PREPARAZIONE:

1. Accendere la bilanci elettronica.

2. Porre sul piatto della bilancia un bacher e azzerare.

3. Introdurre una o più barrette fino ad ottenere un peso di circa 5g.

4. Prendere nota del peso esatto.

5. Togliere il primo bacher dal piatto della bilancia.

6. Porre sulla bilancia il secondo bacher vuoto, azzerando.

7. Introdurre zinco in polvere fino ad ottenere un peso uguale al precedente.

8. Nei due cilindri versare acido cloridrico fino a livello corrispondente a 100 ml.

9. Versare contemporaneamente in ogni bacher il contenuto di un cilindro.

10. Smuovere lentamente con la bacchetta di vetro lo zinco in polvere, per evitare l’impaccamento in modo che l’attacco dell’acido avviene su tutta la quantità della polvere.

L’uso diretto delle masse atomiche in laboratorio è impossibile perché si tratta di numeri molto piccoli.È necessario,allora, trovare un modo per collegare ciò che non possiamo vedere(mondo microscopico)a ciò che possiamo vedere(mondo macroscopico).A tal fine è conveniente prendere in considerazioni un insieme di atomi tale da poter essere misurato.

Due elementi espressi nella stessa unità di massa e presi nella stessa quantità contengono lo stesso numero di atomi

Il numero delle particelle con massa pari alla massa atomica costituisce una quantità ben precisa chiama mole che è l’unità di misura della sostanza nel Sistema Internazionale.

La mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di Avogadro di particelle elementari,atomi,molecole

Il numero di Avogadro è stato determinato sperimentalmente e corrisponde a 6,022*10^23.

Quindi per misurare la mole di una qualsiasi sostanza basterà pesarne una quantità pari alla massa atomica(o molecolare se si tratta di una molecola).

Una definizione più rigorosa è la seguente:

La mole è la quantità di sostanza che contiene tante entità elementari,atomi o molecole, quanti sono gli atomi presenti in 12g dell’isotopo 12 del carbonio

La mole è l’unità di misura fondamentale per un chimico;con essa infatti si determina il numero di particelle contenute in una determinata sostanza.La mole viene misurata in mol.

ATTREZZATURA:

• Bilancia;
• Bacher da 50 ml;
• Spatola;
• Matraccio tarato;
• Bacchetta di vetro contagocce;
• Spruzzetta.

MATERIALI:

• Idrossido di sodio (NaOH);
• Acqua distillata.

ESECUZIONE:

1. Calcolare la quantità di idrossido di sodio che deve essere disciolto in una certa quantità di soluzione affinché questa possa definirsi una certa M.

2. Pesare la quantità di idrossido di sodio seguendo i seguenti passaggi:

• porre il bacher sul piatto atomico della bilancia;
• premere il tasto della bilancia, azzerando;
• servendosi della spatola aggiungere NaOH fino a raggiungere la quantità voluta.

3. Versare idrossido di sodio nel matraccio.

4. Utilizzando la spruzzetta, riempire il matraccio fino a pochi centimetri dalla tacca segnata su di esso.

5. Chiudere il tappo e agitare fino a completa dissoluzione dell’idrossido di sodio.

6. Lasciare riposare la soluzione.

7. Aprire il matraccio e aggiungere con il contagocce altri ml di acqua distillata fino a raggiungere la tacca segnata sul matraccio.

Il principio di Avogadro afferma che:

Due gas differenti che occupano lo stesso volume e nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di molecole.

Avogadro ipotizzò che le particelle dei gas fossero formate da molecole biatomiche, formate cioè da due atomi legati tra loro.Tale ipotesi, purtroppo, non ebbe fortuna perché fu ostacolata da atomisti illustri e poi abbandonata. Solo dopo la morte di Avogadro, Stanislao Cannizzaro, un altro italiano, verificò la validità di tale principio, il quale divenne una delle più grandi leggi della chimica moderna.

Trovare una bilancia che pesi direttamente gli atomi(che trovi cioè la loro massa assoluta) è impossibile;si può invece determinare la massa relativa di un elemento confrontandola con quella di un atomo scelto come riferimento.

La massa relativa di un elemento indica quante volte un suo atomo pesa rispetto ad un altro atomo preso come riferimento.

La Comunità scientifica ha scelto come atomo di riferimento l’isotopo 12 del carbonio.

L’unità scelta non è l’intero atomo ma la sua dodicesima parte.Questa quantità è chiamata dalton ed è indicata con il simbolo u.Pertanto:

L’unità di massa atomica u,o dalton, è la dodicesima parte della massa dell’isotopo dodici del carbonio.

Quest’unità di misura è molto piccola perciò ,per compiere la nostra misurazione, invece che di un solo atomo dobbiamo porre sulla bilancia un numero n di particelle tale da poter essere pesato.

Per raggiungere l’equilibrio nell’altro piatto della bilancia dobbiamo porre un numero di unità(dalton) maggiori rispetto a quelle che occorrevano per un solo atomo.In questo modo si ottiene un rapporto costante in quanto sono aumentate entrambe le misure e l’operazione è ugualmente valida.

La massa relativa è un numero detto massa atomica(o peso atomico).

La massa molecolare può essere calcolata sommando la massa relativa degli atomi che compongono la molecola stessa.