Corso di CHIMICA INORGANICA: Lezione 2 Struttura atomica e legami chimici

2.1 Struttura Atomica: Modello atomico, numero atomico, massa atomica, struttura degli atomi.

La struttura atomica è la descrizione di base della costituzione degli atomi, composta da protoni, neutroni ed elettroni. I principali concetti relativi alla struttura atomica includono il modello atomico, il numero atomico, la massa atomica e la struttura degli atomi.

Modello atomico:

Il modello atomico è una rappresentazione concettuale della struttura degli atomi. I modelli atomici più importanti includono:

Modello di Bohr: Proposto da Niels Bohr nel 1913, questo modello descrive gli elettroni in orbite circolari attorno al nucleo, con livelli energetici quantizzati.

Modello quantomeccanico: Basato sulla meccanica quantistica, questo modello descrive la natura probabilistica degli elettroni attorno al nucleo, rappresentandoli come nubi di densità e definendo orbitali atomici anziché orbite definite.

Numero atomico:

Il numero atomico (Z) è il numero di protoni presenti nel nucleo di un atomo. Gli atomi di elementi diversi hanno un numero atomico unico e distintivo che li identifica. Nella tavola periodica degli elementi, il numero atomico aumenta in modo sequenziale da sinistra a destra e da alto a basso.

Massa atomica:

La massa atomica è la massa relativa di un atomo rispetto all'unità di massa atomica unificata (u), che è circa uguale alla massa di un protone o di un neutrone. La massa atomica di un elemento è data dalla somma dei protoni e dei neutroni presenti nel suo nucleo. Si esprime generalmente in unità di massa atomica (uma o u) e può variare per gli isotopi degli elementi.

Struttura degli atomi:

Gli atomi sono composti da tre particelle fondamentali:

Protoni: Positivamente carichi, si trovano nel nucleo atomico e hanno una massa relativa di circa 1 u.

Neutroni: Neutri, si trovano anch'essi nel nucleo e hanno una massa simile ai protoni.

Elettroni: Negativamente carichi, orbitano attorno al nucleo in diverse orbite o orbitali, formando una nube elettronica. La massa dell'elettrone è circa 1/1836 della massa di un protone o di un neutrone.

La struttura atomica si basa sulla disposizione e sull'interazione di queste particelle fondamentali all'interno dell'atomo. La combinazione del numero atomico, della massa atomica e della disposizione delle particelle all'interno dell'atomo definisce le proprietà chimiche e fisiche di un elemento.

2.2 Legami Chimici: Covalenti, ionici, metallici, teorie dei legami.

I legami chimici sono le forze che tengono insieme gli atomi per formare molecole o reticoli cristallini nei composti chimici. I principali tipi di legami includono legami covalenti, ionici e metallici.

Legami Covalenti:

I legami covalenti si formano quando due atomi condividono una o più coppie di elettroni nella loro orbita esterna. Questo tipo di legame si trova comunemente nei composti molecolari e può essere polarizzato o non polarizzato, a seconda della differenza di elettronegatività tra gli atomi che condividono gli elettroni.

Legami Ionici:

I legami ionici si formano quando uno o più elettroni vengono trasferiti da un atomo a un altro, creando ioni con carica positiva (cationi) e negativa (anioni). Gli ioni con carica opposta si attraggono e si legano insieme attraverso forze elettrostatiche. Questo tipo di legame è comune nei composti ionici come il cloruro di sodio (NaCl).

Legami Metallici:

I legami metallici si verificano tra atomi di metalli e si basano sulla condivisione di elettroni tra numerosi atomi all'interno di una struttura cristallina. Gli elettroni esterni sono liberi di muoversi all'interno della struttura metallica, creando una sorta di "nuvola" elettronica che contribuisce alle proprietà conduttive e alle altre proprietà dei metalli.

Teorie dei Legami:

Ci sono diverse teorie che spiegano la natura dei legami chimici:

Teoria della Valenza: Proposta da Gilbert Lewis, questa teoria si concentra sulla disposizione e sulla condivisione degli elettroni per formare legami covalenti tra gli atomi.

Teoria degli Orbitali Molecolari (MOT): Basata sulla meccanica quantistica, questa teoria spiega la formazione di legami covalenti attraverso la sovrapposizione degli orbitali atomici per formare orbitali molecolari.

Teoria del Campo Cristallino: Si applica ai legami metallici e spiega come gli orbitali atomici dei metalli interagiscono tra loro all'interno di una struttura cristallina.

Teoria delle Ibridazioni Orbitali: Descrive come gli orbitali atomici si combinano o si ibridano per formare orbitali ibridi che possono spiegare la geometria molecolare in molecole complesse.

Queste teorie forniscono modelli e spiegazioni che aiutano a comprendere la natura e la formazione dei legami chimici nei vari tipi di composti.