Impara la chimica dell'11 ° grado

I mattoni della materia sono gli atomi, che si uniscono per formare molecole o composti. È importante conoscere le parti di un atomo, quali ioni e isotopi sono e come gli atomi si uniscono.

Gli atomi sono costituiti da tre componenti:

• protoni - carica elettrica positiva
• neutroni - nessuna carica elettrica
• elettroni - carica elettrica negativa

Protoni e neutroni formano il nucleo o il centro di ciascun atomo. Gli elettroni orbitano attorno al nucleo. Quindi, il nucleo di ciascun atomo ha una carica positiva netta, mentre la porzione esterna dell'atomo ha una carica negativa netta. Nelle reazioni chimiche, gli atomi perdono, guadagnano o condividono elettroni. Il nucleo non partecipa alle normali reazioni chimiche, sebbene il decadimento nucleare e le reazioni nucleari possano causare cambiamenti nel nucleo atomico.

Il numero di protoni in un atomo determina quale elemento è. Ogni elemento ha una o due lettere simbolo che viene utilizzato per identificarlo in formule e reazioni chimiche. Il simbolo dell'elio è lui. Un atomo con due protoni è un atomo di elio indipendentemente da quanti neutroni o elettroni ha. Un atomo può avere lo stesso numero di protoni, neutroni ed elettroni o il numero di neutroni e / o elettroni può differire dal numero di protoni.

Gli atomi che portano una carica elettrica netta positiva o negativa lo sono ioni. Ad esempio, se un atomo di elio perde due elettroni, avrebbe una carica netta di +2, che sarebbe scritta²⁺.

Variando il numero di neutroni in un atomo determina quale isotopo di un elemento che è. Gli atomi possono essere scritti con simboli nucleari per identificare il loro isotopo, dove il numero di nucleoni (protoni più neutroni) è elencato sopra ea sinistra di un simbolo di elemento, con il numero di protoni elencati di seguito ea sinistra di simbolo. Ad esempio, tre isotopi di idrogeno sono:

¹₁H, ²₁H, ³₁H

Poiché sai che il numero di protoni non cambia mai per un atomo di un elemento, gli isotopi più comunemente vengono scritti usando il simbolo dell'elemento e il numero di nucleoni. Ad esempio, potresti scrivere H-1, H-2 e H-3 per i tre isotopi di idrogeno o U-236 e U-238 per due isotopi comuni di uranio.

Il numero atomico di un atomo identifica il suo elemento e il suo numero di protoni. Il peso atomico è il numero di protoni più il numero di neutroni in un elemento (perché la massa di elettroni è così piccola rispetto a quella di protoni e neutroni che essenzialmente non conta). Il peso atomico a volte è chiamato massa atomica o numero di massa atomica. Il numero atomico di elio è 2. Il peso atomico dell'elio è 4. Si noti che la massa atomica di un elemento nella tavola periodica non è un numero intero. Ad esempio, la massa atomica dell'elio è indicata come 4.003 anziché 4. Questo perché la tavola periodica riflette la naturale abbondanza di isotopi di un elemento. Nei calcoli chimici, si utilizza la massa atomica indicata nella tavola periodica, supponendo che un campione di un elemento rifletta la gamma naturale di isotopi per quell'elemento.

Gli atomi interagiscono tra loro, spesso formando legami chimici tra loro. Quando due o più atomi si legano tra loro, formano una molecola. Una molecola può essere semplice, come H₂, o più complesso, come C₆H₁₂O₆. I pedici indicano il numero di ciascun tipo di atomo in una molecola. Il primo esempio descrive una molecola formata da due atomi di idrogeno. Il secondo esempio descrive una molecola formata da 6 atomi di carbonio, 12 atomi di idrogeno e 6 atomi di ossigeno. Mentre potresti scrivere gli atomi in qualsiasi ordine, la convenzione è di scrivere prima il passato con carica positiva di una molecola, seguito dalla parte con carica negativa della molecola. Quindi, il cloruro di sodio è scritto NaCl e non ClNa.

La tavola periodica è uno strumento importante in chimica. Queste note esaminano la tavola periodica, come è organizzata e le tendenze della tavola periodica.

Nel 1869, Dmitri Mendeleev organizza gli elementi chimici in una tavola periodica molto simile a quella che usiamo oggi, tranne i suoi elementi sono stati ordinati in base al crescente peso atomico, mentre il tavolo moderno è organizzato aumentando atomico numero. Il modo in cui gli elementi sono organizzati consente di vedere le tendenze nelle proprietà degli elementi e di prevedere il comportamento degli elementi nelle reazioni chimiche.

Vengono chiamate le righe (spostandosi da sinistra a destra) periodi. Gli elementi in un periodo condividono lo stesso livello di energia più elevato per un elettrone non eccitato. Ci sono più sotto-livelli per livello di energia all'aumentare della dimensione dell'atomo, quindi ci sono più elementi nei periodi più in basso nella tabella.

Le colonne (spostandosi dall'alto verso il basso) formano la base per l'elemento gruppi. Gli elementi nei gruppi condividono lo stesso numero di elettroni di valenza o disposizione di un guscio di elettrone esterno, che fornisce agli elementi di un gruppo diverse proprietà comuni. Esempi di gruppi di elementi sono metalli alcalini e gas nobili.

L'organizzazione della tavola periodica consente di vedere a colpo d'occhio le tendenze nelle proprietà degli elementi. Le tendenze importanti riguardano un raggio atomico, energia di ionizzazione, elettronegatività e affinità elettronica.

• Raggio atomico
  Il raggio atomico riflette la dimensione di un atomo. Raggio atomico diminuisce spostandosi da sinistra a destra attraverso un periodo e aumenta spostandosi dall'alto verso il basso giù un gruppo di elementi. Sebbene si possa pensare che gli atomi diventerebbero semplicemente più grandi man mano che guadagnano più elettroni, gli elettroni rimangono in un guscio, mentre il numero crescente di protoni avvicina i gusci al nucleo. Scendendo di un gruppo, gli elettroni si trovano più lontano dal nucleo in nuovi gusci di energia, quindi aumenta la dimensione complessiva dell'atomo.
• Energia ionizzata
  L'energia di ionizzazione è la quantità di energia necessaria per rimuovere un elettrone da uno ione o un atomo nello stato gassoso. Energia ionizzata aumenta spostandosi da sinistra a destra attraverso un periodo e diminuisce spostandosi dall'alto verso il basso giù un gruppo.
• elettronegatività
  L'elettronegatività è una misura della facilità con cui un atomo forma un legame chimico. Maggiore è l'elettronegatività, maggiore è l'attrazione per il legame di un elettrone. elettronegatività diminuisce spostandosi verso il basso di un gruppo di elementi. Gli elementi sul lato sinistro della tavola periodica tendono ad essere elettropositivi o hanno maggiori probabilità di donare un elettrone che accettarne uno.
• Affinità elettronica
  L'affinità elettronica riflette quanto facilmente un atomo accetterà un elettrone. Affinità elettronica varia in base al gruppo di elementi. I gas nobili hanno affinità di elettroni vicino allo zero perché hanno riempito i gusci di elettroni. Gli alogeni hanno elevate affinità elettroniche perché l'aggiunta di un elettrone conferisce a un atomo un guscio di elettrone completamente riempito.

Legami chimici sono facili da capire se si tengono a mente le seguenti proprietà di atomi ed elettroni:

• Gli atomi cercano la configurazione più stabile.
• La Regola dell'Ottetto afferma che gli atomi con 8 elettroni nel loro orbitale esterno saranno i più stabili.
• Gli atomi possono condividere, dare o prendere elettroni di altri atomi. Queste sono forme di legami chimici.
• I legami si verificano tra gli elettroni di valenza degli atomi, non quelli interni.

I due principali tipi di legami chimici sono legami ionici e covalenti, ma dovresti essere consapevole di diverse forme di legame:

• Obbligazioni ioniche
  Legami ionici forma quando un atomo prende un elettrone da un altro atomo. Esempio: NaCl è formato da un legame ionico in cui il sodio dona il suo elettrone di valenza al cloro. Il cloro è un alogeno. Tutti gli alogeni hanno 7 elettroni di valenza e ne hanno bisogno di uno in più per ottenere un ottetto stabile. Il sodio è un metallo alcalino. Tutti i metalli alcalini hanno 1 elettrone di valenza, che donano prontamente per formare un legame.
• Legami covalenti
  Legami covalenti si formano quando gli atomi condividono elettroni. In realtà, la differenza principale è che gli elettroni nei legami ionici sono più strettamente associati a un atomico nucleo o l'altro, che gli elettroni in un legame covalente hanno circa la stessa probabilità di orbitare attorno a un nucleo come altro. Se l'elettrone è più strettamente associato a un atomo rispetto all'altro, a legame polare covalente può formarsi. Esempio: legami covalenti si formano tra idrogeno e ossigeno nell'acqua, H₂O.
• Bond metallico
  Quando i due atomi sono entrambi metalli, si forma un legame metallico. La differenza in un metallo è che gli elettroni potrebbero essere qualsiasi atomo di metallo, non solo due atomi in un composto. Esempio: legami metallici sono osservati in campioni di metalli elementali puri, come oro o alluminio, o leghe come ottone o bronzo.

Forse ti starai chiedendo come capire se un legame è ionico o covalente. Puoi vedere il posizionamento degli elementi sulla tavola periodica o su una tabella di elementi Elettronegatività per prevedere il tipo di legame che si formerà. Se i valori di elettronegatività sono molto diversi tra loro, si formerà un legame ionico. Di solito, il catione è un metallo e l'anione è un metallo. Se entrambi gli elementi sono metalli, si prevede che si formi un legame metallico. Se i valori di elettronegatività sono simili, si prevede che si formi un legame covalente. Le obbligazioni tra due non metalli sono legami covalenti. Si formano legami polari covalenti tra elementi che presentano differenze intermedie tra i valori di elettronegatività.

Per consentire ai chimici e ad altri scienziati di comunicare tra loro, un sistema di nomenclatura o denominazione è stato concordato dall'Unione internazionale di chimica pura e applicata o IUPAC. Sentirai sostanze chimiche chiamate i loro nomi comuni (ad esempio sale, zucchero e bicarbonato di sodio), ma in laboratorio useresti nomi sistematici (ad esempio cloruro di sodio, saccarosio e bicarbonato di sodio). Ecco una rassegna di alcuni punti chiave sulla nomenclatura.

I composti possono essere costituiti solo da due elementi (composti binari) o più di due elementi. Alcune regole si applicano quando si nominano composti binari:

• Se uno degli elementi è un metallo, viene chiamato per primo.
• Alcuni metalli possono formare più di uno ione positivo. È comune affermare la carica sullo ione usando numeri romani. Ad esempio, FeCl₂ è il cloruro di ferro (II).
• Se il secondo elemento è un metallo, il nome del composto è il nome del metallo seguito da uno stelo (abbreviazione) del nome non metallico seguito da "ide". Ad esempio, NaCl è chiamato cloruro di sodio.
• Per i composti costituiti da due non metalli, l'elemento più elettropositivo viene chiamato per primo. Il gambo del secondo elemento è chiamato, seguito da "ide". Un esempio è HCl, che è acido cloridrico.

Oltre alle regole per la denominazione dei composti binari, esistono ulteriori convenzioni di denominazione per i composti ionici:

• Alcuni anioni poliatomici contengono ossigeno. Se un elemento forma due ossianioni, quello con meno ossigeno termina in -ite mentre quello con più ossidanti termina in -ate. Per esempio:
  NO^2- è nitrito
  NO^3- è nitrato