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Geometria delle molecole - Legami chimici

chimica


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Geometria delle molecole

VSEPR: La forma dipende dal numero di coppie elettroniche attorno all'atomo e loro mutua repulsione

Aspetto

IBR.

TIPO

FORMA

ESEMPI



Lineare

sp

AX2

Lineare

(180°) HCN, BeF2, CO2, HgCl2, C2H2, BeCl2

Triangolo

sp2

AX3

AX3

AX2E

Triangolo equilatero

Triangolo

Angolare

(120°) SO3, C6H6, BF3, BH3, AlCl3, BCl3

COCl, HCHO, C2H4

SnCl2

Tetraedro

sp3

AX4

AX3E

AX2E2

Tetraedrica

Piramide triangolare

Angolare a V

(109,5°) CH4, NH4+, CCl4, SO42-, PO43-,BF4-

(<109,5°) NH3(107°), H3O+, PH3, SO32-, PCl3, SOCl

H2O(104,5°), OF2(<104,5°), H2S, ClO22-

Bipiramide

sp3d

AX5

AX4E

AX3E2

AX2E3

Bipiramide triangolare

Disfenoide

A forma di T

Lineare

PCl5

SF4

ClF3, ICl3

XeF2

Ottaedro

sp3d2

AX6

AX5E

AX4E2

Ottaedro

Quadrato piramidale

Quadrato planare

Fe(CN)63-, SF6

IF5

ICl4-

Disposizione degli elettroni ed orbitali

s=2; p=6; d=10; f=14

End>E(n+1)s        Enf>E(n+2)s

Sistema periodico

Le grandezze principale riportate nella tavola perodica

GRANDEZZA

DESCRIZIONE

LUNGO UN GRUPPO

LUNGO UN PERIODO

Volume/Raggio

Un maggiore volume porta a cedere e-

aumenta

diminuisce (ecc. trans.)

Proprietà metalliche

Tendenza a cedere e-

aumenta

diminuisce

Densità

m/V

aumenta

irregolare

Energia di ionizzazione

1(X + ei -> X+ + e-) 2(X+ + ei -> X++ + e-)

diminuisce

aumenta (ecc. B e Al)

Affinità elettronica

Tendenza ad acquistare e- (X -> Y- + ae)

diminuisce



aumenta (ecc. B e Al)

Elettronegatività

Avidità elettronica

irregolare

irregolare

Legami chimici

-          Ionico: differenza di elettronegatività > 1,7; i composti ionici si sciolgono in acqua, non in solventi apolari; allo stato fuso conducono energia elettrica; allo stato solido hanno ioni diposti tridimensionalmente ordinati; alto punto di fusione; K=0 a T ambiente.

-          Covalente: differenza di elettronegatività < 1,7; può essere polare (momento dipolare>0 che dipende da geometria ed elettronegatività), apolare (momento dipolare=0 ed elettronegatività bassa) e dativo (tra doppietti e per i gruppi 5-6-7). Il Legame C-Cl è più polare di C-Br; C-H è quasi apolare.

-          Coordinazione: tra un metallo di transizione e una base di Lewis

-          Metallico: tra metalli, prevede conduzione elettrica e termica, malleabilità, duttilità e lucentezza.

-          Idrogeno: tra molecole, con H e un elemento molto elettronegativo (specialmente H-F, H-O, H-N).

-          Van Der Walls: deboli e tra molecole: possono essere dipolo-dipolo, dipolo-dipolo indotto, dipolo indotto-dipolo indotto (o di London, debolissimi).

All'aumentare della massa aumentano le forze di London. All'aumentare di forze intermolecolari aumentano temperatura di ebollizione, di fusione, tensione di vapore e entalpia molare di vaporizzazione.

La temperature di ebollizione aumenta con legami a idrogeno, forze intermolecolari e momento dipolare.

Chimica nucleare

-          Decadimento a : AZX -> 42He + A-4Z-2Y (la radiazione devia verso il negativo)

-          Decadimento b-: AZX -> 0-1e + AZ+1Y (la radiazione devia verso il positivo)

-          Decadimento b+: AZX -> 01e + AZ-1Y (la radiazione devia verso il negativo)

Fissione: Da nuclei pesanti a nuclei leggeri                   Fusione: Da nuclei leggeri a nuclei pesanti

Leggi dei gas ideali

pV=nRT (R=8,31441 se V in m3, p in Pa e T in K)(R=0,08206 se V in dm3, p in atm e T in K)

p=K/V    p=KT     V=KT     v=K/ÖM                                p=2Nmv2/3V

Concentrazioni nelle soluzioni                                                  Proprietà colligative

(1dm3=1L=1000cm3) (1 equivalente=mmol/valenza)                                            Dipendono dal n° di particelle

% in peso: g/100g                                                                                                    tensione di vapore: Dp=x ps i

% in volume: cm3/100cm3                                                                                                                                    pressione osmotica: p= nRTi/V

% in peso-volume: g/100cm3                                                                                                                           innalzamento ebullioscopico: DTe=Kem i

Molarità M: n/1dm3                                                                                                  abbassamento crioscopico: DTc=Kcm i

Molalità m: n/1Kgsolvente                                                                                                                                         i=1+a(v-1)

Normalità N: equiv/1dm3 (M. valenza)                                                                   a=1(el.); a=0(non el.)     v=ioni

Frazione Molare x: n/totmol

Equilibrio chimico

I fattori sono natura e concentrazione di regaenti e prodotti, pressione e temperatura.

aA + bB <-> cC + dD              [C]c [D]d / [A]a [B]b = Ke          pc pd : pa pb = Kp     (contare solo i gas nel calcolo)

Kc>1 verso destra                   Kp=Kc(RT)Dn  dipendono da T      se Dn(=c+d-a-b)=0 allora Kc=Kp

Dn=0

Dn¹0

DH

T

p

Dn

p

V

<0 (eso)

sfavorisce

non influisce

<0

favorisce

sfavorisce

>0 (endo)

favorisce

non influisce

>0

sfavorisce

favorisce

Kc<1 verso sinistra




[X]: conc. mol/dm3

Equilibrio ionico

Acido: donatore di protoni (Bronsted), accettore di elettroni (Lewis).         

Base: accettore di protoni (Bronsted), donatore di elettroni (Lewis).

Un acido forte è sempre coniugato a una base debole e viceversa.

Un acido poliprotico ha diverse ionizzazioni in acqua.

Una specie derivata da un acido poliprotico non forte è anfiprotica.

In "HX + Y- -> X- + HY" si ha sempre Keq=Ka(HX)/Ka(HY).

Grado di dissociazione a=moli dissociate/totali           K=a2C/(1-a)         0<a<1

Kw=KbKa=10-14

Calcolo del pH                                                Indicatori

CASO

pH

Acido forte

-log[H+]

Base forte

14+log[OH-]

Acido debole

½ (pKa - logCa)

Base debole

14 - ½ (pKa - logCb)

Acido anfiproticoII

½ (pKI + pKII)

Acido anfiproticoIII

½ (pKII + pKIII)

In generale

pKa + log(Cb/Ca) coniug

Di formula generale HIn, si dissociano H2O + HIn -> In- + H3O+

In- è colorato diversamente da HIn. Si dice che l'indicatore vira a

pH = pKa a seconda del campo di viraggio (pH= pKa ± 1).

Il pH si calcola pH= pKa + log([In-]/[HIn])

Soluzioni tampone

Soluzioni in cui il pH varia poco all'aggiunta di acidi o basi e

contengono una coppia coniugata acido-base > 0,1 M con circa la

stessa concentrazione.

                                                                                                 Sistema ac debole / bs forte (ex. CH3COOH / CH3COONa)

Idrolisi (dei sali in acqua)                               pH= pKa + log(Cb/Ca)

SALE

pH

CALCOLO DEL pH

Af-bf

=7

sale neutro

Af-bd

<7

pH= ½ (pKw -pKb -logCs)

Ad-bf

>7

pH= ½ (pKw +pKa +logCs)

AdII-bf

>7

pH=- ½ log[KIICs+Kw/1+(Cs/KI)]

Ad-bd

*7

pH= ½ (pKw +pKa + pKb)

* =7(pKa=pKb) >7(pKa>pKb) <7(pKa<pKb)

      Sistema b. debole / a. forte (ex. NH3 / NH4Cl)

      pH= 14 - pKb + log(Cb/Ca)

      Massima azione tamponante per pH= pKa o pOH= pKb

      L'intervallo utile è per pH= pK ± 1  : pK è o (pKa) o (14 - pKb)

                                                                        

                                                                                                     

                                                                                        

Prodotto di solubilità

Si parla di sali poco solubili quando s (solubilità in moli/l)<10-2                                  Fattori che influenzano la solubilità:

AmBn <-> mAx+ + nBy-   Kps= [A]m[B]n = (ms)m(ns)n                                                                  1. Temperatura: Aumenta la solubilità

Kps è il prodotto di solubilità, coè il valore massimo del prodotto                    2. Ione comune: Aumenta la precipitazione

della concentrazione degli ioni oltre il quale si ha un precipitato.                    3. Complessante: Dissolve il precipitato







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