Studio della chimica per il biennio,

Emanuelehk
Buongiorno, mi sto cimentando nello studio di questa materia, non so quale livello raggiungerò ma spero che con il vostro aiuto risolva alcuni dubbi che il libro di riferimento non completa.


sto studiando il legame covalente omeopolare e in generale i legami; ho appena iniziato questo argomento; primo problema non vengono ben indicate le simbologie di lewis, le ho visto in accenno su delle video lezioni universitarie, il resto dovrò trovarmele su internet; secondo problema è la non chiara spiegazione dei vari tipi di formule, tipo formula bruta e tutte le altre.

Venendo a quanto sto leggendo ora, il libro accenna questo fenomeno (legame chimico) prendendo in considerazione l'idrogeno, il suo atomo è H mentre la molecola è H2, ora il forte dubbio e incomprensione sta nel fatto che la molecola di idrogeno è anche l'elio in forma atomica, cioè He quindi vorrei capire se è solo un fatto di scrittura oppure di è una diversa struttura chimica il confronto tra una molecola di H2 e un atomo di elio He?

perché si chiama molecola di idrogeno un elemento che di fatto così formato, si trasforma in un altro atomo che è l'elio?

scusate la banalità ma io non ho degli insegnanti, sto imparando da solo quindi ho solo il libro internet e voi che interagite.

grazie

Risposte
Emanuelehk
ops, correggo un attimo l'ultima domanda! di fatto chi si uniscono sono gli atomi, non è un elettrone in più o in meno su un atomo, quindi l'elio ha 2 elettroni, l'idrogeno ne ha 1, mentre una molecola è l'unione di più atomi con in comune degli elettroni.

Ripropongo la domanda in modo diverso;

visto che 2 atomi di idrogeno combinandosi raggiungono la configurazione elettronica dell'elio formando l'otteto, sul grafico delle configurazioni elettroniche, S1 S2 P2 ecc.. si comportano allo stesso modo dei singoili atomi? in pratica una molecola completa i livelli energetici allo stesso modo di un atomo?

Emanuelehk
ad esempio ora sto leggendo il legame tra due molecole di fluoro, riguardo alla simbologia di lewis si fermano completamente come nelle pagine successive diventando impossibile capire di che si tratta e come lo si deve interpretare.

Per la molecola del fluoro la mostrano così: F-F poi 2 trattini sopra 2 sotto e 2 ai fianchi; per i due sopra e quello tra le due lettere li descrive dicendo che, quello centrale fra le lettere rappresenta il doppietto elettronico coinvolto nel legame e l'ho capito, essendo 1 ne vedo 1; per i 2 trattini sopra i 2 atomi di F sono descritti i doppietti pieni degli orbitali 2s e 2p (anche se a dire il vero non li comprendo per numero visto che 2s dovrebbe essere 1 trattino o 2 punti, mentre per 2p dovrebbero essere almeno 2 trattini o 4 punti, ma sopra ce ne stanno 2 totali) con gli altri sotto e ai fianchi non viene indicato niente!!

la domandina è, c'è un ordine particolare per descrivere le posizioni dei trattini intorno al nome degli atomi??

provando ad ipotizzare e considerando che un trattino equivale a 2 elettroni che completano un guscio (orbitale) essendo 7 in totale sono 14 elettroni; l'atomo di F ha 9 elettroni 9*2=18, tolgo il livello 1s che sono 2 per ogni atomo e trovo i 14 elettroni dei 2 atomi uniti in una molecola, cioè 7*2=14...mi viene da pensare che il livello 1s non viene calcolato e quindi sono visibili soltanto il livelli a partire da 2s.

Ora se è corretto quello che ho detto è da capire come trovare tutti gli elementi in un certo ordine; il trattino centrale mi sembra di capire che sono gli elettroni di valenza che si combinano con i gli altri atomi, gli altri non li comprendo....ancora peggio se vado a guardarmi la simbologia dell'ossigeno in quanto non è un legame sigma ma pi-greco e ci sono dei trattini obliqui che non capisco.

non so se si è capito il mio discorso e quello che chiedo...speriamo :D

mirko9991
ciao!!
mmm... sei un po' confusetto :)
Il principio "base" della chimica e delle reazioni chimiche è, in parole povere, che due atomi reagiscono fra loro, per formare una specie chimica (detta molecola), mettendo in compartecipazione elettroni, in maniera tale che entrambi gli atomi abbiamo una configurazione elettronica stabile (quello che si chiama "raggiungere l'ottetto completo") considerando gli elettroni derivanti dall'altro atomo.
Questa compartecipazione di elettroni determina la formazione di un legame chimico fra i due atomi (parlo di due atomi, ma il ragionamento vale anche per più atomi, ovvero un atomo può legarsi a più di un atomo contemporaneamente, vedi CH4, il metano).
Prendiamo la molecola di idrogeno: tale elemento in natura esiste praticamente solo sotto forma di moleocla, e non di atomo.
Questo è perchè H atomico è molto reattivo (è un radicale, ma penso che ancora non sai bene cosa sia :)) perchè presenta una configurazione che non completa il livello elettronico (in questo caso il livello definito da numero quantico principale n=1); infatti, ha configurazione 1s (ho notato che tu identifichi i vari orbitali atomici scrivendo S1, S2... è sbagliato! Prima si mette il numero quantico principale, poi la lettera (minuscola) propria dell'orbitale e come apice, in alto a destra della lettera, si scrive il numero di elettroni contenuti in tale orbitale, massimo 2 per orbitale).
Per raggiungere una condizione di stabilità deve prendere un elettrone, raggiungendo così la configurazione $2s^2$ stabile (che è quella del gas nobile del periodo a cui appartiene H, cioè l'elio.
Questo elettrone viene "preso" unendosi ad un altro atomo di H, con il quale mette in compartecipazione l'elettrone.
Per quanto riguarda una molecola, il principio di occupazione degli orbitali è identico a quello atomico (prima orbitali con minore energia e così via a salire); ma attento!
In questo caso hai orbitali MOLECOLARI e non atomici (ottenuti in un modo particolare che poi magari vedrai continuando a studiare) che si identificano con simboli diversi da s,p,d,...
Comunque non puoi paragonare una configurazione di un atomo, con quella di una molecola!! Non ha alcun senso logico no?
Per quanto riguarda le formule di Lewis è lungo da spiegare... se sul libro che usi non sono spiegate ben, prova a prenderne un altro; non posso credere che non ci sia spiegato il significato dei vari "trattini".
P.S. : sei uno studente del biennio delle superiori vero? o ho capito male?

Emanuelehk
ciao e grazie, sto studiando da privatista quindi non ho il supporto degli insegnanti come a scuola, altrimenti le domande le porrei agli insegnanti a scuola;
purtroppo la simbologia è spiegata molto poco, quasi niente, solo accenni, meno male che uso un libro delle scuole!

proverò a cercarle su internet, cambiare libro ora non so se possa essere utile, dovrei adattarmi al nuovo stile di insegnamento e per il tempo che ho non è proprio facile, dovrò prepararmi entro settembre, comunque ci penserò!

una curiosità sugli orbitali 2p e alla disposizione degli assi xyz ; il libro mi sta mostrando un legame pi greco sull'ossigeno e mi indica che l'orbitale 2p è completo in z e gli altri 2 spaiati chiamandoli x e y; a questo punto non ho capito come sono disposti gli assi rispetto agli orbitali rappresentati graficamente ...se non erro di solito l'ordine è degli assi ma pure nell'alfabeto è xyz e siccome che in 2p è il primo ad essere completo, vorrei capire perché lo chiama z e non x! è un errore di scrittura oppure l'ordine corretto degli assi è zxy?

aggiungo che in precedenza leggendo la struttura degli orbitali, quelli in p che sono 3 venivano indicati da sinistra verso destra con i rispettivi nomi xyz e non zxy come sto leggendo ora sulla pagina in questione.


spero di essermi espresso in modo chiaro :D

Emanuelehk
ecco una copia della pagina; quella sotto è tutta la spiegazione della simbologia relativa ai trattini! molto completa eh! e nelle pagine precedenti stessa cosa nelle seguenti ancora peggio.


guardando quanto scritto viene indicato che il legame sigma si forma su 2px, ma 2px è completo come fa a formare un legame se l'orbitale è completo??

su alcune video lezioni a livello universitario avevo notato che gli orbitali si distribuiscono in certe situazioni disponendosi singolarmente in quanto i livelli di energia sono sufficientemente bassi perché questo "salto" sia possibile, ma non penso sia il caso di questa situazione, se non erro in questo caso sono 2 atomi con gli stessi orbitali "liberi" e quindi il legame lo fanno li, però il fatto che si leghino su un orbitale completo mi da qualche motivo di pensare che ci sia qualche errore sul testo.

Per ora mi interessa sapere se l'indicazione è corretta, so che è difficile spiegare queste cosa e non pretendo vengano spiegate in 2 o 3
righe su un forum, quindi mi accontento di sapere se quanto scritto è giusto o no!

http://i42.tinypic.com/3149q2x.jpg

Grazie.

mirko9991
ciao!
L'orientazione degli "assi" del sistema di riferimento è completamente arbitrario!!
In generale, di solito, ma non è una regola assoluta, si chiama asse z quello che è parallelo al legame sigma fra due atomi; in base a questa convenzione avrai che l'orbitale pz è quello che si dispone lungo il legame.
In realtà, quando parli di molecole, gli orbitali che usi non sono quelli degli atomi singoli (posti nel vuoto) che chiamiamo s, px,py e pz. Nelle molecole gli orbitali atomici (di uno stesso livello energetico, o di energia paragonabile) si ibridizzano, ovvero si combinano in maniera opportuna per dare un numero equivalente di orbitali ibridi.
Per il C, ad esempio, essendo tetravalente nella maggior parte dei casi (soprattuto in chimica organica), significa che usa i suoi 4 orbitali atomici (del livello di valenza n=2), li "mischia" e ottiene 4 orbitali ibridi detti sp3, oguno dei quali ha uguale energia ed è singolarmente occupato.
Lo stesso ragionamento si applica ai vari atomi.
Spero di essere stato chiaro, ma come dici anche tu, non è facile spiegare il tutto in un messaggio! :)
ciao

Emanuelehk
grazie per le risposte, qualche settimana fa ho comprato un nuovo libro di chimica, molto più completo in certe cose ma meno in certe altre, ad esempio la parte storica è meno dettagliata e altre considerazioni ad esempio su come si possono scrivere le formule chimiche manca del tutto, ad esempio il significato di formula bruta e delle altre che ora non ricordo :D ma vedrò di trovare qualcosa su internet.


ritorno un attimo sul sistema di scrittura di Lewis, questo libro descrive meglio questo tipo di scrittura ma un po' dappertutto mancano di indicare come sono organizzati questi punti; ad esempio mi piacerebbe sapere se esiste qualche regola per indicarli, se si parte da destra e poi in senso antiorario o orario, da che parte si iniziano a scrivere i doppietti soprattutto quelli non coinvolti nel legame perché quelli coinvolti pare evidente che partono fra i due atomi, anche se a dirla tutta non ne sono certo ecc...

Ad esempio l'H ne ha uno a destra! è indifferente scriverlo a destra o a sinistra, sopra o sotto? per non parlare degli altri che ne hanno di più.

Il libro al riguardo descrive la loro disposizione con un termine che penso sia molto vago per non dire errato!

cito:
"gli elettroni di valenza vengono indicati da punti che circondano il modo simmetrico il simbolo dell'elemento"

o non ho bene appreso il concetto di simmetria (il che è probabile) oppure lo ha definito un po' male oltre che non preciso in quanto non indica né da dove parti ne il verso da percorrere.

se metto il primo punto a destra, il suo simmetrico (se non erro) sta a sinistra! se poi per motivi a me del tutto casuali continuo dall'alto, il simmetrico di quello in alto sta sotto! poi ci sarebbero da interpretare i doppietti come continuarli.

Vedendo i vari elementi sul libro con i puntini verrebbe da pensare che quelli che hanno più possibilità di essere coinvolti nel legame, cioè quelli spaiati si trovano indicati nella parte destra e poi sopra e sotto, ma se così fosse mancano alcuni dettagli al riguardo che non so se sono arbitrari o se seguono qualche regola.

Spero di aver descritto bene cosa non capisco.

Grazie.

Emanuelehk
sul nuovo libro anche se qualche pagina più avanti ho trovato come si completano le molecole usando la simbologia di lewis con i vari passaggi, ho pure degli esercizi guida già svolti, fatto sta che sui singoli atomi di preciso non so che ordine abbiano, se dovessi andare a memoria sarebbe praticamente impossibile con il tempo che ho a disposizione.
Ci sarebbe qualche aspetto sulle molecole che mi è poco chiaro ma vedo se seguendo le pagine successive trovo la soluzione!


Trovo davvero incredibile però che i libri delle superiori siano fatti in modi e contenuti molto diversi riguardo allo stesso argomento, su uno accennano o definiscono certe cose ma in modo poco completo, su altri sono completi su certe cose ma si dimenticano di inserirne altre ugualmente importanti, si arriva alla fine che non sai mai cosa è veramente importante da sapere e cosa non lo è!

morale per capire bene ci vogliono più libri sullo stesso argomento sperando poi che si completino a vicenda.

Emanuelehk
rieccomi qua, avrei qualche dubbio sulla costruzione di un atomo secondo la formula di Lewis; leggendo la teorie si dice che l'atomo centrale è quello a minore elettronegatività ma viene escluso l'$H$ da questa ipotesi, poi si indica che gli atomi di $H$ se sono presenti si legano con l'$O$ oppure con l'atomo centrale.

Il problema è capire chi ha la precedenza tra i due se è presente sia l'$O$ sia un altro atomo centrale, ad esempio il $C$!
ha qualche relazione con l'elettronegatività?

ad esempio come esercizio di verifica ho la molecola $CH2O$

ho messo il $C$ al centro, l'$O$ a fianco con un doppio legame $:C=O$ e legati all'$O$ l'$H$ con un solo legame ciascuno; è corretto fare così oppure l'$H$ deve legarsi al $C$?
come si fa a valutare questa situazione?
sopra mancano i due punti sul $C$ e ovviamente i legami $H$, non so come metterli quindi non sono scritti.
Grazie.

mirko9991
ciao!!
mmmm... sicuro di quello che hai disegnato?
Se non ho capito male, mai disegnato C=O e all'ossigeno hai legato i due H giusto?
Prova a pensare un po' se questa formula di struttura può stare in piedi oppure no!! :)
l'ossigeno ha due doppietti e due elettroni singoli giusto?
I due elettroni singoli giustamente fanno un doppio legame accoppiandosi con altri due elettroni singoli del carbonio C ( il quale, NOTA, ha ancora due elettroni singoli che nella tua formula rimangono tali).
Per quanto riguarda i 2 doppietti di O, i doppietti o rimangono tali, o in alcuni casi (non so se lo sai e se al livello di superiori si fa), possono essere utilizzati per formare un legame singolo con un altro atomo (che funge da acido di Lewis), legame detto covalente-dativo.
Escludendo questo caso "particolare" un doppieto è inerte, ovvero non può essere utilizzato per formare legami con altri atomi.
Detto questo, riesci a capire qual è l'errore nella tua formula?
Inoltre, prima di confermare una struttura, devi sempre controllare che la regola dell'ottetto sia soddisfatta (in realtà ci sono atomi, dalla prima serie di transizione d in poi, che possono, si dice, espandere l'otteto, ma diciamo che per ora non li consideriamo): ovvero gli elettroni di ogni atomo (escluso H che deve avere 2 elettroni) devono essere 8, naturalmente contando anche quelli che ciascuno prende dalla compartecipazione con l'atomo ad esso legato.
La tua formula di struttura non mi pare soddisfi questo requisito basilare! :)
Ad esempio, come ti ho detto poco sopra parlando di C: il carbonio ha 2e- (i due elettroni singoli) + 4e- (che sono gli altri due suoi più i due in compartecipazione con O) = 6e- Deve necessariamente arrivare ad 8!!
Mancano quindi 2e- compartecipati con qualcuno; da dove verranno?
Considera anche che un altro"orrore" è avere un ossigeno con un doppio legame e in più già solo un altro legame (figurati con due!!!) :)
Quanti e- avrebbe questo stano ossigeno? 4 (del doppio legame) + 4 (dei due lone pairs, cioè doppietti solitari) + 2 dei due idrogeni = 10e-!!!!
Prova a ripensare su quello che ti ho detto, in particolare alla regola guida che tutti gli atomi devono raggiungere l'ottetto!!!
Spero di essere stato chiaro!!
ciao

mirko9991
P.S.: se non dovessi riuscirci, la molecola in questione si chiama metanale (nomenclatura IUPAC) oppure formaldeide o aldeide formica.
E' un composto organico tossico e nocivo; in particoalre si tratta della più semplice aldeide esistente.
Così eventualmente cerchi su internet (wiki) il nome e vedi la sua formula di struttura.

Emanuelehk
ciao, scusa se non ci provo subito a verificare perché sto proseguendo con il libro, appena mi trovo lo spazio ci ritorno sopra, ora ci tengo a terminare questo capitolo!


stavo facendo alcuni esercizi e ad certo punto ho la seguente domanda:

quale tra le seguenti combinazioni di elementi NON porta alla formazione di un legame ionico?

il libro che uso purtroppo non mi ha fatto comprendere le differenze di elettronegatività in base ai parametri di pauling se non ricordo male o lo stesso lewis in cui stabilisce che sotto 0.4 è covalente tra 0.4 e 0.9 è polare sopra 1.9 è ionico tra 0.9 e 1.9 al momento mi son perso qualcosa :-D questo però come scritto l'ho letto su un altro libro quindi alle soluzioni possibili tra:

sodio e fluoro

litio e ossigeno

Mg e Br

N e O

io ho pensato che entrambe le ultime due non conducono ad un legame ionico in quanto la terza a differenza diEN 1.6 l'ultimo 0.5

mi resta il dubbio per il fatto che ho scordato cosa ci sta tra 0.9 e 1.9 ma per ora sono convinto che ionico lo sia solo sopra 1.9. comunque vedrò di riguardarci anche perché stranamente il libro non mi ha dato queste informazioni quindi sono curioso di capire come cavolo pensava che ci fossi arrivato, forse per costruzione con lewis,mah!

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