Chimica: Materia, Modelli Atomici e Configurazione Elettronica

60 domande a risposta aperta (Q&A) su materia, modelli atomici e configurazione elettronica, tratte dalle note della lezione.

Che cosa è la materia secondo le note?

Tutto ciò che possiede una massa e occupa un volume.

Cos'è una sostanza pura?

Una sostanza che è composta da un’unica sostanza (chimicamente omogenea) con proprietà fisiche costanti.

Cos'è una miscela?

Una sostanza composta da due o più sostanze, chimicamente eterogenea, con proprietà che variano con la composizione.

Sostanza pura elementare vs composta: differenze

Elementare: costituita da atomi dello stesso elemento; composta: atomi di elementi diversi.

Cos'è un atomo?

La più piccola unità di un elemento che conserva le proprietà chimiche, costituita da nucleo e elettroni che orbitano.

Cosa afferma la teoria di Dalton?

Gli atomi sono indivisibili e identici per massa e proprietà.

Descrivi il modello atomico di Thomson

Atomo a panettone: elettroni dispersi in una massa positiva.

Cosa scoprì Goldstein?

Raggi anodici; particelle che vanno dall’anodo al catodo, chiamate protoni.

Qual è il modello atomico di Rutherford?

Nucleo denso e positivo al centro con elettroni in spazio vuoto.

Qual è l’idea del modello di Bohr?

Orbitali quantizzati: elettroni su livelli energetici fissi e cerchiai circolari.

Modello Sommerfeld: cosa aggiunge?

Estende Bohr con orbitali ellittici, valido soprattutto per l’atomo di H.

Che cosa è Z nel modello atomico?

Numero atomico: numero di protoni nel nucleo.

Che cosa è A (numero di massa)?

A = p+ + n; somma di protoni e neutroni.

Ioni: cosa sono Anione e Catione?

Anione: atomo che ha guadagnato elettroni; Catione: atomo che ha perso elettroni.

Isotopo: definizione

Atomo dello stesso elemento con A diverso.

Cos'è un orbitale?

Zona nello spazio con la massima probabilità di trovare l’elettrone.

Quali sono i tre numeri quantici principali per descrivere un orbitale?

n (principale), l (secondario), m (magnetico).

Che cosa è lo spin ms?

Quantico di spin dell’elettrone, valore ±1/2.

Quante elettroni può contenere un orbitale s?

2 elettroni.

Quante elettroni può contenere un orbitale p?

6 elettroni.

Quante elettroni può contenere un orbitale d?

10 elettroni.

Quante elettroni può contenere un orbitale f?

14 elettroni.

Massimo elettroni nel livello n=1?

2 elettroni.

Massimo elettroni nel livello n=2?

8 elettroni.

Formula del massimo numero di elettroni in un livello?

2n^2.

Che cosa afferma il Principio di Aufbau?

Riempimento degli orbitali in ordine di energia crescente.

Cosa dice la Regola di Pauli?

Ogni orbitale può contenere al massimo due elettroni con spin opposti.

Cosa dice la Regola di Hund?

Gli elettroni in orbitali dello stesso livello energetico occupano spin paralleli prima di accoppiarsi.

Che cosa significa l’ordine di riempimento degli orbitali?

Sequenza di riempimento degli orbitali in base all’energia crescente.

Configurazione elettronica di Ca (Z=20)?

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2.

Cos’è la configurazione elettronica?

La disposizione degli elettroni negli orbitali.

Cosa mostra lo spettro di assorbimento?

Le lunghezze d’onda associate all’energia assorbita passando a stati eccitati.

Cosa mostra lo spettro di emissione?

Le lunghezze d’onda associate all’energia emessa quando l’atomo ritorna allo stato non eccitato.

Omogeneo vs eterogeneo?

Omogeneo: uniforme in tutto; eterogeneo: presenta fasi distinte.

Cos’è una soluzione?

Una miscela omogenea di due o più sostanze in cui non si distinguono le fasi.

Cos’è una miscela eterogenea?

Una miscela in cui le sostanze sono distinguibili e non omogenee.

Cos’è un colloide?

Sistema eterogeneo in cui le particelle disperse hanno dimensioni tra 10^-9 e 10^-6 m.

Quali sono le dimensioni tipiche delle dispersioni?

Tra 10^-9 e 10^-6 metri (colloidi).

Cos’è l’Angstrom (Å)?

Unità di lunghezza pari a 10^-10 metri.

Dimensione dell’atomo vs del nucleo?

Atomo ~10^-10 m; nucleo ~10^-15 m; grande spazio vuoto.

Chi scoprì i raggi anodici e cosa chiamò?

Goldstein; scoprì i raggi anodici che portavano ai protoni.

Qual è la deviazione delle particelle nello scintato foglio d’oro di Rutherford?

La maggior parte delle particelle non devia, suggerendo la presenza di un nucleo piccolo e pesante.

Modello atomico di Bohr: cosa lo caratterizza?

Orbitali quantizzati con energie discrete; elettroni su livelli energetici fissi.

Qual è la differenza tra orbitale e orbitale definito?

Un orbitale è una regione di spazio dove c’è massima probabilità di trovare l’elettrone; “orbitale” è la regione definita dai numeri quantici.

Cosa definiscono n, l, m nell’orbitale?

n: livello energetico; l: forma dell’orbitale; m: orientamento nello spazio.

Qual è la relazione degli elettroni nel livello n secondo la formula 2n^2?

Ogni livello contiene al massimo 2n^2 elettroni.

Configurazione di Cr (Z=24) secondo la stabilizzazione comune?

[Ar] 4s1 3d5.

Qual è la configurazione di Cr (Z=24) secondo riempimento iniziale?

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4.

Configurazione di Na (Z=11) secondo riempimento tipico?

1s2 2s2 2p6 3s1.

Configurazione di K (Z=19) tipica?

[Ar] 4s1.

Configurazione di Al (Z=13) tipica?

[Ne] 3s2 3p1.

Configurazione di Ge (Z=32) tipica?

[Ar] 3d10 4s2 4p2.

Qual è un esempio di isotopo dell’idrogeno?

Prozio (1H), Deuterio (2H), Trizio (3H) con A diverso.

Qual è la definizione di isotopo nel contesto di Z fisso?

Atomi dello stesso elemento con diverso numero di massa A.

Qual è la definizione di numero atomico Z?

Numero di protoni nel nucleo.

Qual è la definizione di numero di massa A?

A = numero di protoni + neutroni.

Che cosa significa 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3?

Configurazione elettronica che descrive un elemento nel gruppo V e periodo 3 (fosforo).

Che cosa indica la somma degli elettroni nell’ultimo livello energetico?

Il gruppo dell’elemento; il periodo è dato dal numero quantico principale dell’ultimo livello.

Qual è l’unità di misura per 1 Å?

10^-10 metri.

Qual è la differenza tra ioni e isotopi?

Gli ioni sono atomi con carica; gli isotopi sono atomi dello stesso elemento con diverso A.

Qual è il significato della regola di Hund in breve?

Quando ci sono orbitali uguali in energia, gli elettroni si dispongono con spin paralleli il più possibile.

Qual è la differenza tra un soluto e una soluzione?

Il soluto è la sostanza presente in minor quantità; la soluzione è la miscela risultante.

Qual è la differenza tra una soluzione e una dispersione colloidale?

La soluzione è omogenea; il colloide è eterogeneo con particelle visibili solo a occhio nudo non, solitamente, visibili.

Qual è una caratteristica tipica dei sistemi colloidali?

Torbidità e assenza di comportamento colligativo tipico delle soluzioni.

Quali sono i tre numeri quantici che descrivono un orbitale?

n, l, m.

Qual è la significatività del numero quantico principale n?

Indica il livello energetico e la distanza media dal nucleo.

Qual è la significatività del numero quantico secondario l?

Definisce la forma dell’orbitale (s, p, d, f…).

Qual è la significatività del numero quantico magnetico m?

Definisce gli orientamenti dell’orbitale nello spazio.

Che cosa indica lo spin degli elettroni nel contesto degli orbitali?

Indica la rotazione intrinseca dell’elettrone; valore ±1/2.

Qual è il contenuto massimo di elettroni nell’orbitale p in un livello n?

6 elettroni.

Qual è la differenza fondamentale tra l’esperimento di Rutherford e i modelli successivi?

Rutherford propose un nucleo centrale; i modelli successivi introdussero orbitali e quantizzazione dell’energia.

Qual è lo scopo dell’esame delle configurazioni elettroniche?

Comprendere la posizione degli elettroni e la posizione dell’elemento in tavola periodica.

Chi ha proposto l’idea di “spettro di emissione” vs “spettro di assorbimento”?

Concetto generale di spettro atomico associato all’emissione e all’assorbimento di energia.

Quale relazione lega Z, p, n in un atomo neutro?

Il numero di elettroni neutri è pari al numero di protoni (Z).