Scarica Interazioni Chimiche: Legame Ionico e più Dispense in PDF di Chimica solo su Docsity! Da dd
DIR
di
Sa LI 8 Pa 5 Ù ©
I
po» es or
I)
9 9 KON do
Q
Le interazioni tra gli atomi La materia è formata da atomi che possono aggregarsi o combinarsi tra loro dando luogo alle sostanze che formano l’universo. Sostanze costituite da atomi uguali: sostanze elementari Sostanze costituite da due o più atomi differenti: sostanze composte o composti Perché gli atomi interagiscono formando i legami: due o più atomi si legano tra loro quando la sostanza che si forma ha un contenuto energetico inferiore dell’insieme degli atomi isolati. In altre parole si può dire che le interazioni tra gli atomi generano delle forze di attrazione. 2 Anioni Formazione di anioni monoatomici a partire dagli elementi: affinità elettronica. Configurazione elettronica tipo gas nobile. Nomenclatura: desinenza –uro: cloruro, solfuro, nitruro (N3-; invece N3‑ è l’azoturo). Un'eccezione alla nomenclatura -uro: O2-, ossido. 5 Stechiometria e nomenclatura dei composti ionici NaCl: cloruro di sodio; MgF2: fluoruro di magnesio Nel caso di ioni degli elementi di transizione si possono usare le desinenze -ico o –oso o la nomenclatura secondo IUPAC. CuCl: cloruro rameoso o cloruro di rame(I) CuCl2; cloruro rameico o cloruro di rame(II). FeS: ….., Fe2S3:…… Per chiarezza, nei composti si può scrivere ad esempio: FeIISO4, FeIII2(SO4)3. 6 Dimensioni degli ioni raggi atomici e raggi ionici: un catione è sempre più piccolo del suo atomo, es. rNa = 1.86 Å, rNa+ = 1.02 Å (maggiore carica nucleare per elettrone) un anione è sempre più grande del suo atomo, es. rF = 0.72, rF‑ = 1.33. (minore carica nucleare per elettrone) 7 Geometria dei composti ionici (II) Possibili tipi di reticolo per composti a stechiometria 1:1. Il numero di coordinazione n: numero di ioni “a contatto” con lo ione di carica opposta Reticoli tipo CsCl (n = 8); tipo NaCl (n = 6); tipo ZnS-blenda (n = 4). 10 Geometria dei composti ionici (III) Dimensioni relative degli ioni e scelta del tipo di reticolo. Principio generale: (i) il catione cerca di essere a contatto (massima attrazione elettrostatica) con il maggior numero possibile di anioni; (ii) gli anioni non possono compenetrarsi. Il criterio del rapporto dei raggi ionici: r+/r- > 0.732 (= √3 - 1): n = 8 (CsCl); 0.732 > r+/r- > 0.414 (= √2 - 1): n = 6 (NaCl); per r+/r‑ < 0.414: n = 4 (ZnS). Limiti del cosiddetto 'modello delle sfere dure' (i cationi d10 non sono sfere dure). Calcolo dei valori limite di r+/r‑ compatibili con i diversi numeri di coordinazione (con il teorema di Pitagora): n = 8 (CsCl), nella situazione di massimo affollamento la diagonale del cubo d = 2r- + 2r+, il lato del cubo l = 2r‑ (gli anioni si toccano); d = l√3, da cui r+/r- = (√3 – 1) = 0.732; n = 6 (NaCl), nella situazione di massimo affollamento la diagonale del quadrato = 2r- + 2r+, il lato del quadrato l = 2r- (gli anioni si toccano). Da cui: r+/r- = (√2 – 1) = 0.414. 11 Il legame ionico. Energia di reticolo L'Energia di Reticolo, Er (talvolta indicata con U), energia in gioco nel processo: M+(g) + X-(g) → MX(s) L’Energia del Reticolo Ionico può essere calcolata secondo il modello puramente elettrostatico delle sfere dure (es. NaCl). Si considerano i termini di attrazione e di repulsione. Ogni catione è circondato da sei anioni a distanza d, da 12 cationi a distanza √2d, da 8 anioni a distanza √3d, etc. (d = r+ + r-) 12 Energia di reticolo (II) Fattori che influenzano l'Energia di Reticolo: (i) la carica degli ioni (Er ∝ zn+ x zn-). es. (Er in KJ mol-1): NaCl, -787; MgO, -3787; Ga2O3, -13694. (ii) le dimensioni degli ioni (Er ∝ 1/[r+ + r-]). es. (Er in KJ mol-1): NaF, -924; NaCl, -787; NaBr, -744; NaI, -702. Relazione tra energia reticolare ed alcune proprietà dei composti ionici: - Punto di fusione - durezza (vedi scala di Mohs) 15 SCALA DI MOHS • Teneri (si scalfiscono con l'unghia) • 1. Talco • 2. Gesso • Semi duri (si rigano con una punta d'acciaio) • 3. Calcite • 4. Fluorite • 5. Apatite • Duri (non si rigano con la punta di acciaio) • 6. Ortoclasio • 7. Quarzo • 8. Topazio • 9. Corindone • 10. Diamante 16
