Fondamenti di Chimica: Elettroni, Legami e Forze Intermolecolari

Proprietà degli Elettroni e Orbitali

Spin: è il movimento degli elettroni attorno al nucleo e su se stessi. Esistono due possibili direzioni di rotazione, identificate dai valori +1/2 e -1/2. Quando due elettroni hanno senso di rotazione opposto, vengono rappresentati graficamente con frecce contrapposte (una verso l'alto e una verso il basso).

Un orbitale è considerato completo quando ospita 2 elettroni. Un elettrone che si trova da solo in un orbitale è definito elettrone spaiato.

Gli orbitali sono rappresentati graficamente come rettangoli, chiamati scatole quantiche, all'interno delle quali si indicano gli elettroni presenti.

Configurazione Elettronica e Regole

La configurazione elettronica di un atomo è il modo in cui gli elettroni sono ordinati all'interno dell'atomo stesso. Secondo la regola di Hund, un elettrone non può completare un orbitale fino a quando tutti gli orbitali di un determinato sottolivello non contengono almeno un elettrone.

Stato di Ossidazione e Valenza

• Stato di ossidazione: rappresenta il numero di elettroni che un elemento guadagna, perde o condivide per ottenere una configurazione elettronica più stabile.
• Valenza di un elemento: è la capacità di combinazione di un elemento rispetto all'idrogeno, che viene preso come unità di riferimento.

Teoria dell'Ottetto ed Elettronegatività

Teoria dell'Ottetto: ricordando che i gas nobili possiedono una configurazione elettronica molto stabile e che tutti hanno otto elettroni di valenza, si considera che il guscio esterno con otto elettroni sia la configurazione che rende gli atomi più stabili.

Elettronegatività: è definita come il potere relativo di attrazione che un atomo esercita su una coppia di elettroni condivisi in un legame chimico.

Legami Ionici e Covalenti

In un legame ionico, la valenza è uguale al numero di elettroni trasferiti o accettati. Uno ione positivo è chiamato catione (elettropositivo), mentre uno ione negativo è un anione (elettronegativo).

Il legame covalente è un legame chimico formato dalla condivisione di una coppia di elettroni tra due atomi.

Forze Intermolecolari

Forze di Van der Waals

Queste forze si dividono principalmente in:

1. Interazione dipolo-dipolo: si verifica quando si avvicinano molecole polari neutre.
   • Forze di attrazione: le molecole polari si attraggono quando l'estremità positiva di una è vicina al polo negativo di un'altra.
   • Forze repulsive: si verificano quando si avvicinano due estremità con la stessa carica (entrambe positive o entrambe negative).
2. Forze di dispersione di London: spiegano come i gas nobili possano essere liquefatti; ciò indica l'esistenza di una classe di forze di attrazione tra di loro, note appunto come forze di London.

Legame a Idrogeno

Il legame a idrogeno è un tipo speciale di attrazione intermolecolare che avviene tra l'atomo di idrogeno di una molecola polare e una coppia di elettroni non condivisa di un atomo fortemente elettronegativo di una molecola vicina.