Chimie anorganică

Conf. Dr. Cristian MATEI

Chimie anorganica

Chimie Anorganica

Curs Laborator

LucrareColocviu

NOTA

Teme / Exercitii

Examen

20% 30%

50%

http://curs.upb.ro

Chimie anorganică

Definiţie – este o ramură a chimiei ce se ocupă de obţinerea şi proprietăţile elementelor chimice şi a compuşilor anorganici.Chimie anorganică structuală

Structura atomului şi sistemul periodic al elementelorLegatura chimică

Chimie descriptivăElementele grupelor principale şi compuşii acestoraMetale tranziţionale

Clase de compuşi anorganici

1. Elementele – au structuri şi proprietăţi foarte variatea) Gaze atomice (gazele nobile) sau moleculare (H2, O2, N2)b) Solide moleculare (S8, P4)c) Solide moleculare cu reţele extinse (diamant , grafit)d) Solide (metale)

2. Compuşi ionici – substanţe solide la temperatura camerei şi presiune normală

- solubile - halogenuri (NaCl, KBr)- insolubili - oxizi ionici: ZrO2, MgAl2O4, AgCl, CuS

3. Compuşi moleculari – pot fi solide, lichide sau gazea) Simpli, compuşi binari: PF3, SO2, UF6 etc.b) Combinaţii complexe – chimie coordinativă (ex.[Cu(NH3)4](OH)2c) Compuşi organometalici - Fe(C5H5)2 – ferocen, Mo(CO)6.

Elemente, atomi, izotopi

Atomul este cea mai mică particulă ce nu poate fi divizată prin metode chimice. Este caracterizat de numărul atomic Z şi de număr atomic de masă, A. Elementul reprezintă o specie de atomi cu acelaşi număr atomic Z (număr de protoni)Izotopii sunt specii de atomi ai aceluiaşi element, dar cu

masă atomică diferită, A.

Particule Simbol Masa (kg) Sarcina Electron β-, e0

1− 9.11 x 10-31 -1.602·10-19C (-e)

Proton H+, p11 1.67 x 10-27 +1.602·10-19C (+e)

Neutron 0n, n10 1.67 x 10-27 0

Principalele particule atomice

qAZ E

Cl3517

ACl = 0,754·35 + 0,243· 37=35,5Cl37

17cu o abundenţă de 75.4% şi cu 24.3% .

Sistemul periodic al elemntelor

Structura atomului

Bohr introduce noţiunea cuantificării energiei (energia în atom este discontinuă, există numai anumite nivele energetice).Numărul cuantic principal, n, cuantifică energia şi indică

nivele (straturile) energetice dintr-un atom şi numărul perioadei. Numărul maxim de electroni pe un nivel energetic este 2n2.n= 1, 2, 3, n= 1, 2, 3, ……, , ∞∞; ; cuantificcuantifică energiaă energia

Structura atomului

Moment cinetic al electronului este cuantificat.Orbitalii atomici sunt diferiţi, forma lor este difertă Numărul cuantic orbital, l – tipul de orbitalDetermină simetria orbitalilor ⇒ orbitali de tip s, p, d, fl = 0, 1, 2, …, (n-1) numărul cuantic secundar (orbital)

l – indică subnivele energetice (tipul orbitalului).Mecanica cuantică a introdus noţiunea de orbital –probabilitatea de existenţă a electronului în spaţiul din jurul nucleului.

Structura atomului

Orbitali de tip pOrbitali de tip s

px py pz

Structura atomului

Structura atomuluiOrbitali de tip d

dxy dxz dyz

dx2 -y2 dz2

Structura atomului

Deoarece α are valori în intervalul [0, 2π], cos α variază între [-1,+1]m = - l, ...., 0, .... +l - numărul cuantic magnetic

- ia (2l+1) valori ⇒ explică numărul de orbitali dintr-un subnivel energeticDe exemplu, l=2, m ia 5 valori, -2, -1, 0, +1, +2, fiecaredintre acestea corespunde unei anumite inclinări a momentului cinetic faţă de câmpul magnetic.l=2, - orbital de tip d; m ia 5 valori ⇒ pe un substrat sunt 5 orbitali de tip d.

αcoslmrr

=

În câmp magnetic, se ridică degenerarea şi orbitalii se orientează cuantic.Numărul cuantic magnetic, m

Structura atomului

Electronul are o mişcarea de spin, care se poate face în ambele sensuri şi generează un moment cinetic de spin, care este cuantificat.s – număr cuantic de spin; ia valori ±1/2s - cuantifică rotaţia e- în jurul axei proprii.

Valoarea ½ a numărului cuantic de spin a dus la ideea cuplării de spin, conform căreia într-un orbital pot exista cel mult 2 electroni- cu spin opus (electroni cuplaţi).Pauli (1925) – principiul excluziuniiIntr-un atom nu pot exista 2e- în aceeaşi stare energetică (cu aceleaşi 4 numere cuantice); cei 2e- trebuie să difere cel puţin printr-un număr cuantic.

Rezumat – de ţinut minte!

Starea unui e- în atom este caracterizată prin 4 numere cuantice.n – numărul cuantic principal caracterizează straturile de e-

(nivele energetice); n=1, 2, 3, ..., 7.l – numărul cuantic secundar (orbital) caracterizează subnivele energetice şi poate lua valori l= 0, 1, 2, 3, ... (n-1). Determină simetria orbitalilor ⇒ orbitali de tip s, p, d, fNumărul cuantic magnetic, m, caracterizează poziţia orbitalilor în spaţiu şi starea e- în câmp magnetic. Ia (2l+1) valori ⇒ 1 orbital de tip s, 3 orbitali de tip p, 5 orbitali de tip d şi 7 orbitali de tip f.

Numărul cuantic de spin, s,- caracterizează mişcarea de rotaţie a e- în jurul axei proprii; ia valori ±½.Pe fiecare strat se găsesc 2n2 electroni.