Nozioni di chimica analitica

Indice nozioni di chimica analitica

1 Teoria atomica e leggi quantitative
1.1 La struttura della materia: atomi ed elementi
1.2 Simbologia chimica
1.3 Coefficienti stechiometrici e bilanciamento
1.4 Le prime leggi della chimica
1.4.1 Legge della conservazione della massa di Lavoisier (1789)
1.4.2 Legge delle proporzioni definite e costanti (Proust 1799)
1.4.3 Legge delle proporzioni multiple (Dalton 1803)
1.4.4 Legge dei rapporti volumetrici gassosi definiti e costanti (Gay Lussac 1808)
1.5 Pesi atomici e molecolari relativi: l’unità di massa atomica
1.6 Nuclidi: numero atomico Z e numero di massa A
1.7 La mole ed il Peso molare
1.8 Il numero di Avogadro
1.9 Calcolo delle quantità che reagiscono
1.10 Composizione percentuale e formula di un composto
1.11 Esercizi
1.11.1 Bilanciamento
1.11.2 Pesi (masse) relativi ed assoluti
1.11.3 Mole, Peso molare e numero di Avogadro
1.11.4 Elementi, Nuclidi (isotopi, isobari, isotoni) e Ioni
1.11.5 Rapporti stechiometrici numerici e ponderali
1.11.6 Quantità che reagiscono e reagente limitante
1.11.7 Conversione ‘composizione percentuale/formula’
2 Modelli atomici classici
2.1 La struttura interna dell’atomo
2.2 I modelli atomici di Thomson e Rutherford
3 La radiazione elettromagnetica
3.1 Modello ondulatorio e corpuscolare a confronto
3.2 Le onde elettromagnetiche
3.3 I parametri di un’onda e lo spettro elettromagnetico
3.4 Spettri di emissione e di assorbimento
3.5 I quanti di radiazione: fotoni
4 Modelli atomici quantistici semiclassici
4.1 Il modello atomico di Bohr
4.2 Conferme sperimentali del modello di Bohr
4.3 Il modello di Bohr-Sommerfeld: numero quantico secondario l
4.4 Il numero quantico magnetico m
4.5 Numero quantico di spin e principio di esclusione di Pauli
5 Modelli atomici quanto-meccanici
5.1 La natura ondulatoria della materia: De Broglie
5.2 Natura ondulatoria della materia: interpretazione probabilistica
5.3 La meccanica ondulatoria di Schrödinger
5.4 La meccanica matriciale di Heisenberg
5.4.1 Il principio di indeterminazione di Heisenberg
5.5 L'equazione relativistica di Dirac
5.6 Meccanica quantistica: interpretazioni
5.6.1 Il microscopio di Heisenberg
5.6.2 Principio di complementarietà e interpretazione di Copenaghen
5.6.3 La probabilità quantistica ed il microscopio di Feynman
5.6.4 L'effetto tunnel
5.6.5 Il gatto di Schrödinger ed il principio di sovrapposizione degli stati
5.6.6 Paradosso EPR: Entanglement e Nonlocalità
5.6.7 La disuguaglianza di Bell e l’esperimento di Aspect
5.6.8 Conclusioni
6 Struttura atomica e caratteristiche chimiche
6.1 Il riempimento degli orbitali
6.1.1 Principio di minima energia
6.1.2 Principio di esclusione di Pauli
6.1.3 Principio di massima molteplicità di Hund
6.2 Configurazioni elettroniche e Strutture di Lewis degli elementi
6.3 Metalli e non metalli
6.4 Energia di prima ionizzazione
6.5 Affinità elettronica
6.6 Altre informazioni utili nella tabella periodica
7 I legami chimici
7.1 Il legame covalente: Teoria di Lewis
7.1.1 Raggio covalente
7.1.2 Legame dativo e promozione elettronica
7.1.3 La geometria delle molecole: teoria VSEPR
7.1.4 Legame covalente polare: elettronegatività e momento di dipolo
7.1.5 Molecole con elettroni spaiati e paramagnetismo
7.1.6 Strutture di Lewis molecolari e carica formale
7.2 Il Legame covalente: Teoria del legame di valenza (VB)
7.2.1 Ibridazione orbitalica
7.2.2 Risonanza o mesomeria
7.2.3 Delocalizzazione elettronica
7.2.4 Regole di risonanza
7.2.5 Criteri di stabilità delle strutture risonanti
7.2.6 Due esempi di risonanza: il gruppo carbossilico ed il gruppo peptidico
7.3 Il legame covalente: Teoria dell’Orbitale Molecolare (MO)
7.4 Legame ionico
7.5 Legame metallico
7.6 Legami intermolecolari e forze di van der Waals
7.6.1 Forze di Keesom o interazioni dipolo-dipolo (effetto di orientazione)
7.6.2 Forze di Debye o interazioni dipolo permanente-dipolo indotto (effetto di induzione)
7.6.3 Forze di London o interazioni dipolo istantaneo-dipolo indotto (effetto di
dispersione)
7.6.4 Repulsione di van der Waals a corto raggio e potenziale di Lennard-Jones
7.6.5 Interazioni tra ioni e molecole neutre
8 Costruzione dei composti e nomenclatura chimica
8.1 Numero di ossidazione (nox) o stato di ossidazione (stox)
8.2 Regole per la costruzione dei composti binari
8.3 Principali composti binari
8.3.1 Idruri
8.3.2 Perossidi
8.3.3 Ossidi
8.3.4 Idracidi
8.4 Composti ternari: Ossiacidi ed Idrossidi
8.4.1 Acidi
8.4.2 Idrossidi
8.5 I Sali
8.5.1 Processi di salificazione
8.5.2 Dissociazione dei Sali
8.5.3 Sali idratati
8.5.4 Sali doppi
8.5.5 Sali complessi
8.6 Composti complessi e agenti complessanti
8.6.1 Nomenclatura dei complessi
9 Isomeria
9.1 Isomeria costituzionale
9.1.1 isomeria di catena
9.1.2 Isomeria di posizione
9.1.3 Isomeria di gruppo funzionale
9.2 Stereoisomeria
9.2.1 Isomeria conformazionale
9.2.2 Isomeria configurazionale
10 Stechiometria
10.1 Bilanciamento delle reazioni chimiche
10.2 Reazioni di ossidoriduzione
10.3 Strategia di bilanciamento delle reazioni redox in forma molecolare
10.3.1 Bilanciamento con numeri di ossidazione frazionari
10.3.2 Reazioni redox di dismutazione o disproporzionamento
10.3.3 Redox con più di due elementi che variano il nox
10.4 Strategia di bilanciamento di reazioni redox in forma ionica netta
10.5 Trasformazione di una redox proposta in forma molecolare in una redox in forma ionica
10.6 Rapporti ponderali: calcolo delle quantità che reagiscono
11 Stato gassoso
11.1 Le leggi dei gas
11.1.1 Legge di Boyle
11.1.2 Legge di Charles o 1a legge di Gay-Lussac
11.1.3 Seconda legge di Gay-Lussac
11.1.4 Equazione di stato dei gas perfetti (Clapeyron)
11.1.5 Equazione di stato dei gas reali (van der Waals)
11.2 Cenni di teoria cinetica dei gas
11.2.1 Distribuzione delle velocità - Maxwelliana
11.3 Legge di Graham
11.4 Legge di Dalton o delle pressioni parziali
11.5 Temperatura critica
12 Stato liquido
12.1 Diffusione ed entropia
12.2 Evaporazione e tensione di vapore
12.3 Ebollizione
12.4 Diagramma di stato
13 Soluzioni
13.1 Concentrazione di una soluzione
13.2 Solubilità
13.3 Elettroliti, non-elettroliti e grado di dissociazione
13.4 Osmosi e Pressione osmotica
13.5 Legge di Raoult
13.5.1 Regola della leva
13.5.2 Distillazione e diagramma lenticolare
13.5.3 Soluzioni non ideali: deviazioni dalla legge di Raoult e azeotropi
13.6 Innalzamento ebullioscopico ed abbassamento crioscopico
13.7 Proprietà colligative
14 Cinetica chimica
14.1 Velocità di reazione
14.2 Ordine, molecolarità e meccanismo di reazione
14.2.1 Reazioni di primo ordine (cinetica di primo ordine)
14.2.2 Reazioni di secondo ordine (cinetiche di secondo ordine)
14.2.3 Reazioni di ordine zero (cinetiche di ordine zero)
14.3 Determinazione dell’ordine di reazione
14.3.1 Metodo dell’isolamento
14.3.2 Metodo delle velocità iniziali
14.3.3 Metodo dei tempi di dimezzamento.
14.3.4 Uso dell’equazione cinetica integrata
14.4 Costante di velocità specifica ed equazione di Arrhenius
14.4.1 Determinazione dei parametri di Arrhenius
14.4.2 Teoria degli Urti
14.4.3 Teoria dello Stato di Transizione
14.4.4 Altri fattori che influenzano la velocità di una reazione
15 Equilibrio chimico
15.1 Legge di azione di massa (legge di Guldberg-Waage)
15.1.1 Costante di equilibrio (Kc Kp Kn Kχ)
15.1.2 Posizione del punto di equilibrio
15.1.3 Calcolo delle concentrazioni di equilibrio e Quoziente di reazione
15.2 Equilibri chimici omogenei ed eterogenei
15.3 Modificazioni di un equilibrio chimico: il principio di Le Chatelier
16 Equilibri di dissociazione ionica
16.1 Il prodotto ionico dell’acqua
16.2 pH e pOH
16.3 Calcolo del pH
16.3.1 Calcolo pH per acidi e basi forti
16.3.2 pH in soluzioni molto diluite di acidi (e basi) forti
16.3.3 pH in soluzioni di acidi e basi deboli: ka
e kb (pka e pkb)
16.3.4 Metodo semplificato per il calcolo del pH di acidi e basi deboli
16.3.5 Calcolo del pH di acidi e basi deboli molto diluiti e/o molto deboli.
16.3.6 pH in soluzioni di acidi e basi deboli poliprotici
16.4 Indicatori di pH
16.5 Idrolisi salina ed equilibrio di idrolisi
16.5.1 Idrolisi basica
16.5.2 Idrolisi acida
16.5.3 Idrolisi acida di un catione metallico
16.5.4 L’idrolisi come reazione acido-base di Brønsted
16.5.5 Idrolisi neutra
16.5.6 Idrolisi di un sale derivante da un acido debole e da una base debole
16.5.7 Idrolisi di elettroliti anfoteri (anfoliti)
16.6 Soluzioni tampone
16.6.1 Equazione di Henderson-Hasselbach
16.6.2 Meccanismo d'azione di una soluzione tampone
16.6.3 Capacità tampone b ed efficienza di una soluzione tampone
16.6.4 Limiti di applicabilità della relazione di Henderson-Hasselbach
16.6.5 Calcolo delle concentrazioni delle specie chimiche di un tampone a pH noto
16.6.6 Calcolo della Ka al punto di semiequivalenza
16.7 Elettroliti anfoteri in soluzione
16.8 Equilibri di solubilità e prodotto di solubilità kps
16.8.1 Effetto dello ione comune
16.8.2 Equilibrio di solubilità e precipitazione
16.8.3 Equilibrio di solubilità, idrolisi e pH
16.9 Equilibri di complessazione e costante di formazione dei complessi.
16.9.1 Competizione tra equilibrio di complessazione ed equilibrio di solubilità
16.9.2 Equilibrio di complessazione e pH
16.10 Teorie Acido-base
16.10.1 Acidi e basi secondo Arrhenius
16.10.2 Acidi e basi secondo Brønsted
16.10.3 Acidi e basi secondo Lewis
16.11 Titolazione Acido-base
16.12 Curve di titolazione
16.12.1 Curva di Titolazione di un acido forte con una base forte
16.12.2 Curva di Titolazione di una base forte con un acido forte
16.12.3 Curva di Titolazione di un acido debole monoprotico con una base forte
16.12.4 Curva di Titolazione di un acido debole poliprotico con una base forte
16.13 Forza ionica e attività
17 Elettrochimica: celle galvaniche
17.1 Celle galvaniche (pile)
17.1.1 La pila Daniell
17.2 Rappresentazione schematica delle semicelle e diagramma di cella
17.3 Classificazione delle semicelle
17.3.1 Semicelle di prima specie (elettrodo Metallo-Ione metallico)
17.3.2 Semicelle di seconda specie (elettrodo Metallo-Sale insolubile-Anione)
17.3.3 Semicelle redox
17.3.4 Semicelle a gas
17.4 Potenziale di elettrodo
17.4.1 Elettrodo standard ad idrogeno
17.4.2 Potenziali standard di riduzione
17.4.3 Serie elettrochimica
17.4.4 Proprietà dei potenziali di riduzione E°
17.5 Equazione di Nernst
17.5.1 Potenziali dell’Idrogeno e dell’Ossigeno in funzione del pH
17.6 Applicazioni dell’equazione di Nernst
17.6.1 Pile a concentrazione
17.6.2 Analisi potenziometriche
17.6.3 Relazione tra Keq e fem (E°cella)
17.6.4 Relazione tra Keq ed E° per reazioni non-redox
17.7 Lavoro eseguito da una pila
18 Elettrochimica: celle elettrolitiche
18.1 Elettrolisi di sali fusi
18.2 Elettrolisi di una soluzione contenente più ioni (precedenza di scarica)
18.3 Tensione di decomposizione
18.4 Sovratensione
18.4.1 Applicazioni dei fenomeni di sovratensione
18.4.2 Cause dei fenomeni di sovratensione
18.5 Le leggi di Faraday
18.6 Equivalente elettrochimico
18.7 Fenomeni elettrochimici di interesse pratico
19 Elementi di termodinamica chimica
19.1 I sistemi termodinamici
19.2 Funzioni di stato e di percorso
19.3 Energia interna (E)
19.3.1 Variazioni dell'energia interna E di un sistema chimico
19.4 Entalpia (H) e termochimica
19.4.1 Legge di Lavoisier-Laplace (1780)
19.4.2 Legge di Hess (1840)
19.5 Entropia (S), Energia libera (G) e criteri di spontaneità
19.6 Previsioni sulla spontaneità di una reazione
19.7 Energia libera e sistemi all'equilibrio
19.7.1 Transizioni di fase: Regola di Trouton
19.7.2 Transizioni di fase: Equazione di Clausius-Clapeyron
19.7.3 Equazione di Clausius-Clapeyron e Legge di Henry
19.7.4 Equazione di Clausius-Clapeyron e Legge di Raoult
19.7.5 Energia libera e costante di equilibrio
19.7.6 Equazione di Eyring (calcolo della costante cinetica)
19.8 Relazione tra ΔG° e E°
19.9 Dipendenza delle funzioni di stato dalla Temperatura: Calore Specifico
19.9.1 Dipendenza dell’Energia interna da T
19.9.2 Dipendenza dell’Entalpia da T: equazione di Kirchhoff
19.9.3 Dipendenza dell’Entropia da T
19.9.4 Dipendenza dell’Energia Libera da T
19.10 ΔG° e ΔS° di mescolamento
19.11 La costante di equilibrio K per temperature diverse da 25°C – Equazione di van’t Hoff
20 Appendici
20.1 Costanti di dissociazione acida e basica (a 25°C)
20.2 Prodotti di solubilità (ordinati per anione) (a 25°C)
20.3 Prodotti di solubilità (ordinati per catione) (a 25°C)
20.4 Costanti di formazione dei complessi (a 25°C)
20.5 pk di formazione parziali dei complessi (a 25°C)
20.6 Funzioni termodinamiche di formazione (ΔH°f - ΔG°f - S°)
20.7 Potenziali Standard di riduzione in volt (a 25°C e 1 atm)
20.8 Elementi chimici (massa, configurazione elettronica, nox, etimo)
20.9 Costanti fondamentali
20.10 Unità di misura
20.11 Nomenclatura