Chimica generale ed inorganica 1

Materia

La materia può esistere in 3 stati, definiti Dvd: solido, liquido e gassoso.

• Solido: rigido, in aggregazione; le molecole non si muovono nello spazio, hanno forze di attrazione, volume proprio e forma propria.
• Liquido: volume definito, forma del recipiente; le unità che lo formano non sono bloccate.
• Gassoso: non ha volume proprio e non ha forma propria; è uno stato non aggregato.

La fase

La fase è una porzione di materia con proprietà uniformi, di composizione e proprietà fisiche e chimiche identiche, che si distinguono con superfici esterne.

Interfaccia: le superfici esterne tra fasi, per esempio nel cristallo ClNa.

Densità

Densità: è il rapporto tra massa e volume. In una miscela o in una sostanza pura, è una proprietà intensiva e dipende dalla temperatura.

1 mL di acqua ha massa circa 1 g a 20/25 °C. Solitamente le tabelle standard sono 1. Se T aumenta, la densità diminuisce; all'aumentare di T varia la densità.

Sostanze pure e miscele

La materia si divide in miscela e sostanza pura.

• Sostanza pura: elementare, cioè con 1 solo elemento, oppure composta, cioè con più elementi.
• Miscele: possono essere omogenee e uniformi, con 1 sola fase dal punto di vista fisico e chimico, oppure eterogenee.
• Miscele eterogenee: sistema in cui sono presenti più fasi, 2 o più fasi.

Sostanze pure, elementi e composti

Le sostanze pure comprendono elementi e composti.

Elementi: atomi e ioni rappresentati nella tavola periodica. Gli elementi sono simboli fondamentali; gli elementi naturali sono da sapere.

Ogni elemento ha un certo tipo di atomo, cioè una unità di materia costituita da particelle subatomiche: elettroni, neutroni e protoni, caratterizzate da massa e carica, cioè grammi e Coulomb.

• Protone: massa simile al neutrone, carica +1,602 × 10^-19 Coulomb.
• Neutrone: carica 0.
• Elettrone: massa trascurabile, carica -1,602 × 10^-19 Coulomb.

Raggio nucleare e raggio atomico. Numero di protoni = numero nucleare.

Numero atomico Z: numero di protoni.

Numero di massa A: numero di protoni e numero di neutroni.

Isotopi: atomi con lo stesso numero atomico e diverso numero di neutroni; hanno numero di massa diverso. Esempio: isotopo con numero di massa scritto come massa dell'isotopo.

Unità di massa atomica

Unità massa atomica (u): 1 u = 1,66051 × 10^-24 g. È la dodicesima parte della massa dell'isotopo del carbonio-12.

Perché 12? Perché ha circa 12 nucleoni; la massa nucleare è circa 99% e il nucleo ha 12 nucleoni.

Massa isotopica: massa dell'isotopo. La massa scritta sulla tavola periodica è il peso atomico dell'elemento; è diverso dal singolo isotopo presente perché tiene conto degli isotopi in natura.

Con l'invecchiare del pianeta, man mano cambia la presenza degli isotopi, perché gli isotopi hanno diversa stabilità, decadono e si trasformano in altro secondo i tempi; avranno minore o maggiore abbondanza degli isotopi.

Carbonio: una sostanza in tracce; devo tener conto degli isotopi.

Massa isotopica in natura: 1,007825 con 99,98%; 2,01402 con 0,015%. Calcolo: 1,007825 × 0,99985 + 2,01402 × 0,00015 = 1,00797 u.

Ioni

Ione: specie chimica che possiede una carica positiva o negativa per aggiunta o estrazione di elettroni da atomi.

• Na → Na⁺ + e^-: catione.
• Cl + e^- → Cl^-: anione.

La carica è espressa in Coulomb. Na⁺ = +1,602 × 10^-19 Coulomb.

Sostanze molecolari, ioniche e metalliche

Gli atomi, combinandosi, formano sostanze molecolari, macromolecolari, metalliche e ioniche.

Sostanze ioniche: si dicono ioniche perché combinano ioni; sono sostanze solide a temperatura ambiente e sono fragili.

Sostanze metalliche: insieme di atomi che si organizzano.

Sostanze molecolari: atomi che si organizzano in piccole unità. Possono passare facilmente allo stato gassoso perché le piccole unità possono staccarsi facilmente.

Sostanze macromolecolari: categoria di sostanze costituite da un insieme atomico continuo, legato tra loro. Esempio: C, diamante. Ha grande durezza e non passa allo stato aeriforme.

Formule chimiche

Formule chimiche: indicano gli elementi e il rapporto in cui si trovano nella molecola.

Formula: il modo in cui gli atomi sono legati tra loro nella struttura. Esempi di rapporto tra elementi: P₂O₅, D₂.

• Formula minima: rapporto minimo tra elementi.
• Formula molecolare: formazione delle molecole; vale solo per sostanze molecolari.

Rappresentazione: ball and sticks; space fitting; modello 3D; ACD Viewer; York 3D. Metano: formula prospettica 3D.

Massa molecolare

Massa molecolare del composto: si ottiene dalla formula molecolare o dalla formula minima. La massa del composto è la somma delle masse atomiche degli elementi di quel composto.

Esempio NH₃: [3 × (1,00794)] + 14,0067 = 17,03052, cioè 17,0305. Formula NH₃.

Altri appunti numerici: [10 + 111.2], Mg, IO₄, 43Pa, 4, 3, + +.

Mole

Mole: quantità di materia. 1 mole = 6,022 × 10²³ unità, cioè atomi, ioni o molecole.

Numero di Avogadro o costante di mole: indica quante unità sono contenute in una mole.

La massa di una mole di una sostanza in grammi è numericamente uguale alla massa dell'unità della sostanza in u, cioè alla massa molare MM.

Massa atomica del C = 12,01 u; massa di 1 mole di C = 12,01 g. Una mole di sostanza contiene tante unità quante sono contenute in una mole dell'isotopo carbonio-12.