Appunti Chimica inorganica

Chimica generale e inorganica

Introduzione alla chimica

La chimica è una scienza centrale in quanto influisce in vari campi (energia, biologia, medicina, alimentazione, scienza dei materiali e biotecnologie).

La chimica è la scienza che cerca di comprendere il comportamento della materia studiando il comportamento di atomi e molecole; —> la materia è costituita da:

• Atomi = particelle submicroscopiche che costruiscono i, ………………………………………… mattoni fondamentali della materia; ………………………………
• Molecole = atomi che si legano in uno specifico —————————————————— .arrangiamento geometrico

Chimica applicata alla materia

Una molecola di acqua è composta da 1 atomo di O legato a 2 atomi H.

Una molecola di perossido di idrogeno è composta da 2 atomi O e 2 H —> nonostante siano formate dagli stessi elementi hanno proprietà totalmente diverse.

La grafite e il diamante sono entrambi composti dagli stessi atomi, cioè atomi di C:

• Struttura della grafite: presenta atomi di carbonio disposti in strati e legati fortemente tra loro ma gli strati sono legati debolmente. Gli strati possono scorrere uno sull’altro, per questo la grafite di una matita lascia la traccia.
• Struttura del diamante: caratterizzato da una struttura assai compatta con intense forze di attrazione tra gli atomi.

Metodo scientifico

L’approccio scientifico alla conoscenza della chimica è di natura empirica, cioè basata sull’osservazione e sulla sperimentazione.

Osservazione -> ipotesi -> esperimento -> analisi dati -> conferma ipotesi -> legge

La materia

Tutto ciò che ci circonda è materia → occupa uno spazio e ha una massa.

Uno specifico tipo di materia è la sostanza.

La materia può essere determinata dalla sua composizione (= componenti fondamentali che la costituiscono) e dal suo stato fisico (= forma fisica).

Stati della materia = si può presentare i 3 stati:

• Solido: questi corpi possiedono forma e volume propri. Le particelle sono vicine e ordinate. Ha una notevole forza di coesione fra le particelle (atomi e molecole). Le particelle possono vibrare ma non sono consentiti né i moti traslazionali, né rotazionali. Di conseguenza un solido ha un volume fisso e una forma rigida. 1
• Liquido: questi hanno volume proprio ma assumono la forma del recipiente. Le particelle sono vicine e distribuite disordinatamente.
• Aeriforme: non hanno né forma né volume propri; questo stato comprende lo stato gassoso (in cui le particelle che compongono la sostanza non sono legate da alcun legame).

Quando una sostanza aeriforme è al di sopra della temperatura critica è definita gas; se si trova al di sotto è definita vapore. Per passare da uno stato all’altro è fondamentale la temperatura.

Composizione

Composizione = la materia si può trovare sotto forma di:

• Miscuglio/miscela = sistemi formati da più componenti e hanno composizione variabile. Possono essere separate fisicamente e meccanicamente e possono essere:
• Omogenei = fase unica tra i vari componenti, composizione uniforme
• Eterogenei = i vari componenti e la rispettive fasi sono ancora ben distinte
• Sostanze pure = formate da un solo componente; le sue componenti possono essere singoli atomi o gruppi di atomi legati
• Elementi = non possono essere scissi in sostanze semplici, come l’ossigeno e l’idrogeno che sono sempre scritte con la formula dell’elemento e con accanto il numero due (vengono quindi rappresentati in biomolecola, il numero due ci deve sempre essere.)
• Composti = unione di due o più elementi, formati da atomi diversi tra loro a formare molecole o reticoli cristallini

Trasformazioni e proprietà fisiche e chimiche

Cosa accade alle molecole o agli atomi che compongono queste sostanze durante tali cambiamenti?

Le trasformazioni fisiche → sono dei processi che alterano lo stato fisico delle sostanze, il contenuto e la distribuzione dell’energia senza modificare la natura chimica (composizione).

Un esempio è l’ebollizione dell’acqua (quando l’acqua viene riscaldata alla temperatura di ebollizione, passa dallo stato liquido allo stato aeriforme di vapore, ma la sua identità chimica non cambia: le molecole di acqua sono le stesse sia allo stato liquido che allo stato gassoso. L’ebollizione è perciò una trasformazione fisica e il punto di ebollizione dell’acqua è una proprietà fisica.) temperatura, ebollizione, punto di fusione/congelamento, densità

Le trasformazioni chimiche → alterano la composizione di un materiale. Durante una trasformazione chimica gli atomi si riarrangiano trasformando le sostanze originali in sostanze diverse.

Un esempio è la decomposizione termica dell’acqua ossigenata (quando l’acqua ossigenata (miscela di acqua e perossido di idrogeno di H202) viene riscaldata a 25° e alla luce si decompone generando acqua e ossigeno molecolare. Da un composto ne otteniamo due). corrosività, infiammabilità, acidità/basicità

—> Quindi una trasformazione fisica porta ad una diversa forma della stessa sostanza, mentre una trasformazione chimica porta ad una sostanza completamente diversa 2

Le trasformazioni sono accompagnate da trasformazioni di energia, che è la capacità di compiere un lavoro (L).

L’energia totale di un oggetto è la somma della sua energia cinetica (T) associata al suo movimento, e della sua energia potenziale (U) associata alla sua posizione e composizione. ……………………………………..E= T(x)+U(x)

Il principio di conservazione dell'energia afferma che: durante una trasformazione chimica/fisica la quantità di energia resta costante con la tendenza ad abbassare U. Nelle trasformazioni l’energia non può essere né creata né distrutta.

Le unità di misura

“ T(K)=T(C°)+273.15

Densità (d)=m(g)V(mL)

Concentrazione (C)=mol / g / g……………………………L L mL

Teoria atomica

L’atomo è la particella più piccola che costituisce la materia. La prima indicazione dell’esistenza di queste particelle fu scoperta da Robert Brown perché osservando al microscopio notò che le particelle di polline sospese in acqua si muovevano = moti browniani (1905 Einstein).

Dalton è stato il pioniere della teoria atomica e colui che ha dato via gli studi. Altri prima di lui avevano osservato la materia fino a promulgare due leggi da cui Dalton prese la base per la sua teoria:

• Lavoisier = legge della conservazione della massa = la materia non si crea né si distrugge. In una reazione chimica la somma delle masse delle sostanze reagenti è uguale alla somma delle masse delle sostanze prodotte. Es. (Se ho una massa di 50 grammi, formata da 25 e 25 di sostanze reagenti, nei prodot