Appunti Chimica generale e inorganica

Chimica: Sommario

• 1 Composizione degli atomi
• 2 La tavola periodica
• 3 Gli strumenti della chimica quantitativa
• 4 I composti
• 5 Le miscele
• 6 Nomenclatura IUPAC
• 7 La mole
• 8 Le soluzioni
• 9 Reazioni chimiche
• 9.1 Stechiometria
• 10 I gas
• 11 Termochimica
• 12 Struttura dell'atomo
• 13 Configurazione elettronica
• 14 Periodicità delle proprietà fisiche
• 15 I legami chimici
• 15.1 Ibridazione
• 16 Forze intermolecolari o interioniche
• 17 Gli stati
• 18 Proprietà colligative
• 19 Cinetica chimica
• 20 Chimica inorganica
• 21 Equilibrio chimico
• 22 Acidi e basi
• 23 pH delle soluzioni
• 24 Ossidoriduzione
• 25 Elettrochimica

Introduzione alla chimica

La chimica studia la materia, fornendo informazioni utili per studiare le trasformazioni e reazioni. Esistono diversi tipi di tavole periodiche, ognuna delle quali serve a evidenziare meglio una certa proprietà periodica come densità e punto di ebollizione. La tavola periodica è un esempio di concentrazione di informazioni ed è in continuo movimento; nel 2016 è stato aggiunto l'ultimo elemento. In questi anni molti chimici hanno notato isole di stabilità, espressione dalla fisica nucleare che descrive la possibilità dell'esistenza di nuovi elementi chimici particolarmente stabili. Tutto è costituito da materia: 118 elementi, contenuti nella tavola periodica. Anche noi esseri umani siamo composti da diversi elementi.

Composizione degli atomi

Un atomo, dal greco àtomos (indivisibile), è la più piccola particella di un elemento che ne conserva le proprietà caratteristiche. Un elemento è una specie chimica (sostanza), costituita da un solo tipo di atomi (atomi tutti uguali).

Gli atomi sono costituiti da:

• Protoni
• Neutroni
• Elettroni

Il numero atomico (Z) è il numero di protoni che dà identità all'elemento. Esempio: Z=6 è il Carbonio, Z=8 è l'Ossigeno. Il numero di massa (A) è la somma di protoni e neutroni. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che differiscono per il numero di neutroni, variando così la massa.

La tavola periodica

La tavola periodica si compone di righe (periodi: 7) e colonne (gruppi: 18). Le caratteristiche sono:

• Stesso gruppo = stesse caratteristiche.
• Sistemati per numero atomico crescente, mostrando un andamento regolare delle proprietà.

In passato, gli elementi presenti in natura (come Oro e Mercurio) non avevano una vera classificazione scientifica. Durante il 1700, furono scoperti 50 elementi, creando la necessità di ordinarli. Durante il 1800, con lo sviluppo della scienza, nuovi metodi di pensare portarono a nuove scoperte. Mendeleev sistemò gli elementi per peso/massa atomica e scoprì nuovi elementi (prevedendo il Germanio). Fu necessario passare dalla fisica classica alla meccanica per dimostrare la sistemazione per numero atomico e non per peso atomico.

Descrizione della tavola periodica:

• Gruppo 1: metalli alcalini
• Gruppo 2: metallo alcalino-terrosi
• Gruppo 18: gas nobili
• Gruppo 17: alogeni
• Gruppi 3-11: metalli di transizione
• Metalli di transizione interna (serie dei lantanidi e serie degli attinidi)

Gli strumenti della chimica quantitativa

Il metro era la 1/1000000 della distanza tra polo nord ed equatore. Dal 2018, è associato alla velocità della luce nel vuoto. La massa è la quantità di materia in un corpo, mentre il peso è definito come P = m*g, dove g è l'accelerazione gravitazionale. La temperatura misura la differenza tra due sostanze, con scale come Celsius, Kelvin, e Fahrenheit. Gli errori nelle misure possono essere sistematici o casuali e si misurano in termini di precisione e accuratezza. Le cifre significative in una misura sono importanti per determinare la precisione dei calcoli numerici.

I composti

I composti sono sostanze costituite da due o più elementi in proporzione definita e costante, uniti tramite legame chimico. Si suddividono in composti inorganici, come sali, composti metalli, e composti organici. I composti ionici hanno unità formula come il cloruro di sodio (NaCl) e sono costituiti da ioni positivi e negativi tenuti insieme da tensione elettrostatica, risultando elettricamente neutri.

Le miscele

Le miscele hanno composizione variabile e sono separabili tramite tecniche fisiche. Possono essere omogenee (identica in ogni punto) o eterogenee (non omogenee). Esempi di tecniche di separazione includono la distillazione e la cromatografia su carta.

Nomenclatura IUPAC

Le principali attività IUPAC comprendono lo sviluppo del linguaggio della chimica, la standardizzazione dei metodi chimici e la valutazione dei dati chimico-fisici. La nomenclatura include cationi monoatomici, cationi poliatomici, anioni monoatomici e ossianioni.

La mole

Il concetto di mole unisce il mondo macroscopico a quello microscopico, consentendo di conoscere la quantità di sostanza presente. Una mole di qualsiasi sostanza contiene sempre 6.022 x 10²³ particelle, noto come numero di Avogadro. La massa molare è importante per determinare il numero di ioni, atomi o molecole in un campione, con la massa molare di una sostanza indicata in grammi per mole (g/mol).