Appunti di Chimica generale e inorganica

CHIMICA GENERALE

Definizione: la chimica è la scienza che studia la natura e le proprietà della materia, le trasformazioni che essa subisce e le relazioni qualitative e quantitative che intervengono in tali trasformazioni.

• la natura della materia cambia
• energia → si trasforma

le trasformazioni chimiche sono associate alle trasformazioni di energia

materia: classificazione

• Proprietà a tutti i livelli → atomi
• tutto ciò che è composto da atomi

si classifica:

• stato fisico
• composizione

materia → nei diversi stati di aggregazione. È costituita da tutto ciò che occupa spazio e che possiede massa a riposo.

stati → caratterizzati dall'interazione tra gli atomi le molecole o gli ioni. Le interazioni possono essere più o meno forti.

Materia:

• atomi
• composti
• ioni

stato fisico:

• solido: i componenti si attraggono con forza notevole. Essi si trovano in posizioni nello spazio ben definito. Al massimo compiono movimenti vibrazionali/oscillazioni. I solidi hanno un volume una forma definita.
• Liquido: i componenti si attraggono più debolmente → scivolamento → fluido. Il liquido macroscopicamente ha un volume ma non una forma.
• Gas: i componenti non sono legati o poco. Non hanno né un volume né una forma.

Si possono avere passaggi di stato → trasformazioni di natura fisica perchè non cambia la composizione della materia(chimica).

trasformazioni chimiche: parto dai reagenti e giungo ai prodotti. Ex. H2O

cambiamenti fisici della materia: implicano variazione delle proprietà fisiche di una sostanza, senza variazione della composizione chimica della sostanza stessa.

Cambiamenti chimici della materia: implicano trasformazione di una sostanza in un’altra e sono vincolati alle proprietà chimiche della sostanza iniziale.

Da cosa è composta la materia

può essere:

• Sostanza pura: ex. Elementi e composti. Composto che costituisce un campione di materia → inscindibile ex O2. Non varia da un campione all’altro. È costituita da materia la cui composizione non varia da campione a campione. Le proprietà di ciascun campione non possono essere modificare per ulteriore purificazione.
• Miscele: composta da più componenti (insieme di sostanze pure o composti) aventi stato fisico uguale o distinto, separabili mediante metodi fisici → costituito da omogenei non definite ex. Sabbia, leghe metalliche. Il cloruro di sodio è un esempio di miscela omogenea (non si distinguono i componenti). Soluzione → miscela omogenea.

la soluzione omogenea presente alle stesse proprietà in ogni punto

Chimica generale e inorganica

Linda Marinetto

sostanza pura (elemento): sostanza pura, a composizione chimica invaribile e che non può essere scomposta in sostanze più semplici. Sono costituite da un unico tipo di componente detto “atomo”. Attualmente sono noti 118 elementi, di cui circa 90 si trovano in natura.

Atomo: la più piccola parte di un elemento che ne conservi le caratteristiche chimiche.

Composto: sostanza pura, a composizione chimica costante e invaribile, costituita da atomi di almeno due elementi, combinati in proporzioni ponderali definite, e non separabili meccanico metodi fisici. Possiede proprietà (fisiche e chimiche) distinte da quelle degli elementi costituenti.

La composizione relativa (in massa) di un composto contenente gli elementi A e B viene comunemente rappresentata da una formula del tipo AxBy.

miscela eterogenea

miscela la cui composizione e le cui proprietà sono diverse da punto a punto.dipende dalle componenti

• Sospensione →solido-liquido ex. latte e Nesquik
• Emulsione → liquido-liquido ex. acqua e olio

Miscela omogenea

non si distinguono i componenti ex. acqua e alcool. Pur mantenendo inalterate molte delle proprietà originarie, sono mescolati fino alla scala atomica. La composizione ponderale e le proprietà sono uguali in ogni suo punto. Tuttavia, miscele diverse aventi gli stessi componenti possono avere composizioni diverse e proprietà distinte (come un caffè più o meno zuccherato).Benzina → miscela di idrocarburiCome si separano i componenti:

• Cromatografia: inchiostro
• Distillazione: separazione componenti in base al punto di ebollizione

Composto→ non separabile con metodi fisiciMiscele: non vi è il coinvolgimento di grandi quantità di materiaproprietà fisiche

• Estensive→ ex. Volume → dipende dalla quantità della materia e/o dalle dimensioni del campione.
• Intensive→ non dipendono dalla quantità della materia ex. temperatura o densità. Tali proprietà sono tipiche della materia, la caratterizzano e la rendono unicamente distinguibile.

Unità di misura

tutte le proprietà della materia sono determinate in base ad unità di misura.scrivo sempre l'unità di misura.

Chimica generale e inorganica

elettrica (l’elettrone) che ruota attorno a un nucleo dovrebbe irradiare energia emettendo una radiazione elettromagnetica. L’elettrone dovrebbe perdere continuamente energia e il raggio dell’orbita diminuire fino ad annullarsi sul nucleo secondo una traiettoria a spirale.

RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA

Luce → radiazione elettromagnetica

Ha permesso di capire come fosse costituito l’atomo.

La teoria quantomeccanica spiega la natura degli elettroni (natura dualistica). La radiazione elettromagnetica è descritta da un campo elettrico e magnetico oscillanti che si propagano del tempo e nello spazio. Le onde si propagano ortogonalmente nello spazio.

Caratteristiche dell’onda elettromagnetica:

• Posso individuare la distanza tra due punti consecutivi nelle stesse condizioni: lunghezza d’onda λ
• Ampiezza → valore massimo della grandezza che oscilla.
• Unità di misura: metro.
• Se considero l’onda che si propaga nel tempo definisco la frequenza come il reciproco del periodo f=1/T

Ho uno spettro di radiazione elettromagnetica → spettro

I raggi x sono pericolosi perché causano mutazioni perché interagiscono con la materia. Millikan ionizzò le gocce d’olio bombardandole di raggi x.

Modello ondulatorio della luce →

utile per spiegare molti aspetti del comportamento della luce ex. Interferenza e diffrazione.

Problema → non tutto può essere spiegato tramite questo modello Il modello è risultato limitato. Si è aggiunto un altro modello.

DIFFRAZIONE

Quando un’onda passa tramite una fessura Le cui dimensioni sono confrontabili con la lunghezza d’onda, l’onda passa e continua a propagarsi allargandosi. Se si ripete l’esperimento con le particelle, esse non si allargano dopo aver superato la fessura. Se ho due fessure si creano due tipi di interferenza:

• Costruttiva
• Distruttiva

Corpo nero → non può essere spiegato tramite il modello ondulatorio. La radiazione emessa da un corpo riscaldato dipende dalla temperatura. Se si osserva il grafico osserviamo che c’è una discontinuità nell’energia emessa. Al crescere della temperatura lambda max. decresce. Il fenomeno non può essere spiegato dalla fisica classica. Catastrofe ultravioletta.

Planck constato` che:

• L’energia viene emessa in pacchetti di energia (quantità discrete) → quanti di energia
• I quanti sono legati alla frequenza della radiazione emessa
• Crea un’equazione → E=hν

In base alla teoria di Planck, alla materia è permesso di emettere o assorbire energia solo sottoforma di multipli di numeri interi di hν.

Effetto fotoelettrico → la luce che investe su una superficie metallica provoca emissione di elettroni da parte della superficie. Per spiegare l’effetto fotoelettrico, Einstein assume che il comportamento dell’energia radiante che colpisce la superficie metallica assomigliasse più a una corrente di piccoli pacchetti di energia piuttosto che a un’onda. Ogni pacchetto è chiamato fotone. Ogni fotone deve avere un’energia pari alla costante di Planck. L’energia radiante è quantizzata.

Nelle giuste condizioni un fotone può essere assorbito da una superficie metallica ed essere assorbito. Quando ciò accade l’effetto può trasferire la sua energia a un elettrone nel metallo. Deve essere fornita una certa quantità di energia a un elettrone perché esso possa vincere le forze attrattive che lo legano al metallo.