Appunti per esame orale di Chimica

La Materia

• Elementi: sono formati da atomi uguali legati fra loro.
• Composti: sono formati da atomi diversi legati tra loro mediante delle legami e in quantità ben precise.
• Miscugli: due o più sostanze unite tra loro in qualsiasi rapporto, che non danno un miscuglio, discuso (omogeneo e eterogeneo).

Proprietà della Materia

• Proprietà fisiche: proprietà che possono essere osservate e misurate senza variazione della sua composizione (odore, calore, densità).
• Proprietà chimiche: proprietà osservabili solo attraverso il cambiamento della composizione (infiammabilità, arrugginimento).
• Proprietà estensive: dipendono dalla quantità di materia osservata (volume, massa).
• Proprietà intensive: dipendono dalla quantità di materia osservata (densità, colore, temperatura di fusione).

Trasformazioni della Materia

• Trasformazioni fisiche: la materia cambia il suo aspetto ma non la sua composizione, si genera una forma differente della sostanza.
• Trasformazioni chimiche: la materia cambia la sua composizione, si genera una nuova sostanza.

LEGGI PONDERALI CHIMICA

1. LEGGE DI LAVOISIER: NEI CORSO DI UNA REAZIONE CHIMICA LA SOMMA DELLE MASSE DEI REAGENTI È UGUALE ALLA SOMMA DELLE MASSE DEI PRODOTTI. LA MATERIA NON SI CREA, NON SI DISTRUGGE, MA SI TRASFORMA.

ES.

30 g di Cu + 15 g di S = 45 g di CuS

2. LEGGE DI PROUST: IN UN COMPOSTO CHIMICO GLI ELEMENTI CHE LO COSTITUISCONO SONO SEMPRE PRESENTI IN RAPPORTI IN MASSA COSTANTI E DEFINITI.

ES.

FERRO (1 g) + ZOLFO (0,57 g) = SOLFURO FERROSO (1,57 g)

10 VOLTE IN PIÙ

FERRO (10 g) + ZOLFO (5,7 g) = SOLFURO FERROSO (15,7 g)

LE QUANTITÀ VARIANO IN MODO COSTANTE PER OTTENERE UNA QUANTITÀ DIVERSA DELLO STESSO COMPOSTO.

3. LEGGE DI DALTON: CI SONO CASI, IN CUI DUE ELEMENTI POSSONO REAGIRE TRA LORO SECONDO RAPPORTI DI COMBINAZIONE DIVERSI PORTANDO ALLA FORMAZIONE DI COMPOSTI DIVERSI.

ES.

CARBONIO (1 g) + OSSIGENO (1,33 g) = OSSIDO DI CARBONIO (2,33 g)

CARBONIO (1 g) + OSSIGENO (2,66 g) = BIOSSIDO DI CARBONIO (3,66 g)

IN QUESTO CASO VARIANDO LA QUANTITÀ DI UN REAGENTE (OSSIGENO), SI OTTENGONO DUE COMPOSTI DIFFERENTI.

Isotopi

Gli isotopi rappresentano atomi di un elemento aventi stesso numero atomico ma diverso numero di massa. Gli isotopi occupano lo stesso posto nella tavola periodica e hanno quindi le stesse proprietà chimiche.

Ioni

Gli ioni sono tutti gli atomi o molecole che acquistano una carica in seguito alla perdita o all’acquisizione di uno o più elettroni. Esistono due tipi di ioni:

• Catione: ione carico positivamente

• Anione: ione carico negativamente

Unità di Massa Atomica (u.m.a.)

Dal momento in cui la massa di un atomo oscilla tra 10^-27 e 10^-25 Kg si è ritenuto opportuno fissare un valore di riferimento sulle cui basi evitare di ottenere un valore eccessivamente piccolo per il peso di un atomo espresso in g. Questo valore prende normalmente il nome di unità di massa atomica ed equivale a:

₁/¹² della massa di un atomo espresso in assoluto prende il nome di massa atomica absolute of peso atomico. L'unità di massa atomica relativa v. ottenuto dal rapporto tra la massa atomica assoluta e il valore di 1 u.m.a.

Peso Atomico Relativo di un Elemento

Il peso atomico relativo (o massa atomica media) di un elemento si calcola sommando le masse atomiche dei diversi isotopi (in u.m.a.) moltiplicando ciascun peso per la propria probabilità abbondanza % ed infine:

Massa A x Abb. % A + Massa B x Abb. % B

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TIPOLOGIE DI DECADIMENTO RADIOATTIVO

• Decadimento α
• Decadimento β_-
• Decadimento β₊

Decadimento α (Eccesso di massa)

È un processo di decadimento radioattivo tipico dei radionuclidi con numero atomico (Z) ≥ 82 e numero di massa (A) ≥ 200. Nel decadimento Κ un atomo instabile con un elevato numero di protoni si trasforma in altro elemento con numero atomico (Z) inferiore di 2 con l’emissione, cercando di ottenere una struttura atomica più stabile. Questo processo può essere effettuato dal nucleo stesso fino a raggiungere una struttura atomica stabile. Conseguenza principale di questo processo è l’emissione di particelle α sotto forma di radiazione ionizzante.

Decadimento β_- (Eccesso di neutroni)

Il processo di decadimento β_- avviene generalmente in elementi che presentano un eccesso di neutroni. Durante questo processo vengono rilasciati elettroni e un elemento di partenza si trasforma in un isobaro (stesso valore di massa A) con diverso numero atomico (Z).

Decadimento β₊ (Deficit di neutroni)

Il processo di decadimento β₊ avviene generalmente in elementi che presentano un deficit di neutroni (N) come nel decadimento β_-, elettrone che per l’eccesso di energia disponibile futuramente non viene rilasciato un elettrone bensì una particella chiamata positrone (particella con le stesse caratteristiche di elettrone ma con carica elettrica opposta considerato come anti-elettrone).

Teoria Quantistica di Planck (1900)

Le particelle di un solido incandescente si comportano come dei piccoli oscillatori che vibrano per effetto della radiazione ai quali sono permesse solo ben determinate frequenze di vibrazione.

L'energia (E) emessa o assorbita dalla materia è legata alle frequenze di vibrazione permesse per questi piccoli oscillatori, dalla relazione E = h · v.

Osservazioni

• La materia è in grado di emettere o assorbire energia in modo discontinuo cioè per quantità finite (discrete).
• La quantità di questa energia deve essere sempre un multiplo intero della quantità elementare più indivisibile di energia è chiamata da Planck quanto di energia.

Le particelle di un corpo vibrando possono emettere radiazioni elettromagnetiche di varia lunghezza d'onda, però i gruppi quanti;corrispondono alla frequenza stessa o ai suoi multipli interi.

E = n · h · vn = 1, 2, 3, 4, ..., n

Quantizzazione dell'energia

Tutte le forme di energia (elettrica, meccanica, acustica) sono quantizzate cioè possono essere assorbite o liberate dalla materia solo in modo discontinuo cioè per mezzo di quanti di energia.

In particolare per le onde elettromagnetiche il quanto di energia viene chiamato quanto di luco o fotone e corrisponde

L'energia elementare indivisibile è data dal E = h · v.

Teoria quanti-meccanica (o meccanica ondulatoria)

Sulla base degli studi ondulatori di De Broglie, confermati negli anni '20 da esperimenti sulla diffrazione degli elettroni, viene abbandonata l'idea meccanico-classicista di Bohr. Si arriva a teorizzare che qualsiasi cosa presente in natura possiede una proprietà sia di tipo corpuscolare che ondulatorio.

Un esempio è quello degli elettroni, i quali si trovano attorno ai nuclei seguendo una traiettoria ondulatoria, non stazionaria circolare attorno al nucleo.

Erwin Schrödinger (1926)

Con il lavoro degli scienziati quantistici, la quale quasi scopre la natura ondulatoria attribuibile a qualsiasi particella di materia, scaturisce la necessità di descrivere matematicamente il comportamento di queste onde e materia nel 1926, Schrödinger elabora un'equazione, cui soluzione avrebbe dovuto rappresentare traiettorie di particelle vincolate, come gli elettroni nel campo specifico degli elettroni, con soluzioni dell'equazione rappresentante quindi una precisa traiettoria in un ordine atomico, che in seguito alla formulazione dell'equazione, ci si è resi conto che a differenza del mondo macroscopico dove è possibile determinare posizioni di oggetti, è stravolto nel mondo microscopico. Questo risulta impossibile e stato quindi ricavato nell'equazione un modello elaborato di un corpo significante la probabilità di trovare un elettrone in una certa zona dello spazio attorno al nucleo (orbitale).