Chimica

SALI IDRATI

Un sale idrato è un sale che contiene delle molecole d’acqua combinate in un rapporto definito come parte

integrante del cristallo. Il grado di idratazione può variare da composto a composto, e viene indicato nel nome

dal prefisso mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, etc. idrato.

SALI DOPPI

I più comuni sali doppi sono costituiti da 1 anione e da 2 cationi diversi.

IDRURI IONICI

Sono composti tra un metallo alcalino o alcalino terroso e idrogeno. Sono gli unici composti in cui l’idrogeno ha

n.o. = -1. (L’anione H è detto ione idruro).

-

PEROSSIDI

Sono composti in cui l’ossigeno ha n.o. = -1. I più comuni sono il perossido di idrogeno (noto come “acqua

ossigenata”) H O e i perossidi di metalli alcalini e alcalino terrosi.

2 2

Riassunto di chimica Pag. 5

L EGGI SPERIMENTALI E TEORIE ATOMICHE

Le prime leggi sperimentali

Le leggi sperimentali sono delle leggi ricavate mediante esperimenti che hanno portato alle prime ipotesi

atomiche:

 LEGGE DI LAVOISIER: La somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei

prodotti. Questa legge smentisce la teoria del flogisto, la quale non rispetta tali canoni.

 LEGGE DI PROUST (DELLA COMPOSIZIONE DEFINITA E COSTANTE): In qualunque composto il

rapporto tra le quantità in peso degli elementi che la compongono è definito e costante.

 LEGGE DI DALTON (DELLE PROPORZIONI MULTIPLE): Se e reagiscono per formare due composti

e le diverse masse di che reagiscono con una quantità fissa di possono essere espresse

come rapporti di numeri interi piccoli.

Ipotesi atomica di Dalton

L'ipotesi atomica di Dalton è una delle prime teorie scientifiche moderne che spiega la struttura della materia.

Egli sosteneva che:

1. Tutta la materia è composta da atomi, piccolissime particelle indivisibili di un elemento che non posso

essere create o distrutte;

2. Gli atomi di un elemento non si possono trasformare in atomi di un altro elemento (a parte in una

reazione nucleare);

3. Gli atomi dello stesso elemento hanno egual massa e proprietà e differiscono dagli atomi di altri

elementi;

4. I composti sono formati dalla composizione chimica di uno specifico rapporto di atomi diversi.

Esperimento di Thomson

Nell'esperimento di J.J. Thomson, un raggio catodico (un fascio di elettroni, particelle cariche negativamente)

veniva creato all'interno di un tubo di vetro sottovuoto, chiamato tubo di Crookes. All'interno del tubo, c'erano

due elettrodi: il catodo (caricato negativamente) e l'anodo (caricato positivamente). Quando si applicava una

corrente elettrica tra questi due elettrodi, si generavano i raggi catodici, visibili grazie a una lamina fluorescente

che emetteva luce quando colpita dagli elettroni. Thomson osservò che, applicando un campo elettrico

perpendicolare al raggio, quest'ultimo veniva deviato verso il polo positivo del campo. Ciò dimostrava che i

raggi catodici erano costituiti da particelle cariche negativamente, successivamente identificate come

elettroni. Per calcolare il rapporto tra carica e massa si servì di bobine per generare un campo magnetico per

raddrizzare il flusso e ottenne l’importante rapporto:

= 1,75882 × 10

Risultava essere 1836 volte più piccolo di quello già conosciuto tra la carica di (protone) e la sua massa.

Nonostante ciò, ancora non si conosceva il valore né di né di Thomson ipotizzò (correttamente) che le

.

cariche positive e negative fossero uguali in grandezza, ma che le particelle positive e negative avessero

masse differenti. Questo portò alla sua proposta del modello atomico a "panettone", in cui gli elettroni erano

distribuiti all'interno di una "nuvola" di carica positiva, simile a come i canditi sono sparsi in un panettone.

Esperimento di Millikan

Nel celebre esperimento di Millikan, piccole goccioline d'olio (inizialmente neutre) cadevano sotto l'effetto

della gravità in assenza di un campo elettrico. Tuttavia, quando venivano bombardate con raggi X, le

goccioline acquisivano una carica negativa, ionizzandosi. Millikan misurò la velocità di caduta delle goccioline

senza l'influenza del campo elettrico, osservando come si muovevano solo per effetto della gravità.

Successivamente, applicò un campo elettrico tra due piastre parallele e studiò come questo influenzava il

comportamento delle goccioline cariche. Regolando l'intensità del campo elettrico, riuscì a far "fluttuare" le

Pag. 6 Appunti di chimica

goccioline, trovando l'equilibrio tra la forza gravitazionale che le faceva cadere e la forza elettrica che le

spingeva verso l'alto. = × = ×

Se la forza esercitata dal campo elettrico eguagliasse la forza peso allora la gocciolina dovrebbe levitare,

fenomeno che si osserva con apposito microscopio: = Campo elettrico

× =× = Quantità di carica

= Massa dell’oggetto

×

dove = = Accelerazione di gravità

Trovato con il rapporto carica-massa trovato da Thomson, si ricava la massa dell’elettrone:

= 1,6 × 10 = 9 × 10

Esperimento di Rutherford α

Ernest Rutherford condusse un esperimento in cui bombardò una sottile lamina d’oro con particelle α

(particelle cariche positivamente). Secondo il modello atomico di Thomson, detto "a panettone", le particelle

avrebbero dovuto attraversare gli atomi d’oro con una deviazione minima, poiché si riteneva che la carica

positiva fosse diffusa uniformemente nell'atomo. Osservando i risultati, Rutherford notò che la maggior parte

delle particelle attraversava la lamina d’oro senza deviazioni significative, come previsto. Tuttavia, alcune

particelle subivano deviazioni ad angoli molto ampi e alcune addirittura rimbalzavano indietro. Da queste

osservazioni, Rutherford concluse che:

 La maggior parte dell'atomo è costituita da spazio vuoto.

 La carica positiva dell'atomo è concentrata in una piccola regione centrale, che chiamò nucleo.

Limiti del modello di Rutherford

Il modello di Rutherford non spiega fenomeni come: radiazione del corpo nero, l’effetto fotoelettrico, gli spettri

di emissione, perché l’elettrone non cade nel nucleo e perché l’elettrone emette onde elettromagnetiche

mentre si avvicina al nucleo.

Reinterpretazione delle leggi sperimentali

La reinterpretazione delle leggi sperimentali riguarda come le prime teorie atomiche, in particolare quella di

Dalton, siano state supportate e successivamente aggiornate grazie a osservazioni sperimentali. Queste leggi

descrivono i comportamenti osservabili dei gas, delle sostanze chimiche e delle reazioni, e come queste

osservazioni abbiano portato alla conferma e al miglioramento della teoria atomica.

 Legge di Gay Lussac (dei rapporti multipli in volume): Nelle reazioni tra sostanze gassose i volumi dei

reagenti e dei prodotti, misurati nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, stanno tra di loro in

rapporti di numeri semplici e interi.

 Principio di Avogadro: Volumi uguali di gas, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione,

contengono lo stesso numero di particelle.

 Regola di Cannizzaro: Le varie quantità di peso di uno stesso elemento sono da definirsi multipli di uno

stesso numero che è da definirsi peso atomico.

Radioattività

Il termine radioattività deriva dal radio, primo elemento scoperto con tale proprietà esistono tre tipi di

decadimento radioattivo molto diversi tra loro. Esistono diversi tipi di radioattività:

 Decadimento Un nucleo molto pesante decade emettendo una particella (euoni, ovvero

: 2 + 2)

e un atomo con numero di massa e numero atomico

− 2 − 2.

 −

Decadimento Emissione di 1 elettrone e di un antineutrino come risultato del decadimento di 1

:

neutrone ( )

→ + + ̅

Riassunto di chimica Pag. 7

:

 +

Decadimento Emissione di 1 positrone e di un neutrino come risultato del decadimento di 1

protone ( )

→ + +

 Decadimento Emissione di 1 fotone in seguito ad un raggiustamento energetico del nucleo.

:

Corrisponde alla ricaduta dell’atomo al suo stato fondamentale.

Onde elettromagnetiche

Le onde elettromagnetiche si propagano nel vuoto a una velocita ⁄

= 3 × 10

= Costante dielettrica nel vuoto

1

= = Permeabilità magnetica

Proprietà della radiazione elettromagnetica

: LUNGHEZZA D’ONDA -> Distanza tra 2 creste misurata in o sottomultipli

: FREQUENZA -> Numero di onde in un’unità di tempo [Hz].

: AMPIEZZA -> Ampiezza massima della cresta.

N.B: I ; , .

×

L PRODOTTO È UNA COSTANTE QUINDI SONO LEGATI DA UNA PROPORZIONALITÀ INVERSA

Le onde di maggior lunghezza d’onda sono le onde radio, a cui seguono le microonde, infrarossi, campo del

visibile, raggi ultravioletti, raggi e raggi Il campo del visibile rappresenta le lunghezze d’onda che il nostro

.

occhio è in grado di percepire (400 Quando un’onda incontra un mezzo che non è il vuoto è

÷ 700 ).

soggetta a due fenomeni:

RIFRAZIONE: Se l’onda incide sulla superficie di separazione (interfaccia) tra i due mezzi, con un

o angolo di incidenza diversa da zero, la variazione della velocità di propagazione determina una

variazione della direzione di propagazione; perciò, l’onda prosegue in una direzione diversa da

quella di incidenza;

DIFRAZIONE: Quando un’onda attraversa una fenditura più piccola della sua lunghezza d’onda

o essa si apre in tutte le direzioni con effetti sempre più marcati quando la fenditura si rimpicciolisce.

Corpo nero

Corpo ideale capace di assorbire tutta la radiazione elettromagnetica a cui è esposto, senza rifletterne alcuna

rilascia tutta l’energia che assorbe sotto forma di radiazione elettromagnetica. Spiegabile sotto attraverso un

approccio di quantizzazione dell’energia di Planck (altrimenti catastrofe ultravioletta):

= ℎ

Effetto fotoelettrico

Effetto scoperto da Einstein che evidenzia l’emissione di elettroni da una lamina metallica quando essa è

irradiata con fotoni con frequenza abbastanza elevata.

Ipotesi di Bohr

Il modello atomico di Bohr descrive l'atomo come un nucleo centrale positivo attorno al quale gli elettroni