Chimica generale e inorganica

Sostanza

Materiale che ha una composizione uniforme e possiede un insieme di proprietà fisiche e chimiche.

• Presentano proprietà fisiche e chimiche ben definite che rimangono invariate.
• Non esistono due sostanze con identiche proprietà fisiche e chimiche.

Miscugli

• Eterogenei: popolari due o più fasi.
• Omogenei: miscuglio perfettamente.
• Soluzioni:
  • Solvente: presente in quantità più rilevante.
  • Soluto: ciò che è sciolto.
  • Non hanno proprietà costanti, possono essere separate.

Lavoisier: La massa di reagenti e reagenti coincide. (Legge di conservazione della massa)

Principio di conservazione dell’energia

L’energia non si crea e non si distrugge ma si può trasformare. (Primo principio della termodinamica)

Proust

In ogni composto gli elementi sono presenti in un rapporto di massa definito e costante. (Legge delle proporzioni definite e costanti)

Tavola Periodica

• 118 elementi di cui 88 presenti in natura.
• Colonne: Gruppi (famiglie chimiche).
• Righe: Periodi (massa atomica).
• Elementi:
  • Metallici
  • Non metallici
  • Semimetalli

Dalton

Quando due elementi danno origine a più composti, le diverse masse di un elemento che si combinano con una stessa massa dell’altro elemento stanno tra loro in rapporti proporzionali espressi da numeri piccoli e interi. (Legge delle proporzioni multiple)

Teoria Atomica

1. La materia è formata da atomi, a loro volta costituiti da particelle subatomiche.
2. Esistono tanti tipi di atomi quanti sono gli elementi.
3. Gli atomi di uno stesso elemento hanno uguali massa e proprietà, rimangono sempre identici e conservano la loro identità.
4. Gli atomi possono combinarsi a formare molecole, ma durante le reazioni chimiche gli atomi sono sempre conservati e possono diventare ioni (assunzione carica elettrica).

Proprietà elettriche della materia

Le particelle subatomiche che compongono un atomo sono:

• Protoni
• Elettroni
• Neutroni

Numero di massa

Numero di protoni + numero di neutroni

[A]_ZElemento

Numero atomico

Numero di protoni [Z]

Numero di neutroni = A - Z

Il nucleo non viene mai modificato nelle reazioni chimiche, ma l'atomo puòperdere o acquisire elettroni formando ioni.

_E⁺ Atomo _E^-

[^catione]

[^anione]

N = numero di elettroni scambiati

Composti

• Molecolari: la formula rappresenta la composizione di una singola molecola
• Ioni: la formula indica i rapporti di combinazione tra ioni positivi e negativi che formano un solido aggregato. Non ci sono singole molecole.

Massa di atomi e molecole

Massa assoluta

Massa in grammi di un atomo

Massa relativa

Massa confrontata con un atomo di rifermento (¹²C)

Massa di un atomo ¹²C = 12 u

Massa atomica [MA]: Massa media degli atomi di un campione naturale di un elemento

(Il campione è formato da isotopi con massa simile tra loro)

^{Tabella periodica}: numero scritto sotto l'elemento

Massa molecolare [MM]

Massa in u di una molecola (data dalla somma delle masse atomiche costituentiunite per i pedici).

Massa formula [MF]

Come la massa molecolare ma per i composti ionici.

Mole: quantità di sostanza che contiene 6,02 • 10²³ particelle.

Permette di conoscere il numero di atomi o molecole in un campione senza doverli contare

Proprietà Chimiche

Gli elementi sono divisibili in metalli, non metalli e semimetalli. I semimetalli sono posizionati su una linea a gradini dal boro all'astato e ne fanno parte tutti gli elementi a ridosso di essa tranne l'alluminio.

• Metalli:
• Solo tutti quelli a sinistra della linea a gradini, tranne l'idrogeno.
• Sono solidi a temperatura ambiente tranne il mercurio.
• • Caratteristica lucentezza metallica
  • Buoni conduttori di elettricità e calore
  • Duttili (si possono tirare in fili sottili)
  • Malleabili (si possono battere in lamine sottili)
• Non Metalli:
• Parte urto a destra della tavola periodica e idrogeno
• Proprietà opposte a quelle dei metalli
• Varietà di colori
• Cattivi conduttori di elettricità e calore (tranne carbonio)
• Possono essere sia solidi che liquidi e gassosi
• Semimetalli:
• Presentano proprietà intermedie tra metalli e non metalli
• Solidi a temperatura ambiente
• Eccellenti semiconduttori quando contengono impurità di elementi vicini

Scrivere formule

1. Si scrive per primo il simbolo dell'elemento che ha numero di ossidazione più positivo
2. Non si riporta l'indice numerico di un elemento se esso vale 1.
3. Non si riportano gli indici numerici di ossidazione affinché il caso somma sia 0. È necessario fare attenzione ai numeri di ossidazione affinché la somma sia 0. Se i due elementi hanno gli stessi numeri di ossidazione in valore assoluto si accorpano semplicemente seguendo la regola 1, altrimenti si seguono tre passaggi per attribuire i corretti indici.
   1. Si scrivono i simboli con i relativi numeri di ossidazione nell'ordine corretto (prima il metallo poi il non metallo).
   2. Il numero di ossidazione del metallo diventa l'indice del non metallo e viceversa.
   3. Se gli indici risultanti hanno un comune divisore si semplificano.

Classificazione dei composti inorganici

La classificazione si basa sulle proprietà chimiche, che derivano dalla natura metallica o non metallica degli elementi che li costituiscono e dal modo in cui essi reagiscono con acqua e ossigeno. Ai fini della nomenclatura è utile dividere le classi di composti in composti binari e composti ternari.

Composti binari

• MeO ➔ Ossidi basici ¹
• nonMeO ➔ Ossidi acidi ²
• MeO₂, nonMeO₂, H₂O₂ ➔ Perossidi ³
• MeH ➔ Idruri metallici
• nonMeH ➔ Idruri non metallici (o covalenti)
• Me nonMe ➔ Sali binari di idracidi
• H nonMe ➔ Idracidi ⁴

Composti ternari

• Me OH ➔ Idrossidi ⁵
• H nonMe O ➔ Ossiacidi ⁶
• Me nonMe O ➔ Sali ternari o ossisali ⁷

1. IUPAC: (prefisso quantitativo)ossido di (prefisso quantitativo)nome metallo ➔ ossid. n.o. minore -icidi, n.o. maggiore
2. Tradizionale: ossido... ico/oso (in base al numero di ossidazione utilizzato dal metallo)
3. IUPAC: (prefisso quantitativo)ossido di (prefisso quantitativo)nome non metallo ➔ per...ico ➔ ...ica osa ip...osq
4. Tradizionale: anidride (ipo/per)...ossica (in base al numero di ossidazione utilizzato dal non metallo)
5. IUPAC/Stock/Tradizionale: perossido di...
6. Tradizionale: H₂O₂ ➔ acqua ossigenata

1) Reazioni di sintesi

Sono reazioni in cui da due o più sostanze se ne ottiene una sola.

Tutte reazioni in cui un reagente si combina con l’ossigeno sono reazioni di combustione che sviluppano una notevole quantità di calore. Reagendo con numerosi metalli l’ossigeno scatena invece una reazione di corrosione del metallo. Non sono affetti da corrosione i cosiddetti metalli nobili (oro, argento, platino).

• Non metallo + ossigeno → ossido acido
• Metallo + ossigeno → ossido basico
• Metallo + non metallo → sale binario
• Metallo + idrogeno → idruro
• Idrogeno + idrogeno → idruro
• Ossido acido + acqua → ossoacido
• Ossido basico + acqua → idrossido

2) Reazioni di decomposizione

Sono reazioni nelle quali da un unico reagente si ottengono due o più prodotti.

Tutte le decomposizioni sono favorite dal riscaldamento a temperatura elevata. Le principali reazioni di decomposizione portano alla formazione di ossigeno, oppure CO₂ oppure acqua.

3) Reazioni di scambio semplice (o spostamento)

In questo tipo di reazioni, un elemento libero sposta un altro elemento da un suo composto, mettendo l’elemento spostato a sua volta in elemento libero.

Tutte le reazioni di questo tipo comportano variazioni del numero di ossidazione.

Non tutte le reazioni sono spontanee: affinchè ciò accada l’elemento libero di partenza deve essere più reattivo di quello da spostare.

4) Reazioni di doppio scambio

Sono reazioni in cui due composti si scambiano i "partner". Caratteristiche di questo tipo di reazioni sono la formazione di gas, composti volatili, come l’acqua oppure solidi poco solubili (precipitati).

Le reazioni che portano alla formazione di acqua sono le reazioni acido-base (reazioni di neutralizzazione).

5) Reazioni di precipitazione

Sono reazioni nelle quali mescolando due liquidi limpidi si osserva l’immediata formazione di un solido bianco o colorato che rende torbida la soluzione. Negli equazioni di reazione i prodotti che precipitano solo indicati con una freccia verso il basso.

A + B → C + D ↓