Chimica generale e inorganica (seconda parte)

TEORIA DEGLI URTI

Affinché la reazione avvenga:

-​ le molecole devono urtarsi tra loro;

-​ gli urti devono essere efficaci;

-​ le molecole devono essere ben orientate

(fattore STERICO)

Importanza dell’orientamento molecolare per urto efficace

ENERGIA DI ATTIVAZIONE

Energia minima necessaria perché la reazione avvenga

se non esistesse, una qualsiasi reazione avverrebbe istantaneamente

Complesso attivato: sostanza ad energia maggiore nei reattivi, che poi può spostarsi verso

i prodotti

Aumentare la temperatura vuol dire aumentare l’energia del sistema.

Statisticamente questa è la distribuzione di energia che hanno le molecole

Effetto della temperatura sulla distribuzione dell'energia delle collisioni

●​ f = frazione di collisioni con energia superiore o uguale a Ea

●​ Un aumento di temperatura causa un aumento dell'energia cinetica delle particelle

Le collisioni diventano più frequenti e la velocità di reazione aumenta

●​ A temperatura maggiore, la frazione f di collisioni con energia uguale o maggiore di

E, aumenta e la velocità di reazione aumenta

Se aumento la temperatura la distribuzione cambia, la curva si appiattisce e si sposta verso

destra

TEORIA DEL COMPLESSO ATTIVATO

Il complesso attivato non sempre va solo verso i prodotti, ma anche verso i reagenti(in minor

parte), guardiamolo come una montagna.

●​ Un urto efficace tra particelle porta alla formazione di uno stato di transizione o

complesso attivato.

●​ Lo stato di transizione è una specie transiente tra reagente e prodotti, instabile con

legami parziali → non è un prodotto isolabile

●​ Lo stato di transizione si trova a un massimo di energia potenziale

●​ L'energia di attivazione è l'energia necessaria per formare lo stato di transizione

Lo stato di transizione contiene legami parziali tra C e Br e tra C e O.

Lo stato di transizione ha una geometria bipiramidale triangolare, mentre BrCH e CH OH

3 3

hanno una geometria tetraedrica

Stato di transizione

Diagramma dell’energia di reazione

Catalizzatori

Sostanze che fanno variare il cammino della reazione, favorendola, diminuendo l’energia di

attivazione. Non fa aumentare la quantità di prodotto, ma velocizza la reazione.

-​ Catalizzatori omogenei: presente nella fase dei reagenti

-​ Catalizzatori eterogenei: presente una fase diversa da quella dei reagenti

I catalizzatori possono essere avvelenati, inattivati

Gli enzimi sono catalizzatori biologici: proteine (strutture che vengono trascritte all’interno dei

ribosomi attraverso mRNA) grazie alla sua forma spaziale con sito attivo(centro metallico) in

grado di combinarsi specificatamente con il substrato.

Gli enzimi possono essere inibiti, per esempio con il veleno.

Non sono eterni, si degradano. CHIMICA INORGANICA

Studio degli elementi, della materia, delle loro proprietà e dei principali composti, di come

modulare la materia in modo tale che possa essere più utile per aiutare l’umanità e

l’ambiente

GRUPPO 18 (GAS NOBILI)

La configurazione elettronica di questi elementi ha gusci esterni completi e si chiamano

nobili in quanto hanno reattività nulla.

Si trovano solitamente come monoatomici, il più abbondante nell’atmosfera è l’argon.

Non c’è elio nell’atmosfera, è formato da due protoni che è così leggero che non risente

della gravità, lo troviamo solo sotto terra vicino a giacimenti di petrolio.

I gas nobili vengono preparati:

l’aria viene liquefatta e poi distillata, distillando l’acqua abbiamo frazioni dei vari gas nobili

Usi dei gas nobili:

-​ Elio leggero con punto di ebollizione basso, viene utilizzato in esperimenti criogenici

in fisica avanzata. In passato usato per i dirigibili, nelle miscele per i sub;

-​ Neon: luce;

-​ Argon: lampade a fluorescenza, e per atmosfere inerti ( non è reattivo e protegge i

prodotti della reazioni

-​ Kripton e Xenon: sempre usati per luminosità

-​ Radon: alcun tipo di utilizzo perchè è radioattivo, è un gas che esala dalla terra e si

accumula in zone chiuse (tipo case a pian terreno, penetra dal terreno, e può

produrre a lungo termine problemi oncologici)

I composti con gas nobili:

Composti solo gli ultimi esponenti dei gas nobili (Kripton e Xenon), solitamente fluoruri.

GRUPPO 0

Ha un singolo esponente, l’idrogeno.

L’idrogeno ha tre isotopi, il prozio è il più abbondante

Può avere due numeri di ossidazione diversi:

-​ - 1 quando acquista elettrone (idruro)

-​ +1 è un protone

E’ gassoso e la sua formula è biatomica (H ), anch’esso come l’elio è molto leggero infatti

2

non si trova in alte concentrazioni in atmosfera atmosfera.

Però è l’elemento 0 dell’universo, il più abbondante, il più semplice (il secondo è l’elio).

E’ presente nell’acqua e in noi.

H è un gas inodore, insapore, incolore. Le interazioni tra gli atomi sono forze di london,

2

bassa densità (ma esplosivo)

Viene prodotto:

-​ Estratto dai giacimenti di petrolio

-​ Da reazioni di reforming, viene fatto decomporre il metano in idrogeno e monossido

di carbonio

-​ Dall’elettrolisi, da reazione di ossido riduzione si riesce a scindere l’acqua

Uso:

E’ importante per la base dell’agricoltura, per produrre acidi e metanolo (usato oggi come

carburante), usato per estrarre o lavorare metalli, è alla base degli shuttle e razzi (ripieni di

idrogeno e ossigeno).

importante anche nell'industria alimentare (grassi idrogenati: grassi saturi che vengono

formati da grassi mono o polinsaturi con ossigenazione con idrogeno, il prodotto principale è

la margarina)

Composti con idrogeno:

Fa composti con tutti gli elementi

Per esempio idruri, dove l’idrogeno ha -1 (idruro di sodio, di potassio, di calcio)

Fa composti molecolari binari, +1 (acqua, ammoniaca)

GRUPPO 1 - METALLI ALCALINI 1

Estremamente reattivi (in quanto hanno configurazione elettronica esterna ns , si ossidano

facilmente, non presenti in natura allo stato elementare, ma come composti.

Hanno bassa energia di ionizzazione

Hanno carattere metallico, non elettronegativi

●​ Metalli teneri, grigio - argentei

La loro consistenza è come il burro fuori frigo per mezz'ora

Preparazione:

Per elettrolisi dei sali fusi, attraverso il processo Downs:

Si parte da un sale, si fonde e dopo si applica corrente elettrica. Si forma il metallo sodio e lo

ione cloro.

Per la preparazione si usano sali fusi e non soluzioni di sali

Proprietà + + +

Si trovano comunemente come cationi a carica unitaria (Li , Na , K , ecc.)

❖​ Nei composti N.O. +1

❖​ Reagiscono con la maggior parte dei non-metalli, dando composti ionici.

❖​ Sono ottimi riducenti, riducono anche l'acqua:

❖​

​ 2Na + 2H O → 2NaOH + H

2 2

Principali usi:

-​ Na e K: in miscela come fluidi refrigeranti nei reattori nucleari

-​ Li: armi

Presenza in natura

Quasi tutti i sali sono solubili, quindi si trovano nel mare (sali di Li, Na e K)

NaCl si trova anche come minerale (salgemma)

Principali composti:

Ossidi, perossidi, superossidi

Li

➢​

Ceramiche, batterie, lubrificanti, farmaci contro i disturbi maniaco-depressivi (Li CO )

2 3

Na

➢​

Dà composti idrosolubili di basso costo:

NaCl ottenibile per evaporazione della salamoia nelle saline o come salgemma

Usato come sale da cucina e nella conservazione dei cibi.

Usato per produrre NaOH e Cl (elettrolisi)​ ​ 2 NaCI + 2 H O → 2 NaOH + H + Cl

2 2 2 2

-​ NaOH (idrossido di sodio o soda caustica) solido bianco ceroso. utilizzato

nell'industria dei saponi e della carta.

-​ Na2CO, carbonato di sodio anidro (soda Solvay), usato nell'industria del vetro, della

carta, tessile

K

➢​

KCI (fertilizzanti, sale nelle diete povere di sodio per ipertesi)

K SO ​ KNO

2 4​ 3

Rb, Cs

➢​

Cellule fotoelettriche

Fr

➢​

Radioattivo (nessun uso)

GRUPPO 2

Gruppo dei metalli alcalino terrosi (si trovano nella terra)

Proprietà 2

La configurazione elettronica esterna è n s

❖​ Nei composti N.O. +2

❖​ Molto facilmente danno ioni con due cariche positive, l’unico che non li dà è il

❖​ berillio(fa legami covalenti)

Ca, Sr, Ba sono i metalli alcalino-terrosi veri e propri

❖​ Sono metalli teneri grigio-argentei, non esistenti in natura tal quali

❖​

Presenti in natura

Sono alla base delle rocce che compongono la crosta terrestre, in forma ionica

●​ Il berillio è un elemento che dà colore alle rocce (smeraldo, acquamarina)

●​ Mg: sali solubili (MgCl , MgSO ) nell’acqua di mare. Sali insolubili (MgCO

2 4 3

magnesite, MgCO * CaCO dolomite

3 3

Come si producono:

Ottenibili dai rispettivi minerali

Ottenibili per elettrolisi dai cloruri fusi

Usi:

-​ Be usato per missili e satelliti (molto resistente)

-​ Mg usato come berillio, oppure nei cerchioni delle auto, usato un tempo per i flash

delle foto

GRUPPO 13

Presenza in natura:

❖​ → B presente in natura come borace Na B O x 10 H 0

2 4 7 2

→ Al è presente come Al O • x H O bauxite e come Na3AlF6, criolite

2 3 2

Principali usi:

❖​ • B: missili, aeronautica, protezioni per difesa personale

• Al: edilizia, aeronautica, confezionamento

Preparazione:

❖​

Ottenibili dai rispettivi minerali:

B da borace (si ottiene B20, che poi viene ridotto a B)

➔​ Al da bauxite e allumina (Al,03) mediante il processo Hall (elettrolisi)

➔​ Principali composti

❖​ B

➢​ 2

BF , molecola trigonale planare, dà ibridazione sp , acido di Lewis (può dare

3 3

ibridazione sp )

H BO antisettico, insetticida, ritardante di fiamma

3 3

B O , pulitura di metalli, fibre di vetro, vetro borosilicato (Pirex)

2 3 Al

➢​

Al O allumina

2 3

Al (SO ) industria della carta

2 4 3

solfati misti (allumi) nell'industria tessile (impermeabilizzanti), della carta;

alluminato di sodio NaAl(OH) per la purificazione delle acque

4

In chimica industriale:

BF ​ BCI ​ AICI catalizzatori

3 3 3

NaBH (sodio boro idruro) riducente

4 TI

➢​

Tl SO per uccidere topi, formiche

2 4

composti usati in elettronica, leghe, in medicina e cosmetica (abbandonati perché

tossici) In e Ga

➢​

elettronica e leghe, termometri senza Hg

GRUPPO 14

Proprietà:

❖​ 2

CONFIGURAZ.ELETTR.ESTERNA​ n