Riassunto esame Chimica generale e inorganica , Prof. Rossi Antonio, libro consigliato Chimica e biochimica per le lauree triennali, M. samaja - R. Paroni

Chimica

La chimica è la scienza che si occupa dello studio della materia. Tutto ciò che occupa volume ed è dotato di massa.

Elementi e composti

Elementi

Sostanze che non possono essere decomposte. Vengono identificati con un simbolo. Es. Na, K, Cr…

Composti

Vengono identificati da una formula che rappresenta gli elementi che lo costituiscono. Es. NaCl.

I composti possono essere molecolari o ionici.

Composti molecolari

I composti molecolari sono costituiti da atomi che, grazie al legame a uno o più atomi della stessa specie o specie diverse, formano particelle stabili dette molecole (es. acqua: H₂O).

Ogni molecola viene rappresentata dalla sua formula molecolare che indica da quali e quanti atomi è formata una molecola. La formula molecolare è anche chiamata formula bruta.

Composti ionici

I composti ionici sono invece formati da ioni, specie chimica provvista di carica elettrica.

• Catione, ione positivo.
• Anione, ione negativo.

L'atomo

La più piccola unità strutturale di base di un elemento che ne conserva le proprietà fisiche.

L'atomo è costituito da tre particelle:

• Elettrone: particelle cariche negativamente
• Protone: particelle cariche positivamente
• Neutrone: particelle neutre

Modello di Bohr

Gli elettroni si trovano attorno al nucleo occupando orbite circolari caratterizzate ognuna da un contenuto energetico.

Numero atomico e numero di massa

Il numero di massa (A) è il numero di protoni + il numero di neutroni. Il numero atomico (Z) è il numero di protoni. Numero di neutroni → numero di massa – numero atomico. In un atomo elettricamente neutro, il numero degli elettroni è uguale al numero dei protoni.

Isotopi

Il numero di neutroni di un atomo può variare, gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno identico numero di protoni (numero atomico) ma diverso numero di neutroni (numero di massa).

La tavola periodica

Gli elementi sono disposti in maniera ordinata secondo la configurazione elettronica di ogni atomo. La tavola periodica è suddivisa in:

• Gruppi, o colonne, di elementi
• Periodi, o righe orizzontali. Sono costituiti da elementi che hanno gli elettroni esterni nello stesso livello energetico (n).

Nella tavola periodica sono presenti i metalli, non-metalli e semimetalli.

• Metalli: solidi duri, lucenti, buoni conduttori di calore ed elettricità.
• Non-metalli: si trovano allo stato solido, liquido o gassoso; i solidi sono friabili, cattivi conduttori di calore ed elettricità.
• Semimetalli.

Il legame chimico

Il legame chimico è quel modo con cui gli atomi sono legati tra loro per costituire molecole. Nella formazione dei legami sono coinvolti gli elettroni degli orbitali più esterni (elettroni di valenza).

Elettronegatività → è definita come la tendenza di un elemento ad attirare gli elettroni di legame. Un atomo più elettronegativo ha maggiore tendenza ad acquistare elettroni, mentre uno meno elettronegativo ha maggior tendenza a cedere. Aumenta lungo il periodo e diminuisce lungo un gruppo.

Classificazione

• Legame covalente
• Legame elettrostatico
• Legami ionici
• Legami a idrogeno

Legame covalente

Si forma tra atomi che mettono in compartecipazione una o più (al massimo 3 coppie) di elettroni appartenenti all’ultimo livello energetico. Si forma così l’entità stabile, detta molecola.

Esistono diversi tipi di legame covalente:

• Legame covalente omopolare: si forma tra atomi identici o tra atomi in cui vi sia una differenza di elettronegatività < 0.4.
• Legame covalente eteropolare: si forma tra specie atomiche diverse in cui vi sia una differenza di elettronegatività tra 0.4 e 1.7. L’atomo più elettronegativo esercita una forza di attrazione maggiore sugli elettroni. Gli elettroni nell’orbitale molecolare sono distribuiti asimmetricamente.
• Legame covalente polare: il doppietto elettronico è condiviso in maniera differente tra i due atomi (non sono equamente condivisi), risultando spostato verso l’atomo che ha su di esso un potere attrattivo maggiore, ovvero l’atomo più elettronegativo.

Legame ionico

Quando la differenza di elettronegatività tra due elementi è elevata (>1.7). Si può avere il trasferimento di uno o più elettroni da un atomo ad un altro con la formazione di un catione o anione. Una volta formatisi l’anione e il catione si attraggono elettrostaticamente.

Legame a idrogeno

Legame elettrostatico dipolare direzionale che avviene quando un idrogeno fa da ponte tra due atomi molto elettronegativi (ossigeno, azoto e fluoro) ad uno dei quali è legato covalentemente. La formazione di legami a idrogeno tra molecole di acqua è il motivo per il quale essa è allo stato liquido. I legami a idrogeno hanno una grande importanza biologica in quanto intervengono nella stabilizzazione della doppia elica del DNA e nella formulazione della struttura delle proteine.

La termodinamica

La termodinamica studia i trasferimenti di energia che interessano la materia.

Trasformazioni esotermiche ed endotermiche

• Trasformazioni esotermiche: calore da sistema → ambiente. Avviene la trasformazione di energia chimica in energia termica.
• Trasformazioni endotermiche (rare): assorbono calore dall’ambiente. Avviene la trasformazione di energia termica in energia chimica.

Principi della termodinamica

1. L’energia totale del sistema e ambiente non può cambiare: “l’energia non può essere né creata né distrutta: essa si trasforma da una forma all’altra, ma la somma dell’energia rimane costante”.
2. “Tutte le reazioni avvengono spontaneamente nella direzione che aumenta l’entropia dell’universo (sistema + ambiente)”.

Le soluzioni

Hanno composizioni uniformi e al loro interno non è possibile distinguere i diversi componenti.

• Fase disperdente, solvente, è la parte più abbondante.
• Fasi disperse, soluti.