Appunti Chimica Inorganica

Composti covalentici

Diamante: Geometria Tetraedrica (Ibridazione sp3, 4 leg σ )

Grafite: Geometria Trigonale (Ibridazione sp2, 3 leg σ ; 1 leg π grazie a py ->Conducibilità elettrica tra piani

SiO2 (Silice): Geometria Tetraedrica (Ibridazione sp3 -> lega 4O )-> Geom Tetraedrica DISTORTA (2 coppie e + 2leg )

SiC (Carburo di Silicio): Geom Tetraedrica attorno a ogni C e Si (Ibridazione sp3T specifica per ogni solido

Solidi cristallini

Fuscella elementare (7 tipi): Unità ripetitiva del solido cristallino

4 Tipi di solidi: Comp. ionico, C. covalente, C. metallico, C. molecolare

Amorfi: Sistemi vetrosi allo stato liquido -> NO celle elementari

NO T -> Tg = Tempo di transizione vetrosa (In cui materiale diventa fusionelavorabile)

Semicristallini: Domini cristallini immersi in zone amorfe (ex. Cruscotto in finta pelle)

STATO LIQUIDO ⇒ Molecole vicine in

continuo moto disordinato! ; F fra molecole determinano T (relativa a P )interazione eb esterna

Quando T aumenta- Se recipiente aperto -> alcune mol su superficie con >>E -> Vince E tra mol -> Evaporazionepot

Ma NO raggiungimento equilibrio- Se recipiente chiuso -> P aumenta fino a raggiungere equilibrio

RECIPIENTE CHIUSO VUOTO: Equilibrio dinamico tra evap/condensazioneP : P esercitata da molecole in fase gas in recipiente chiusodi vapore

Se >>T Passaggio di stato liq -> gasTendenza di una sostanza pura di passare in fase gas (correlata a forze intermolecolari)

VOLATILITA’(a P , >>T -> <<F )costante intermolecolari

Se P = P -> EBOLLIZIONEvapore esternaPunto di Eb (T ) aumenta all’aumentare di Peb esternaaumenta da Etere -> Alcol -> Acqua

DIAGRAMMI DI STATOIndica stato fisico di sostanza relativo a P e TPunti più importanti: A e BB: Combinazione di P e T DIAGRAMMA DI STATO CO2DIAGRAMMA DI STATO (ACQUA)- A P = 1 atm -> -

GHIACCIO SECCO: sublima a T = -78°C se P = 1 atm (-> A Tambiente sublima)

Equazione di Clausius-Clapeyron

Permette di calcolare P alla minima variazione di T

SOLUZIONE

Sistema omogeneo costituito da più composti: solvente (in maggior quantità) + uno o più soluti (es. SZ SOLIDE: LEGHE METALLICHE per Sostituzione o Interstiziali)

2 Sostanze liquide sono:

MISCIBILI (simile scioglie simile = mol POLARE + mol POLARE)

IMMISCIBILI (mol POLARE + mol APOLARE)

- Concentrazione del soluto nella SZ:

- Composizione di SZ (Frazione molare) (es. Soluzione BINARIA)

12 - Appunti di Chimica (1 su 2) Gabriele Santicchi 2017/2018

PROPRIETA’ COLLIGATIVE

Dipendono da M e in particolare da:

- N° di molecole se il soluto è un composto molecolare!

- N° totale di ioni (cationi + anioni) se il soluto è un composto ionico!

1. PRESSIONE DI VAPORE (o Tensione di vapore) di SZ BINARIA:

0A 0B 0A

LEGGE DI RAOULT P = xA P°A + xB P°B (N.B. P sempre > di PA)

A B

0B 0A 0A

Se B poco volatile ->

<< P -> P Trascurabile -> ΔP = P - P > 0 ->B A2.

ABBASSAMENTO CRIOSCOPICO in seguito a formaz di SZ ACQUOSA

3. INNALZAMENTO EBULLIOSCOPICO in seguito a formaz di SZ ACQUOSA

K = costante

M = molalità

Se B Comp.Molec. -> i = 1

Se B Comp.Ionico -> i = mol + molcationi anioni(ex. NaCl i=2, per CaCl i=3, per Na SO i= 3,2 2 4per K PO i=43 4

4. PRESSIONE OSMOTICA P da applicarea superf di SZ posta a contatto col SVpuro attraverso membrana semiper-meabile, affinché non si abbia passaggionetto di mol dal SV puro a SZ

SZ ISOTONICHE (ISOSMOTICHE) se ΠA = ΠB

SOLUBILITA’ s : quantità massima di soluto che si può sciogliere in una quantità definita di SV o di SZ;

a P costante, a >>T, >>solubilità

SZ SATURA se ST raggiunge max valore di solubilità (s)

SV liquido e ST gassoso X(g) + SV X + Q

Caso A: ⇔ (SZ)

ΔH = Q in gioco a P quando si forma una SZ

SZ costante

PRINCIPIO DI LE CHATELIER: SE perturbo

equilibrio -> Sistema risponde minimizzando conseguenze dll variazReazioneEx. ΔH < 0 ; se alzo T si sposta verso reagenti (aumenta X(g))SZΔH >0 ; se abbasso T -> Reazione si sposta verso prodotti (aumenta X )SZ SZ

1. a P -> >>T, <<s perché 1.>>Ecin molecole -> vincono forze intermolecolaricostante 2. ΔH di gas sono sempre < 0SZ

2. A T -> >>P, >>s (LEGGE DI HENRY s = k P)costante costSV liq e ST (s)Caso B:ΔH influenzata da: 1. Ereticolare (nei Comp.IONICI)sol 2.Intensità forze intermolecolari (nei Comp.MOLECOLARI)3. SOLVATAZIONE (IDRATAZIONE SE è H2O)1,2 contributi energetici > 0 da vincere per solubilizzazione3. Contributo energetico < 0 -> Facilità solubilizzazione13 - Appunti di Chimica (1 su 2) Gabriele Santicchi 2017/2018ENTROPIAOSSERVAZIONE: >%reazioni con ΔH < 0 sono spostate vrs prodotti, ma1. EVAPORAZIONE liquidi e 2. Dissoluzione Sali (NaCl in H

O)2Sono processi endotermici spontanei ΔH >0 che si spostano vrs prodotti -> tendenza a raggiungere stato di MAX DISOR-DINE MOLECOLARE (ΔS) e uno STATO DI E MINintPRINCIPIO TERMODINAMICA1. Processi spontanei sono irreversibili -> Per ripristinare sistema nel suo stato iniziale: necessario compiere lavoro2. Processo spontaneo -> Aumenta DISORDINE-> Grado di DISORDINE = ENTROPIA (S)È FUNZIONE DI STATO (Non dipende dacammino percorso) -> Vale legge di HessDQ = Variazione di calore associata a trasformazione in esameSe reaz REVERSIBILE DQ = ΔQ (funz di stato) e ΔS = DQ / TrevSe reaz IRREVERSIBILE ΔS > DQ / T in cui = DQ > DQirr rev irrCALCOLO ENTROPIA IN SISTEMA IN CUI:Se Tcost, ma variazione Stato di Aggregazione(TRANSIZIONE DI FASE)Se Pcost (SOLO riscaldamento)Se Vcost (SOLO riscaldamento)ΔS > 0 (aumenta) in: 1. Processi di Riscaldamento2. Reazioni con sviluppo di moli > moligas prodotti gas reagenti3. Passaggio in

Stato di aggregazione più disordinato (s -> liq -> g) -> REAZ DISORDINANTE

Formazione polimorfo più disordinato SiO2 (quarzo, cristallino) → SiO2 (amorfo)

Se ΔS > 0 (Reaz disordinante)

H (P, T) Il riferimento è lo Stato Standard° per l’entalpia riferito a P = 1 atm alla T considerata lo stato più stabile

LEGGE DI HESS -> ΔH°reaz (T considerata)

S (P, T) Il riferimento è “il minimo disordine” ottenuto allo zero assoluto (S sostanza pura cristallina tende a zero)

0-> S ENTROPIA ASSOLUTA (F di stato)

0reaz 0prod 0reag (Valida legge di Hess ΔS = ΔS - ΔS )

Differenza tra S a P1 , T e S della stessa sostanza (1 mole) a T vicina atm 25°C

a Zero Assoluto>>T, >>S >>P <<S (Più spazio, Più disordine -> >>S)

S: notevole variazioni in prossimità dei cambiam di fase

14 - Appunti di Chimica (1 su 2) Gabriele Santicchi 2017/2018

ENERGIA LIBERA DI

GIBBS (F di stato) G = H - TS

Fornisce quadro completo su spontaneità (→, ←, reazioni⇔)

ΔG dipende da ΔH, -T ΔS; ma se cambia T è necessario ricalcolare il valore di G ( ΔH e T ΔS sono costanti)

- In condizioni standard (1atm, 278K)

- In condizioni di T e P costanti, per cambiamenti infinitesimi

se T costante -> dT = 0 dH scambiato a P = DQ

dG = dH - TdS - SdT coste

essendo dS = DQ /T

dG = dH - TdS - SdT = DQ - TdS rev-> Distinguiamo 2 casi:

dG = DQ - DQ rev

1. REVERSIBILE e quindi

se DQ = DQ ΔG = 0

rev(Situazione di equilib -> parte dei reagenti si trasforma in prod e viceversa)⇔

2. IRREVERSIBILE ; dato che DQ > DQ ->DQ = DQ dG = DQ - DQ < 0

irr rev

irr irr rev

se dG < 0 (reazione spontanea da reagenti -> a prodotti)

se dG > 0 (Reazione spontanea da prod -> reagenti)

TIPOLOGIE DI REAZIONI A P COSTANTE

1. ENDOTERMICA DISORDINANTE ( ΔH > 0, ΔS > 0)

1. ΔG = ΔH - T ΔS (Graficamente)
2. G(T) = - (ΔS)T + ΔH0reaz(T)
   ΔG all’equilibrio = 0
   0reaz(T)Spontaneità (s) -> (l) -> (g)
   ΔG < 0
   0reaz(T)Spontaneità (s) <- (l) <- (g)
   ΔG > 0
3. ENDOtermica ordinante con ΔH>0 e ΔS<0
   ΔG > 0 (Spontanea R <- G a ogni T)(T)
4. ESOtermica DISordinante con ΔH<0 e ΔS>0
   ΔG < 0 (Spontanea R -> G a ogni T)(T)
5. ESOTERMICA ORDINANTE( ΔH<0 e ΔS<0 )
   ΔG > 0 (Spontanea R <- G a >>T)(T)
   ΔG < 0 (Spontanea R -> G a <<T)(T)
6. 0fENERGIA LIBERA STANDARD DI FORMAZIONE
   ΔG
   Variazione di E libera che si ha nella formazione di 1 mole del compostoa P = 1 atm T = 25°C
   - Se NON a P/T ambiente,NON ALL’EQUILIBRIO aggiungo RT ln (Q) (Q quoziente di reazione)
   ALL’EQUILIBRIO aggiungo RT ln (K ); ma dato che se equilibrio ΔG = 0 ->eq15 - Appunti di Chimica (1 su 2)

1. Se presenza di solidi -> sempre presenti all’equilibrio -> NON influenzano equilibrio (a T , [X(s)] o P costanti)
2. cost parz(s)-> nel calcolo di K NON includo [X(s)] o P (s) -> aggiunta di n(s) NON influenza equilib
3. VARIAZIONE DI T (T -> K cost); se ΔT ecost eq0reazENDOT. ΔH > 0 e Δ