Appunti Completi del Corso "Fondamenti di Chimica"

Interazioni intermolecolari

Questo processo è detto "solvatazione". Interazione ione-dipolo indotto. Può succedere che se uno ione viene avvicinato ad una molecola apolare, questa subisce l'influsso del campo elettrico dello ione e diventa un "dipolo indotto". Una molecola è tanto più polarizzabile, tanti più elettroni essa possiede.

Interazione dipolo-dipolo indotto. Può succedere che se un dipolo viene avvicinato ad una molecola apolare, questa subisce l'influsso del campo elettrico del dipolo e la molecola apolare diventa un "dipolo indotto". Queste forze aumentano all'aumentare del peso molecolare, ma sono comunque presenti anche nelle molecole più piccole. Siccome gli elettroni ruotano attorno al nucleo, ogni tanto ci sono dei dipoli istantanei che si verificano anche in molecole apolari. Facendo una media di tutti questi dipoli, si ottiene una forza di tipo attrattivo. Si forma quando in una molecola c'è un atomo di

idrogeno legato ad un atomo molto elettronegativo. Ogni molecola d'acqua può fare fino a quattro legami idrogeno con altre molecole d'acqua. Il legame idrogeno è un'interazione direzionale, questo perché si può verificare solo in corrispondenza degli atomi di idrogeno, e quindi segue una direzione ben precisa. Se due molecole si avvicinano troppo, iniziano a prevalere le forze repulsive. L'insieme delle forze è riassunto nel potenziale di Lennard-Jones, che è la somma di due componenti, una repulsiva e una attrattiva. Quindi più due molecole sono vicine, più prevale la forza repulsiva, man mano che si allontanano, essa diminuisce, fino ad un punto in cui si ha la forza attrattiva massima, che va diminuendo man mano che esse si allontanano ancora. Le forze intermolecolari determinano le proprietà dei liquidi, ma anche dei solidi.

• Molecolari
• Covalenti
• Ionici
• Metallici

Quando l'unità che si ripete nel

solido sono molecole.

Le interazioni tra le molecole sono deboli, quindi i solidi molecolari hanno basse temperature di fusione.

Es: ghiaccio

Quando le unità che si ripetono sono legate da legami covalenti.

I legami sono molto forti, quindi la temperatura di fusione è molto elevata.

Es: diamante, è come se fosse una molecola gigantesca, perché è fatto interamente di atomi di carbonio legati tra loro.

Es: SiO ; ogni silicio è legato a 4 atomi di ossigeno, e 2 di silicio.

Seppur il silicio potrebbe avere una struttura del primo tipo, essendo un atomo molto grande non riesce a creare due legami π e due σ, quindi preferisce fare quattro legami σ.

Nel reticolo ci sono atomi uguali e gli elettroni sono delocalizzati su orbite estese a tutto il solido.

Visto che gli atomi sono tutti uguali, essi vengono impacchettati in modo da essere il più compatti possibile, e quindi avere la minore energia possibile.

Reticolo cubico semplice

Reticolo

cubico acorpo centrato

Il solido è fatto da ioni di cariche opposte. In questo caso le forze attrattive sono massime, e quelle repulsive minime. Più stabile, perché i gli anioni sono a contatto tra loro e i cationi sono a contatto con il massimo numero di anioni.

Meno stabile, perché i gli anioni non sono a contatto tra loro e i cationi non sono a contatto con il massimo numero di anioni.

Le proprietà fisiche dei solidi dipendono dalla struttura e dalla composizione chimica. In base a come sono legati tra loro gli atomi nei solidi covalenti si possono creare composti diversi. Un esempio sono gli allotropi del carbonio: diamante e grafite. Il diamante è molto duro, invece la grafite ha gli atomi legati a strati, e quindi si sfalda molto facilmente.

Il composto presente in maggiore quantità, e che determina lo stato della soluzione; spesso è liquido.

Il composto presente in minore quantità.

È la massima quantità di soluto che si può

sciogliere in una certa quantità di solvente. Quando si raggiunge la quantità massima di soluto disciolto nel solvente, la soluzione è detta satura, e sul fondo rimane un deposito solido. Questa situazione è detta di equilibrio dinamico, perché in realtà c'è un continuo scambio tra parte solida e solvente liquido. Nel caso di liquidi, uno si scioglie in un altro solo se sono tenuti insieme dalle stesse forze intermolecolari (per esempio se sono entrambi apolari). Da qui si dice che "il simile scioglie il simile".

È la quantità di soluto in una certa quantità di solvente.

Molarità: numero di moli di soluto in un litro di soluzione

Soluzione elettrolitica: conduce l'elettricità, si forma quando un composto elettrolita si scioglie in un solvente.

Soluzione non elettrolitica: non conduce l'elettricità, si forma quando un composto non elettrolita si scioglie in un solvente.

Precipitato:

solido insolubile che si separa dalla soluzione e si deposita sul fondo. Se la precipitazione è molto lenta si possono ottenere dei cristalli, prodotto della concentrazione degli ioni che si formano in una soluzione. Se il prodotto delle concentrazioni di un sale è maggiore del Kps, possiamo dire che uno dei due elementi sotto forma di ioni precipiterà, questo perché la sua concentrazione eccede la concentrazione massima che può esserci nella soluzione. Solubilità in acqua pura. Il Kps e la solubilità si calcolano in modo diverso a seconda della formula del sale. Effetto Ione Comune. La solubilità è influenzata dalla presenza di ioni all'interno del solvente. Per esempio se nel solvente ci sono già ioni dello stesso tipo di quelli che si formano durante la reazione con il soluto, gli ioni che si formano dal soluto sono minori rispetto al valore massimo. Solubilità in acqua pura. Solubilità dove è giàsciolto del Cl^- -Precipitazione frazionata Cioè quando in una soluzione vengono disciolti più sali, ed essi precipitano uno alla volta, cioè il secondo inizia a precipitare quando il primo ha finito. Precipita prima sempre il sale con il K_ps minore. -9Finché la concentrazione di CrO₄ è minore di 1,2 x 10⁴, restano in soluzione. Questo quando lo stronzio inizia a precipitare. Concentrazione di Ba⁺⁺ quando lo Sr inizia a precipitare. Quindi quasi tutto il Ba⁺⁺ è già precipitato. In teoria sarebbe così. Visto che è molto piccola la concentrazione di argento, possiamo dire che tutto precipita. Un sistema termodinamico è un sistema fisico che si può osservare direttamente dai nostri sensi. Tale sistema viene descritto da diversi parametri macroscopici (pressione, temperatura, volume, ...). Una trasformazione termodinamica porta da uno stato termodinamico ad un altro stato, che può variare per uno o più parametri. Tutto.ciò che si trova attorno al sistema si chiama ambiente. L'insieme di sistema e ambiente è detto universo. Se il sistema e l'ambiente possono scambiare sia energia che materia, il sistema si dice aperto. Se si può scambiare solo energia e non materia, il sistema si dice chiuso. Se non si può scambiare né energia né materia, il sistema si dice isolato.

Aperto Chiuso Isolato

Tipi di trasformazione:
- Isocora (volume costante)
- Isobara (pressione costante)
- Isoterma (temperatura costante)
- Adiabatica (non c'è scambio di calore)
- Reversibile: se si può tornare allo stato iniziale passando per gli stessi stati intermedi.
- Irreversibile: se non è reversibile.

Il calore è una modalità di trasferimento dell'energia. Non è energia "posseduta", ma è energia "in transito". Esso si manifesta solo quando transita tra un sistema e l'ambiente o un altro sistema a causa di unadifferenza di temperatura. Capacità termica: calore necessario per far aumentare di 1°C la temperatura di un corpo. Capacità termica a volume costante Capacità termica a pressione costante Calore specifico: calore necessario per far aumentare di 1°C la temperatura di 1g di sostanza. Capacità termica molare: calore necessario per far aumentare di 1°C la temperatura di 1 mole di sostanza. Se due corpi a temperature diverse sono messi in contatto, il più freddo si scalda e il più caldo si raffredda fino a raggiungere una temperatura di equilibrio. Questa dipende anche dai calori specifici dei due corpi. Un corpo dunque vede variare la propria temperatura sotto l'effetto del calore. Se un corpo A è in equilibrio termico con un corpo B, e il corpo B è in equilibrio termico con un corpo C, allora il corpo A e il corpo C sono in equilibrio termico tra loro. Due corpi in equilibrio termico tra loro sono alla stessatemperaturaDurante i cambiamenti di fase, la temperatura rimane costante fino a che tutta la sostanza si è trasformata.
Calore latente: calore necessario per far avvenire il cambiamento di fase.
Lavoro esercitato dal sistema verso l'ambiente: negativo
Lavoro esercitato sul sistema: positivo
Se il gas si espande, esercita un lavoro sull'ambiente (per esempio su un pistone)
Il lavoro dipende dal cammino percorso.
Il lavoro è l'area sottesa nel piano P V Quindi NON è una funzione di stato.
Isoterma
Adiabatica
Isobara
Isocora
In realtà sono la stessa cosa, come
Nessuno dei due può essere immagazzinato dimostrò Joule nel suo esperimento
Nessuno dei due è una funzione di stato
Sapendo la temperatura iniziale egli muoveva
È un'energia
È un'energia l'acqua con del lavoro meccanico, il quale faceva
disordinata ordinata aumentarne la temperatura dell'acqua. Poi riportava
la temperatura a quella iniziale con unanotaquantità di ghiaccio e calcolava la quantità di calore necessario per riottenere la temperatura iniziale. Lui infatti trovò che il rapporto tra lavoro e calore era costante, ed in particolare era di 4,186. Visto che né il calore né il lavoro possono essere immagazzinati, l'energia dei corpi è detta energia interna, ed è l'energia che il corpo possiede. È la somma di tutti i contribuiti di energia traslazionale, rotazionale e vibrazionale delle molecole del corpo. L'energia interna è una funzione di stato. La somma di calore e lavoro è la variazione di energia interna durante le trasformazioni. - Calore e lavoro sono equivalenti. - Esiste una funzione di stato chiamata U che rappresenta l'energia interna. - Se il sistema è isolato: q=L=0, quindi ΔU=0, quindi l'energia si conserva. Calore: Lavoro: Per convenzione calore e lavoro sono: - se è assorbito dal sistema - se è