Appunti di Chimica 1 parte

CHIMICA

La CHIMICA si occupa di studiare la materia dalla ... in su.

Studio le proprietà della materia

• chimiche: legate alla formazione di nuove sostanze
• fisiche: (pr. massive) dipendono dal comportamento di insiemi di un grande numero di unità elementari (molecole)

es. tensione di vapore - n° mol. d'acqua ma insieme

Fenomeno (es. produzione di luce)

PROPRIETÀ della MATERIA

• intensive: non dipendono dalle dimensioni del campione es. temperatura
• estensive: dipendono dalle dimensioni del campione es. volume, massa

Le proprietà sono definite in base a unità di misura

• unità fondamentali: definite senza richiedere altre unità prededinite non definite da altre unità (l, j, m, n, t, t)

• unità derivate: definite utilizzando le fondamentali combinate tra loro (velocità, volume, concentrazione...)

Sistema internazionale (SI)

Scale termometriche

T = t + 273.15

°F = 32 + 9/5 °C

°C = 5/9 (F - 32)

LA MATERIA

SOLIDO - mantiene la sua forma

LIQUIDO - riempie il fondo del recipiente

GAS - riempie tutto il volume disponibile

SUPERCRITICO - gassosamente compresso che si trovano allo stato di gas ma a densità del liquido

VAPORE ≠ GAS

• Perché? Differenza dipende dal tipo di materia
• Vapore se equilibrio tra fase liquida e fase aeriforme
• Gas(es. ossigeno) mai allo stato liquido a condizioni normali non c'è equilibrio

ATOMO

• Unità elementare della chimica
• È il fondamentale della materia a livello chimico
• In chimica gli atomi si combinano tra loro ma non si scambiano
• Piccola parte di un elemento che ne mantiene le caratt. chimiche
• Atomo = piccolo: idrogeno 53 pm diametro
• Dim. media: xx nm. Non si sa esattam. dove finisce

Atomo finisce all'interno di volume dove si può trovare il 90% degli elettroni per meno del tempo

Presi singolarmente non sono stabili ⇒ devono associarsi

• MISCELA (Misugli)
• Ha composizione eterogenea
• Con reazione delle soluzioni
• Unione di sostanze diverse
• COMPOSTO
• ELEMENTO

SOST. PURA

• Sostanza: composizione omogenea (uguale in ogni punto)
• Sistemi omogenei

Es. ARIA - es. di miscele omogenee (unico es. con soluzioni) sost. diverse ma uguali in ogni punto

Unità di Massa Atomica

1 uma = ₁/¹² della massa del carbonio-12 = 1,66·10^-24 g = 1,66·10^-27 Kg

Numero di Avogadro

6,022·10²³

N_A = 6,022 x 10²³ n = ^N_P/_NA n - M = m(g) 1 mole di H₂O = 18 g = 6,022·10²³ particelle atomi, molecole, elettroni

Spettrografo di Massa

• nell'apparecchio c'è il vuoto
• campione di molecole iniettato nel punto
• qui c'è un fascio di protoni + che bombarda le molecole
• le molecole sono caricate +
• deflessione tanto minore quanto maggiore è la massa

Elementi in natura sono un miscuglio di isotopi

Sorgente di ioni positivi Vaso di ioni Atomi dell'Elementi bombardati da elettroni Fenditure collimazione Piastre caricate elettricamente Lastra fotografica

gruppo s

gruppo p → parziale riempimento degli orbitali p

gruppo d → parziale riempimento degli orbitali d

gruppo f

Anfoteri → semimetalli assumono proprietà diverse (metalli o non metalli)

Periodicitá delle proprietà chimiche degli elementi

1. Elementi del blocco s → metalli

   • cedano facilmente elettroni (riducenti → riduzione = acquisto di elettroni)
   • Sono molto reattivi riducendo vigorosamente l'acqua e formando composti binari con l'ossigeno (ossidi), alogeni, N, S, P (sali)

2. Elementi del blocco p

   • acquistano facilmente elettroni (ossidanti)
   • sono meno reattivi degli elementi s
   • in parte sono non metalli e in parte anfoteri, quelli in alto a destra sono tipici non metalli e formano facilmente anioni

3. Elementi del blocco d

   • sono tutti metalli con reattività che diminuisce da sx a dx
   • hanno proprietà intermedie tra quelle degli elementi s e p
   • molti formano cationi con carica differente possono cedere numero di elettroni diverso in base a condizioni

Q - efficacia biologica

da cui dipende l'effetto sulla materia vivente

Tempo di dimezzamento

tempo necessario perché il numero iniziale di nuclei si riduca a metà

V = kN

dN/dt = -kN

∫(dN/N') = ∫(-k dt)

ln N/N' = -kt → ln N - ln N' = kt

ln 1/2 = kt₁/₂ = 0,69/k = k

Dose di radiazione è l'energia trasferita a un campione esposto alla radiazione

vantaggio > subtermine + stabile

azoto aveva già raggiunto config. ottetziale (accordato da 8 elettroni)

> legame dativo

elementi dal 3° periodo in poi hanno disponibile anche l'orbitale d x

accogliere + 8 elettroni > ottetto espanso

s orbitali semipieni

salto da orbitale 3s a 3d

> s ronda ottetto

(dal 3° periodo)

es. NH₃

angoli di legame dovrebbero essere 90°

ma non è possibile

funzioni d'onda alterate → IBRIDI

es. C > carbonio > ibridazione

orbitali ibrido sp

orbitale ibrido sp

esempio - caso semplice quando c lega con 2 atomi

come nel caso dell'anidride carbonica CO₂

orbitale sp¹ fusione tra orbita s e p

disposti a 180°

nel caso di 3 atomi legati > ibridazione

caso semplice > formaldeide

orbitale p

orbitali p non convulso

nell'ibridazione > 1 al piano

N.B. le formule limite si ottengono spostando gli elettroni doppi e singoli legami NON si spostano gli atomi

NUMERO di OSSIDAZIONE

O ➔ 8 elettroni n. O = -2

P ➔ n. O = +5

la somma dei numeri di ossidazione deve dare la carica dello ione

Reazioni di ossido-riduzione ➔

elementi scambiano elettroni

+ alto n. O = ossidato + basso n. O = ridotto

Il numero di ossidazione di un atomo in un composto è pari alla carica che tale atomo assumerebbe se gli elettroni di legame con cui è unito agli altri atomi venissero assegnati all’elemento + elettronegativo

la somma dei n.o degli atomi di una molecola o uno ione molecolare è sempre uguale alla carica della molecola o dello ione molecolare

* * *

il controllo dei propri elettroni da parte degli atomi diminuisce passando dalle molecole apolari a quelle polari fino ai composti ionici

Le molecole polari sono caratterizzate da un momento dipolare un vettore che indica la forza con cui una molecola polare si orienta in un campo elettrico.

μ = q . r

q = carica elettrica r = distanza tra 2 atomi

Si indica con ➔ orientata verso atomo + elettronegativo