Appunti di Chimica inorganica - Parte 1

Chimica generale ed inorganica

I numeri ottenuti da misure non sono mai esatti poiché ogni misura è a tutti gli effetti una stima, ovvero è affetta da errore. La misura può essere: accurata (indica quanto la misura sia vicina al valore corretto) o precisa (indica quanto le singole misure siano in accordo tra loro). Le misure possono risultare molto precise ma poco accurate (presenza di qualche errore sistematico). Difficilmente misure accurate non sono anche precise. Se capita, vi è da parte dell'operatore l'introduzione di qualche errore casuale.

Regole sull'uso delle cifre significative:

1. Le cifre diverse da ZERO sono SEMPRE significative.
   • 22.589 g ha 5 cifre significative
   • 48 g ha 2 cifre significative
2. Gli zeri sono solo alcune volte significativi.
   • All'inizio di un numero NON sono MAI significativi.
   • All'interno di un numero sono sempre significativi.
   • Gli zeri alla fine di un numero decimale sono sempre significativi.

• Gli zeri alla fine di un numero intero senza decimali, possono essere significativi oppure no. 23400 km non vuol necessariamente dire che ho una misura a 5 cifre significative! Per sapere quante cifre significative effettivamente ha questo numero, dovrei scriverlo in notazione scientifica: 2.34 · 10⁴ km (3 c.s.) e l'errore è di ±100 km. 2.340 · 10⁴ km (4 c.s.) e l'errore è di ±10 km.
• Si considera che i numeri esatti, se riferiti a quantità definite, possiedono un numero illimitato di cifre significative.
• Nelle addizioni e sottrazioni il numero di cifre significative nel risultato dell'operazione dipenderà dal numero aggiunto o sottratto col minore numero di cifre significative dopo la virgola. 43.24 + 2.567 = 45.807 NB. Arrotondo l'ultima cifra significativa senza cambiarne la cifra se il numero da eliminare che la segue è un numero compreso tra 0 e 4, mentre la aumento di 1 se il numero da

eliminare che la segue è un numero compreso tra 5 e 9.5) Nelle moltiplicazioni e divisioni il risultato non può contenere più cifre significative del numero minimo di cifre significative usate nell'operazione.

22.67 x 3.49 = 79.1183

La chimica generale è fondamento per molte altre materie e si occupa delle trasformazioni della materia. Si può riassumere dicendo che la chimica principalmente si occupa di comprendere il comportamento della materia studiando il comportamento di atomi e molecole.

Cos'è la materia? Tutto ciò che non è vuoto è materia. La materia è costituita di una certa massa. La massa è una misura della quantità di materia in una porzione di un qualsiasi materiale.

Solido: oggetto con forma propria e volume definito che cambia molto poco al variare di temperatura (T) e pressione (p).

Liquido: sostanza che non ha forma propria e il suo volume è determinato dal contenitore.

Gassoso:

Sono dei fluidi che occupano tutto lo spazio del contenitore e il volume cambia enormemente al variare di T e p.

Legge di conservazione della massa: Durante una reazione chimica o una trasformazione fisica non si osserva nessuna variazione della quantità di materia. La somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti.

Legge delle proporzioni definite: Tutti i campioni di un dato composto, indipendentemente dalla loro origine o da come sono preparati, hanno la stessa proporzione dei loro elementi costitutivi. La decomposizione elettrolitica dell'acqua porta sempre alla formazione di ossigeno ed idrogeno nella stessa proporzione in massa di 8:1, qualunque sia la fonte di acqua pura.

Legge delle proporzioni multiple: Quando due elementi (chiamati A e B) formano due composti differenti, le masse dell'elemento B che si combinano con 1 g dell'elemento A possono essere espresse come un rapporto di numeri interi piccoli.

Queste tre leggi portarono

alla stesura della teoria atomica di Dalton

1. Un elemento è formato da particelle molto piccole e indivisibili (effettivamente il termine ATOMO deriva dal greco e significa "non diviso", "indivisibile").
2. Tutti gli atomi di uno specifico elemento hanno proprietà identiche che sono differenti da quelle degli altri elementi.
3. Gli atomi non possono essere creati, distrutti o trasformati negli atomi di un altro elemento.
4. I composti si formano quando gli atomi di elementi diversi si combinano tra loro secondo rapporti che danno numeri piccoli ed interi.
5. Nello stesso composto gli atomi ed i loro rapporti relativi sono sempre gli stessi.

Atomo: mattone fondamentale per le molecole, costituito da nucleo e elettroni. Nucleo costituito da neutroni e protoni, carico positivamente. Elettrone, carico negativamente. Nella tavola periodica gli elementi sono organizzati secondo numeri atomici crescenti e il numero atomico Z viene posto in alto sopra al simbolo.

Dell'elemento. Tavola periodica e stechiometria

Essa raggruppa nelle colonne elementi con caratteristiche di reattività chimiche simili tra loro gruppi sono numerati da 1 a 8 e ogni gruppo è seguito da una lettera: A o B a sta ad indicare i gruppi principali B sta ad indicare i gruppi degli elementi di transizione essa raggruppa nelle righe elementi con massa da sinistra a destra via via crescente periodi.

La parola stechiometria deriva dal greco "stoicheion", che significa "1° principio o elemento" e "metron", che significa "misura". La stechiometria descrive i rapporti quantitativi fra gli elementi nei composti (composizione stechiometrica) e fra le sostanze che partecipano a reazioni chimiche (stechiometria di reazione). Le reazioni chimiche per avere senso quantitativo devono essere bilanciate: bilanciare una reazione significa determinare i coefficienti stechiometrici, che non necessariamente sono numeri.

interi. L'equazione di reazione però non dice nulla sul fatto che i reagenti di quella equazione possano davvero trasformarsi effettivamente nei prodotti, in che misura, in che condizioni e a che velocità... Le reazioni possono essere:

1. quantitative: a fine reazione non si trovano più i reagenti ma solo i prodotti.
2. di equilibrio: reazioni che non giungono a completezza, ma si fermano in una situazione di equilibrio tra la quantità formatasi di prodotti e la restante quantità di reagenti.

Per l'impossibilità di poter pesare i singoli atomi si è deciso di considerare come peso atomico di un atomo non il suo peso effettivo, bensì il rapporto tra il suo peso e il peso di un atomo preso come riferimento. Per questo motivo il peso atomico è adimensionale. Dopo svariati cambiamenti nel 1961 ci si accordò internazionalmente, assumendo come unità di massa atomica (u) un'unità di massa uguale a

1/12 della massa dell'isotopo 12C del carbonio. In questa nuova scala il peso atomico (relativo) del carbonio-12 viene così a essere per definizione 12. Peso atomico = massa dell'atomo considerato / massa dell'atomo di riferimento. Unità di massa atomica (u) = 1/12 della massa dell'isotopo 12C = 1 dalton = 1.66054·10^-27 kg.

La mole è la quantità di sostanza di un sistema composto di tante entità elementari quanti sono gli atomi in 0.012 kg di Carbonio-12. Gli atomi di 12C contenuti in 12 g di carbonio-12 sono pari al numero di Avogadro: 6.023 * 10²³. Perciò il numero di Avogadro è definito come mole. Il peso molecolare di una sostanza è dato dalla somma dei pesi atomici di tutti gli elementi che compaiono nella formula assegnata, ciascuno moltiplicato per il pedice che rappresenta il numero relativo dei suoi atomi presenti nella formula. Le moli di una certa sostanza sono calcolabili conoscendo la sua massa e

Il suo pesomolecolare. La formula molecolare si riferisce al rapporto tra gli elementi presenti in una specie molecolare, monoatomica o poliatomica, che può essere descritta come specie indipendente dalle altre. Per formula minima o empirica si intende il minimo rapporto tra elementi che compongono a) Un composto ionico: sale da cucina come NaCl b) Un composto molecolare di cui si stabilisce il solo rapporto minimo tra i suoi elementi, che può coincidere con la formula molecolare, ma può anche essere un suo sottomultiplo: etano.

Cos'è una molecola? È un insieme di elementi legati tra loro per formare unità o particelle molto piccole e distinte, a dare una specie libera e stabile in natura. Ad es. l'ossigeno a pressione e temperatura ambiente NON è stabile come singolo atomo, e velocemente si combina a dare una molecola biatomica. Altri elementi esistono come specie non combinate con nessun altro elemento, ma in forma più

complessa (molecole poliatomiche). In genere un campione (anche di un reagente acquistato) non è mai puro al 100%. I campioni di composti commerciali riportano sull'etichetta il grado di purezza in forma percentuale. Nei conti stechiometrici dovremo tenere conto del grado di purezza di un campione e quindi saper calcolare quanta massa e quindi quante moli di composto contiene realmente il nostro campione.

Nomenclatura: Molti composti possiedono due nomi: il nome comune o d'uso e il nome sistematico. Il nome comune viene utilizzato per tutte quelle sostanze che, ben prima della scoperta della loro composizione chimica, venivano correntemente utilizzate. Il nome sistematico indica quali elementi sono presenti e in che rapporto e viene definito in base a regole precise. Per scrivere la formula di un composto ionico, si scrive prima il catione e poi l'anione. Per i metalli alcalini (1° Gruppo) e i metalli alcalino terrosi (2° Gruppo) i cationi sono sempre +1 e +2 rispettivamente.