Appunti esame di Fondamenti di chimica e chimica organica

CHIMICA

Scienza che si occupa della materia e ne studia struttura, proprietà, trasformazioni da una forma a un'altra.

• È una scienza centrale → si collega a tutte le aree della vita dell'uomo
• Si interfaccia con fisica e ingegneria, medicina, biologia, farmacia, biochimica...

1. Chimica Organica → Studio dei composti del carbonio
2. Chimica Inorganica → Studio tutti gli altri elementi e i loro composti [esclusi i composti organici]
3. Chimica Fisica → Studio dei principi della chimica partendo dalle leggi della fisica → Sicurezza ed energia

4. Biochimica → Studio dei composti delle reazioni che sono alla base degli organismi viventi
5. Chimica Analitica → Studio delle tecniche atte ad identificare e dosalizzare
6. Chimica Teorica → Studio delle strutture molecolari e delle proprietà delle sostanze in termini di codice numerici e metodi matematici
7. Ingegneria Chimica → Studio dei processi chimici industriali

8. Le loro grandezze fisiche possono derivare da costanti fisiche (il loro valore viene poi calibrato nel tempo)

es.kg → Costante di Planck (h = 6,626·10^-34 J/s)l → Lunghezza luce (c = 299 792 458 m/s)I → Elettrone (e = 1,602·10^-19 C)

MATERIA

Qualsiasi cosa occupi uno spazio e possieda una massa.

• SOSTANZE PURE
• Composizione fissa
• Non possono essere ulteriormente suddivise
• ELEMENTI
• Sostanze costituite da atomi identici
• Non possono essere suddivise ulteriormente
• 118 tra cui: 92 in natura, 30 in lab
• COMPOSTI
• Elementi uniti in rapporti fissati (H₂O, NaCl)
• MISCELE
• Combinazione di 2 o più sostanze pure
• MATERIA OMOGENEA
• Aria, acqua salata
• Composizione uniforme
• MATERIA ETEROGENEA
• Acqua-olio, sale-pepe
• Composizione non uniforme

PROPRIETÀ DELLA MATERIA

Naturali o caratteristiche che possono essere utilizzate per distinguere un campione di materia da un altro.

1. FISICHE - proprietà che presentano le materie senza modificare la propria composizione (es. colore, odore, densità)
2. CHIMICHE - proprietà in cui in un cambiamento chimico o reazione chimica uno o più campioni di materie vengono convertiti in nuovi campioni con composizione differente (es. capacità di bruciare: C_nH_2n+2 + O₂ → CO₂ + H₂O)

1. PROPRIETÀ INTENSIVE - proprietà delle materie indipendenti dalla quantità di sostanza in esame (es. densità d (H₂O sempre 1), peb, pf)
2. PROPRIETÀ ESTENSIVE - dipende dalla quantità di sostanza in esame (es. massa, volume)

Materia → 3 stati di aggregazione

• Solido → Atomi o molecole sono a stretto contatto; forma rigida di materia.
• Liquido → Atomi o molecole sono separati da distanze maggiori rispetto al solido; forma fluida di materia.
• Gassoso → Distanza tra le particelle molto grande; forma fluida di materia.

Stato Gassoso

• Azoto N₂ → 78,9% ~ 78%
• Ossigeno O₂ → 20,94% ~ 21%
• Argon Ar → 0,935% ~ 1%
• He, Ne, Kr, Xe → 0,002%
• CH₄ → 0,00015%
• H → 0,00005%

Caratteristiche dei Gas

• I gas assumono forma e volume del suo contenitore.
• Facilmente comprimibili.

Proprietà

• Quantità di gas → molle
• Volume → m³/litri...
• Temperatura → Kelvin/°C
• Pressione → Pa/atm/Torr/mmHg

T(K) = t(°C) + 273,15

* Esperimento Torricelli

• Vasca di mercurio
• Delitto in vetro di vetro
• Prima aperto poi chiuso

→ T, P, V, n → Leggi del gas

1 atm = 760 mmHg = 760 torr

1 atm = 101325 Pa = 1,01325 bar

1905

Einstein - Effetto Fotoelettrico

Quando un metallo viene esposto ad una luce di frequenza maggiore o uguale a un valore soglia emette elettroni dalla superficie.

Spazio vuoto: gli 'e' restano

hν = E_cu(al legame) + E_ce'^- al metallo

Spettro di emissione degli atomi

Le radiazioni colorate emesse da un atomo eccitato dipendono dalla configurazione elettronica degli elettroni attorno al nucleo.

Es: colori dei fuochi d'artificiodipendono dagli elementi usati:

• bianco = sali di Al e Mg
• giallo = Na
• verde = Bario

Spettro a righe

Quello che si osserva quando si fornisce energia (calore o 'e^-') agli atomi di un elemento, i quali assorbono energia ed emettono una certa luce. -> Spettro atomico di emissione

PRECIPITAZIONE ZINCO IN VIA GASSOSA

2 ZnO (s) + C (s) → 2 Zn (g) + CO₂ (g)

1000 g          100 g

n ZnO = ^{1000 g}/_{81.4 (g/mol)} = 12.3 mol

n C = ^{100 g}/_{12.0 (g/mol)} = 8.33 mol

1. i)         12.3 mol                                                                 &;                         &;                    

:

2. ii)        3 : 2 : 1                                                  &;                            &;    &;  &;  &. &; &; &; &; &; &; &.

   − 12.3        + 6.15

1. f)                  2.18 mol                     &;   &;   &;  &;  6,15 mol  &;& 

M Zn(teorica) = 12.3 mol × 6.5 (g/mol) = 80 g

• → LIMITANTE (perchè     12.3:2 = 6.15 ECCEDO

ESPOSIONE

• N₂    O₂  +    H₂O (t = 600 °C)

dati:           v=10.000 m³

N_{2, gas} +  x_{O2    (prodotti)}

pH₂

p_{H2 = 94,0 (atmiign    → pH2 = 1    x g = 1 (modi Gas)}

Σx = 1 ¹/_3,5               ^0,5/₅