Appunti teorici di Chimica

CHIMICA

A causa del moto caotico degli e- la carica elettrica della

Forze di molecola può risultare sbilanciata; per questo istante si crea un Tra molecole apolari: aumentano

London dipolo elettrico (temporaneo) che genera un campo elettrico all’aumentare della massa

capace di rendere polari le molecole vicine, ovvero di imprimere molecolare delle molecole e

un momento dipolare indotto. Tra un dipolo temporaneo e dannosi che molecole polari,

l’altro si stabiliscono forze attrattive dette appunto Forze di come O2 o N2, possano esistere

London (dovute all’attrazione dei dipoli temporanei di molecole allo stato condensato.

vicine).

Si forma quando H si trova tra due atomi

Legame a molto elettronegativi. E’ un legame

idrogeno Nell’acqua: è il responsabile della sua alta temperatura

dipolo permanente che si forma dalla di ebollizione e causa la minore densità e il maggiore

diversa elettronegatività tra l’atomo di O e volume del ghiaccio rispetto a quello dell’acqua.

quello di H (l’H rimane con una carica …

parzialmente positiva). Mantiene le Negli idruri: H+elementi del 5°-6°-7° gruppo hanno

molecole più distanti tra loro rispetto ad temperatura di ebollizione più elevata

altri tipi di legame, per questo il ghiaccio è

meno denso dell’acqua.

Generalmente,

I Gas Composti da

elementi e composti particelle che si Le particelle si muovono in linea

gassosi a T° Il volume delle

comportano come retta finché subiscono un urto. Gli

ambiente e P particelle è

oggetti rigidi e urti sono perfettamente elastici e

atmosferica sono trascurabile rispetto

sferici in costante sono le uniche interazioni tra le

costituiti da al volume a

moto casuale particelle (non sussistono forze

molecole covalenti disposizione del

(browniano) attrattive o repulsive tra le

a basso peso gas.

omogeneo in tutto il particelle).

molecolare e sono volume del gas.

non metalli. Macroscopicamente

Temperatura indica la capacità di

un sistema di

E' una misura trasferire energia E’ una proprietà fisica dei corpi e si può misurare

diretta dell’energia termica. L’energia attraverso scala assoluta o in scale relative:

cinetica media delle termica fluisce …

particelle. spontaneamente da Kelvin (K): T[K]=T[°C]+273,15

… sistemi a T° più ]=9T[°C]/5+32

Fahrenheit (°F): T[°F

Ec=3/2kT° elevata a sistemi a Celsius (°C): punto congelamento H2O vale 0°C,

dove T° più bassa.

k=1,38x10^-23 quello di ebollizione 100°C

Quando i due corpi

CostanteBoltzmann raggiungono =T°

sono in equilibrio

termico. La pressione atmosferica:

Pressione La P del gas sulla parete del recipiente è 1Pa= 1 kg/ms

determinata dal n° di urti delle molecole di 1 atm = 760 mmHg = 760 torr

gas con la parete per unità di tempo per 1mmHg = 1 torr

unità di superficie, ovvero dalla frequenza 1 atm = 10^5 Pa

degli urti per unità di superficie. 1 bar = 10^5 Pa

Leggi dei P·V = n·R·T

Gas Ideali Legge isoterma di Boyle

La pressione di una certa quantità di gas a T°=costante è inversamente proporzionale al suo volume

n, T=costanti————> P1·V1=P2·V2

Legge isocora di Gay-Lussac (Amontons)

La pressione a V=costante è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta. Aumentando la

temperatura, aumenta la velocità delle particelle, ovvero aumenta la frequenza degli urti per unità di

superficie e aumenta dunque la pressione.

n, V=costanti ————-> P1/T1=P2/T2

Legge isobara di Charles

Il volume a P=costante è direttamente proporzionale alla temperatura.

n,P=costanti————> V1/T1=V2/T2

Legge di Dalton delle pressioni parziali

La pressione totale esercitata da 2 o più gas è uguale alla somma delle pressioni parziali dei gas

componenti. La pressione parziale di un gas ideale è quella che eserciterebbe se occupasse da solo

il recipiente.

Pi=niRT/V

4

CHIMICA

Legge di Amagat dei volumi parziali

Si definisce volume parziale Vi il volume che l’i-esimo componente di una miscela di gas dovrebbe

occupare per esercitare in esso la stessa pressione che la miscela esercita nell’intero volume, V, in

cui è contenuta (T° costante).

Pi/Ptot = Vi/Vtot = ni/ntot = Xi dove Xi è la frazione molare

Legge di Graham

Diffusione: processo di dispersione Effusione: fuga di una sostanza (nel vuoto) attraverso un

graduale di una sostanza in una regione foro di piccole dimensioni (orifizio).

inizialmente occupata da un’altra Velocità di effusione gas è

sostanza. ∝

Velocità di diffusione gas è 1/√densità o 1/√MM

∝ 1/√densità o 1/√MM Strutture di massimo

impacchettamento:

Si definisce stato standard la condizione di gas ideale a pressione di 1 atm, temperatura

Stato -Esagonale compatto

convenzionale di 273,15 K (ovvero 0 °C) e volume molare 22,414L/mol (volume occupato da una

Standard -Cubico compatto

mole di sostanza). -Cubico a corpo centrato

I gas reali non sono comprimibili come quelli ideali e il loro volume è maggiore di quello atteso per i

Gas Reali -Cubico semplice

gas ideali. Cubico a facce centrate

P·(V - n·b) = n·R·T Fattore di compressione Z: è una

La pressione di un quantità che nei gas ideali =1.

b= costante di van Tra le molecole dei gas reale è più Nei gas reali

der Waals per la gas reali vi sono bassa di quanto Z= PV/RT

correzione del forze di repulsione e atteso per un gas dove V è il volume molare reale.

volume attrazione. ideale. (Z<1 forze attrattive, Z>1 forze

repulsive)

Equazione di Van Der Waals

(P + a·n^2/V^2)·(V − n·b) = n·R·T

Il punto di ebollizione di un liquido misura La costante b indica invece le dimensioni di una

indirettamente la forza di attrazione (a) tra particella (repulsioni). E’ il volume molare, scrive la

le particelle. Esprime l’intensità delle presenza di forze repulsive.

interazioni tra le molecole del gas.

Le particelle

I Solidi tendono a disporsi Al massimo

Sostanza in cui nel modo più impacchettamento

esiste una compatto possibile si oppongono vari Il bilanciamento energetico tra la

disposizione (massimo fattori come la tendenza al massimo

ordinata delle unità impacchettamento). direzionalità delle impacchetamento e le proprietà

costitutive della Maggiore è il n° di forze di coesione, la specifiche delle particelle da

sostanza, che si particelle, maggiore forma non sferica origine ad una grande varietà di

ripete è il n° di interazioni delle particelle p la strutture cristalline.

periodicamente in e quindi minore diversa dimensione

3D l’energia di esse.

complessiva del

sistema.

Solidi Metallici: Reticolo cristallino: insieme

hanno buona infinito di punti con una

conducibilità Solidi Ionici: conducono elettricità solo disposizione geometrica che è

elettrica e termica e allo stato liquido, gli ioni + e - si trovano sempre la stessa in tutto lo

gli e- più esterni di sui nodi del reticolo cristallino tra cui spazio. I punti del reticolo sono

ciascun atomo del agisce il legame ionico. L’interazione è costituiti da una base (racchiusa

cristallo sono liberi adirezionale. Le sfere corrispondono agli all’interno di una cella unitaria)

di muoversi. Hanno anioni, i cationi invece si collocano nelle cioè da un insieme di una o più

cationi tutti identici cavità della struttura compatta formata dai entità molecolari per cui la

con interazione soli anioni. struttura atomica dei cristalli è

adirezionale. definita dal reticolo o dalla base

del reticolo.

Sostanza in cui esistono unità costitutive

I Liquidi Possono essere volatili (legami deboli tra le molecole) e

in completo disordine ed embrioni di non volatili (legami forti tra le molecole).

struttura cristallina. 5

CHIMICA

Tensione Tensione di vapore: un sistema

Superficiale: le tende spontaneamente a

molecole situate Viscosità: è la trasformarsi in stati di > disordine,

sulla superficie del resistenza di un in particolare lo stato liquido tende

Capillarità:

liquido risentono liquido a fluire. E’ a diventare gassoso. A questa

fenomeno che

dell’attrazione di dovuta alla forza di tendenza si oppone quella di

provoca

quelle sottostanti e attrazione configurarsi nello stato di minima

l’innalzamento o

di quelle laterali. La intermolecolare tra energia, che tra i due è quello

l’abbassamento del

tensione le lamine di fluido. liquido. La tensione di vapore è la

livelli all’interno di

superficiale è >opposizione al pressione esercitata dalle

un capillare dovuto

l’energia richiesta movimento delle molecole che evaporano da un

alle forze di

per aumentare molecole implica liquido in un recipiente chiuso

adesione tra le

l’area della una >viscosità. La quando la velocità di

molecole del liquido

superficie di un viscosità di molti evaporazione e quella di

e la superficie del

liquido di una unità liquidi diminuisce condensazione si eguagliano. Un

contenitore.

di area. Essa all’aumentare della liquido quindi bolle quando la sua

cresce con le forze temperatura. tensione d vapore è uguale alla

di coesione. pressione che l’ambiente esterno

esercita su di esso.

Sono sostanze Se una sostanza

Sostanze ibride: solidi possiede forma e

Amorfe Esistono stati intermedi tra solido e liquido dette

macroscopici con volume propri ma mesofasi, costituiti da sostanze macroscopicamente

struttura non presenta una liquide e microscopicamente parzialmente cristalline.

microscopica disposizione delle Una mesofase può avvenire quando le molecole hanno

liquida. unità costitutive forma anisotropa (proprietà per cui un materiale ha

geometricamente caratteristiche che dipendono dalla direzione lungo la

ordinata in alcuna quale vengono considerate)

direzione si dice

amorfa.

Cristalli Liquidi: sostanze che possiedono un ordine a lungo raggio imperfetto in almeno una

direzione spaziale (simile ai liquidi), ma un ordine relativo alla posizione o all’orientazione almeno in

un’altra direzione.

Esistono tre tipi Fase smectica: Fase colesterica: Fase nematica: cristalli liquidi

comuni di fasi molecole molecola che dotati di ordine nell’orientazione

liquido-cristalline: organizzate in strati. assume un delle molecole ma non nella

orientamento ad posi