Chimica - appunti

Appunti di chimica al Politecnico di Torino

Informazioni generali

Politecnico di Torino
Facoltà di Ingegneria
Corso di laurea: Ingegneria Aerospaziale
Docenti: Carlotta Francia

Definizioni fondamentali

1 uma = 1,66 · 10^-24 g = 1,66 · 10^-27 kg
NA = 6,022 · 10²³
e⁻ = -1.6 · 10^-19 C
p⁺ = 1,6 · 10^-19 C
m = 0 C
Raggio Bohr = 0,53 Å
1 Å = 10^-10 m
h = 6,63 · 10^-34 J·s
E_{orbita Bohr} = -13,6 eV/n²
1 eV = 1,6 · 10^-19 J
λ_DB = h/mv
Δx · Δ(m·v) ≥ h/4π

Funzioni d'onda e probabilità

ψ(x,y,z) → Funzione d'onda = nessun valore fisico
ψ² → Densità di probabilità puntuale

Numeri quantici

m = 1,2,3,...7,... + ∞
l = 0,...,m-1
m = -l,...,+l
ms = ±1/2

Chimica generale

A^(p+u)Z_(p⁺)M = A - Z
P_HK = μΣ_i ρ_Hi · ρ_i
P_a + ... + ρ_m = 1

• Caratteristiche Metalliche - nel gruppo - nel periodo
• Dimensioni Atomi - nel gruppo - nel periodo
• Sistematizzazione - nel gruppo + nel periodo

X_(g) + E_ion = X⁺_(g) + e⁻

• Affinità elettronica - nel gruppo + nel periodo

X^-_(g) + E_AE = X_(g) + e⁻ - E libera → a 1mol anioni neovol.

• X_Milliken = ^{ietoion + IEAE} / 2

X_Pauling ⇒ 1 X_a - 2σ₁ = √ΔΔ = D_AB - √D_AA · D_BB
D_x → E_legame

• Elettronegatività ⇒ (Tendenza) Forza con cui un atomo attira e’ condiviso:

Si sviluppa solo ad atomi legati ad altri atomi → F - H → F - F
ΔX_AB > 2,3 LEGAME IONICO
μ = Q. R. ⇒ CD) bolg^e = 10^-10 = Åμ 3.336 10^-30

%C_I = ^{μ_effettivo - μ_ionico} · 100 / μ_ionico - USATERO%

%C_I = [1 - e^{- (ΔX2_C)}]²· 100 → > 60% ionico

SN = (Numero atomi legati) + (Numero coppie sol. e′) → Numero sterico

OL = (N′ e⁻ - μ e⁻) / 2 → ORDINE legame ↑ min. Dist. e max E ↓ max Dist. e min. E

NE′ elettr. su orb. legame
NE″ elettr. su orb. antilegame

HOMO → orb. a max E curr.
LUICup → orb. a min E

Gas

ε_{cin tot} = ∑_i 1/2 mu v²
ε_cin = kT
Δp = (2/3 N_A mu v^e) l
Δ quantità moto p² = N mu v² / 3

&8467;pV = N mu v² / 3
pV = 1/3 N mu v² = 2/3 ε_cin = T° K

KP_mbpεε = 1/2 kT
μ max ε più probabile

ε = 5/2 kT
ε_medN / N_tot = e^(-E_a/kT)

k_B = R / N_A = 1,38 * 10^-23 J/K
R = 8,314 J/K

1. Isoterma (Boyle) P.V = cost.
2. Isocora (Gay-Lussac) P/T = cost.
3. Isobara (Charles) V/T = cost.

P inversamente proporzionale a V
P direttamente proporzionale a T
V direttamente proporzionale a T

1 atm = 101325 Pa = 760 mm Hg (6 Torr)
R = Po. Vo / To = 8,314 J/K mol

P_o = 1 atm
V_o = 22,414 L
T_o = 273 K = 0°C

1 mol PV = RT per 1 mol
PV = nRT per n mol

R = 0,08206 L . atm / mol K d = PH·P / RT m / V = HM / RT dm RT = HM RT / d = H_M k

d_rel = d₁ / d₂ = PH_l / PH_l

P_tot = P1 + P2 + P3 + … + ρu = Ptot = ∑_i=1ⁿ P_i

P_i = M_i RT / V_tot

M_i / M_est = X_i FRAZ. MOLARE
∑_i=1ⁿ Xi = 1

GAS IDEALI con 1g REALTÁ
(p + Q2/V2) (Volume reale)(V - nb) (covolume)
z = PV/nRT = 1 solo se è IDEALE

1 mol GAS -> PV/RT = 1 + bP/RT - a/ RTV + ab/RTV2

1 => IDEALI -c[Vant HOFF

l≅gc= l/c (la temp.LEGGE RAOULT
Po-ptv soluzione PoM Liquido m+a solvente(vap solvente) Alumaltu ebullioscopio ΔTe = Kc m molalità

Abbassamento crioscopico ΔTc = Kc mol

Pressione osmotica pB = X A PcRCB="1(moltiplica = 6 andato e molalità)

π V = ARTn Soluto · g (Insoluto 3 soluzione)π voluzione cliente soluzio

Funzioni di stato

Prop. Estensive → Prop. questa materia
E_int. = { Pressione Temperatura Volume Composizione Chimica Sistema No Esterno
E_tot = E_c + E_pot. → Interazioni Mol. e Interno Movimento Particelle

ΔE_int. = Q - W
Lavoro meccanico Calore Amb. e Sost.
Q Assorbito e e ceduto
W Amb. → Siste. e Siste. → Amb.{ Compressione Espansione
ΔE = ΔE_f. - ΔE₀
ΔE = 0 Conservazione interna di E tra varie forme

ΔE = Q - PΔV W meccanico
P.S. = FW = Fdl W = PSl => W = PΔV
ΔE = Q se ΔV = 0 Volume Costante

ΔH = Q a P costante =>ΔE = ΔH - PΔV
Entalpia = Calore trasferito a P cost e V variabile
ΔE = ΔH - ΔμRT Solo con i gas
ΔE = ΔH(Per Fasi condensate)(Errori nulli) No gas Entalpia Formazione Standard => Elementi che reagiscono in stato stabile

Legge Hess Opus Reaz. può essere suddiviso in processi parzori
A+B → C C+D → E A+B+D → E

Entropia Indice del disordine (del sistema) delle particelle e dispersione loro e Numero di microstati formando un macrostato
S = k log_e (m) Relazione di Boltzmann m microstati S = ΔQ R T Per gas
ΔS_uni. = ΔS_sist. + ΔS_ambi.
ΔS_uni. può solo aumentare ΔS_r. = ΔS_prod. - ΔS_reag.
ΔS^amb = - ΔH_sistema / T
ΔS_tot = ΔS_sist. - ΔH_sist. / T

↓ moltiplicare per (-T) -T ΔS_tot = ΔH_sist. - ΔS_sist.·T

ΔG = ΔH - T ΔS | Tutto riferito a SISTEMA| by Funz. STATO
ΔG permette sapere spontaneità o no REAZ. | by massimo LAVORO UTILE estraibile da REAZIONE chimica

Esp. di JOULÈ
1 cal => E da fornire 1 g H₂O per portarlo 4° → 5° | by 4,186 J
1 J = 1 N · 1 m W = lmp W = Q

G° (25°C e 1atm) | well ΔE_A = ΔG°_A + RT ln [A] | by cond. non standard
Δμ_gas = c + d - e · b

K_X = K_P (P)^-Δn

K_P = K_C (RT)^-Δn

K_P = (P_c^c·P_b^d) / (P_a^a·P_b^b)

K_X = X_c^c·X_d^d / X_a^a·X_b^b

Principio di Le Chatelier

Dato un sistema all'equilibrio, se si altera un fattore che regola l'equilibrio, il sistema si evolve in modo che venga contrastata la variazione per ritornare all'equilibrio → stato dinamico

EXOT. + calore → SX
ENDOT. + calore → DX

Diminuendo V ↑ Aumento P verso lato con meno molecole
Aumentando V verso lato con più molecole

Diminuendo P
Aum. REAG DX verso PROD.
Dim. REAG. SX verso REAG.

Aum. PROD. SX verso REAG.
Dim. PROD DX verso PROD.

Legge di Henry

Gas solubili in liquidi → con sviluppo calore
DIMINUISCE con aumento TEMPL. → Si annulla con EBOLL.
Aumenta con aumento press.

Velocità reazioni chimiche

Variazione concentrazione sostanze nelle reazioni nel tempo
V = d [concentrazione] / dt

1A + 1B → AB IRREVERS.
1A + 1B ↔ AB REVERS.

Velocità REAZ. Freq. urti
FATTORE STERICO → (∴ conformazione)
FATTORE ENERGETICO

Catalizzatore influenza VE_a
E_c

E_c DESO. EXOT. ENDO.

ΔEV = K [A] . [B]
No influenza ΔE
E_att in tutti gruppi funzionali

q . ℓ^-E_a/RT

Potere reattivo ↔ q = cuft. diff. Acidi e Basi

Teorie acidi e basi

Arrhenius → Acido fornisce H⁺ Base fornisce OH^-
Acido + Base = Sale + H₂O

Brønsted e Lowry → Acido cede H⁺ a una base Base accetta H⁺ da un acido

H₂O + H₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-
Kw = 10^-14 a 25°C H₂O è anfiprotico cede H⁺ accetta H⁺

HA + H₂O ↔ A^- + H₃O⁺
Ka = 1/2 [A^-][H₃O⁺] / [HA]

z: acidi. diss. acidi. in z >> 1 molto forti → Reaz. Irrevers.
Ka = z²H / 1-z ← Legge di Ostwald
Ka < 10^-5 z = √Ka/H

pH = -log₁₀ [H₃O⁺]
pKa = -log₁₀ (Ka)
pH^c<7 Acido   pH^c>7 Basico

pOH = -log₁₀ [OH^-]
pH + pOH = 14
[H₃O⁺].[OH^-] = Kw

BOH ↔ B⁺ + OH^-
Kb = [B⁺][OH^-] / [BOH]

Idrolisi dei sali

Sale Ac. Forte e Bas. Debole → Idr. Acida
Kid = Kw / Kb
Sale Ac. Debole e Bas. Forte → Idr. Basica
Kid = Kw / Ka

Idr. Acida [H⁺] = √(Kid.Cs) ↓ Kw Kb
Idr. Basica [OH^-] = √(Kid.Cs) ↓ Kw Ka

Celle voltaiche

Zn (s) | Zn²⁺ (aq) || Cu²⁺ (aq) | Cu (s)
RED (A) Cx OX (C) Anodo

A + B = A + e
A + e = B

K_s = A^x x + y + z = x + y

ΔG = -nFE
E = E⁰ + E
E = E^ANODO + E^catodo

ΔS⁰ = spostamento
E⁺ | H⁺ 1 M: leggi Nernst

ΔV = E + E_Q TRA LE ELETTROITI:

ΔG = -nF E E₀ = E_CATO - E_A