Chimica - Appunti per il I Esonero

PROGR → sbai.uniroma1.it mazza.feroci

mazza.feroci@uniroma1.it

06 49766563

Ricevimento: Lun-Giov dalle 12:00 alle 13:00

La materia può essere divisa in:

Sostanza pura: non può essere suddivisa ulteriormente tramite mezzi fisici.

Miscugli: può essere suddivisa in:

• Omogenea = consta 1 fase
• Eterogenea: > 1 più fasi

Sostanza Pura = acqua distillata

M. Omogeneo = acqua e zucchero (tutto sciolto)

M. Eterogeneo = s + h (non tutto sciolto)

Una sostanza pura può essere poliatomica e non possono essere separati se non per mezzi chimici.

Una sostanza pura è detta ELEMENTO se è composta da soli un tipo di atomo.

MOLECOLA H₂SO₄

ELEMENTI COSTITUENTI (H, S, O)

NUMERO DI ATOMI 2 + 4 + 1

Le molecole possono essere trascritte tramite

• Minima: minimo rapporto tra elementi che compongono la molecola
• Bruta/Molecolare: gli elementi che compongono totalmente la molecola
• Struttura: disegno 2D/3D della molecola

es.

ACQUA OSSIGENATA:

• minima = HO (rapporto H-O: 1:1)
• molecolare = H₂O₂
• struttura =

NICOTINA

• minima = C₃H₄N (rapporto 5:7:1)
• molecolare = C₁₀H₁₄N₂
• struttura =

La mole di un elemento corrisponde ad un numero di Avogadro di tale elemento:

• 12 g di ¹²C = 1 mole
• 16 g di ¹⁶O = 1 mole

La massa atomica di un elemento X si trova:

• m.a.r. X = ^{massa 1 atomo X}/_u.m.a. =
• = N_a massa 1 atomo X =
• = 1 mole

es.

• m.a.r. C = 12,011
• m.a.r. Cl = 35,45

non sono numeri interi perché viene considerata una miscela isotopica di ogni elemento

• ¹⁴C = trac ¹³C = 1,11 / ¹²C = 98,89%. ¹⁴C = trac

media pesata: m.a.r. C = 12 · 0,9889 + 13 · 0,011 =

• = 12,011

La massa delle molecole è la somma delle masse relative atomiche:

es.

• m.a.r. H₂O = m.a.r. H · 2 + m.a.r. O =
• = 2 + 16 = 18

es.

Formula minima di:

• C 75,62%
• H 6,63%
• N 8,38%
• O 9,57%

es.

CaCl₂·m(NH₃)

23,46% di NH₃ => calcolare m

dove ∆m si calcola:

1. somando p⁺ e n da soli. (quelli dell’atomo,

es ₈¹⁶O₈ m_prima = 8p⁺ + 8n⁻

2. tolgo la massa dell’atomo:

es ₈¹⁶O: ∆m = 8p⁺ + 8n⁻ − massa ₈¹⁶O

= 0,137 u.m.a.

Quindi:

∆m = 0,137 u.m.a 1,66・10⁻²⁷ = 2,27・10⁻²⁸ kg

=> E = ∆m・c² = 2,23・10⁻²⁸ (3.10^{8 2})

= 2,04・10⁻¹¹ J

Ossia componendosi il sistema atomo, l’ossigeno libera 2,04・10⁻¹¹J.

Mentre una mole di “O libera

E = 2,04・10⁻¹¹・N_A = 1,23・10¹³ J

Oss

Un nuclide é un atomo considerato dal punto di vista del nucleo (un tipo di isotopo) L) considero sempre i nuclelidi nella chimica nucleare.

Il núclide più stabile é quello che ha un legame del nucleone piú forte:

∆m con A

A = p⁺ + n

max E

| 55/60 = Fe, Ni

es

²³⁵₉₂U + n → ⁹³₃₆Kr + ¹⁴⁰₅₆Ba + 3n

+ o ...

+ o - - o

+ o ...

=> esplosione

Per controllare la reazione dovrò cercare di lasciare libero di legarsi con un ²³⁵U:

• statisticamente faccio uscire dalla reazione 2 neutroni
• faccio incontrare 2 neutroni con ²³⁹₉₂U

es

²³⁵₉₂U + n → ⁹⁰₃₈Sr + ¹⁴⁴₅₄Xe + 2n

Quantizzazione del momento angolare dell'e^-:

mr ⋅ v ⋅ r = n ⋅ h / 2π ← cost di Planck = 6.626 ⋅ 10^-34s

• massa
• veloc
• raggio

Dove n è il numero quantico principale(n ∈ _N⁺). Quantizz dell'orbita:

• U = h / m ⋅ r ⋅ 2π

forze soggette all'elettrone (F = ma):

• coulombiana: F_C = 1 / 4πε₀ ⋅ e² / r² = m ⋅ v² / r
• U² = ( m / mr ⋅ h / 2π )²

=> mv² = 1 / 4πε₀ ⋅ e² / r = m ( m / mr ⋅ h / 2π )²

ossia:

r = m² ⋅ h² ⋅ ε₀ / πm ⋅ e² => r = n² ⋅ cost_n

quindi:

• m = 1 => r₁ = cost_n anche le distanze
• m = 2 => r₂ = 4cost_n => di β obel nucleo
• m = 3 => r₂ = 9cost_n... (raggio) sono quantizz

Quantizz dell'Energia:

E_tot = E_pot + E_cin = -1 / 4πε₀^- ⋅ e² / r + 1 / 2 ⋅ mv²

= -1 / 2 ⋅ 1 / 4πε₀ ⋅ e² / r

Dunque su uno spettro di emissione avrò per n=2 due linee molto vicine (infatti l'energia per il livello n varia di poco per ogni l)

Successivamente si nota anche che un campo magnetico esterno contenuto può cambiare la natura del nostro spettro e quindi dei livelli energetici

→ si introduce il numero quantico magnetico m, che ha valori ±l

ossia:

• n=1
  • l=0
    • m=0
• 1 livello
• n=2
  • l=0
    • m=0
  • l=1
    • m=0, ±1
• 2 livelli di cui uno ha due sottolivelli

Se si introduce un campo magnetico esterno variabile i livelli mutano ancora:

→ si introduce il numero quantico Spin

m_s = +¹/₂, -¹/₂

Planck e Heinstein compresero la natura

della luce:

• ondulatoria: E = h ν_f.eq , λ_{lung d'onda}
• corpuscolare: E = mc² dove c = λ ν

dunque

h ν = mc² => λ = ^h/_{m c}

De Broglie scoprì che qualsiasi corpo in movimento

ha questa natura, anche l'elettrone:

λ = ^h/_{m ν}

Essendo e in moto perenne, le posso trattare

come un'onda.

In questo caso H è in difetto (esso determina la quantità di prodotto) e O è in eccesso

Nota: la reazione finisce quando il reagente in difetto è tutto consumato

La reazione la distinguiamo in stato iniziale e finale

2H₂ + O₂ → 2H₂O

si   1 mol    1 mol         –

sf   (1-0.5)mol    1 mol

esercizio

a Sb + 3 O₂ → 2 Sb₂O₃

• m Sb₂O₃: 10 g Sb + s g O₂

n_sb = 0,08 mol

n O₂ = 0,15 mol => eccesso (0,06 + 0,09) mol effic.

m Sb₂O₃ = ?    m Sb = 0,04 mol

m Sb₂O₃ = 11,66 g

a Sb + 3O₂ → 2 Sb₂O₃

si   0,08     0,15           –

sf             0,09         0,04

• m Sb₂O₃: 10 g Sb + s g Aria

dove O₂ è 20% peso dell'aria