Chimica generale

Indice

1. Argomento → Struttura dell'atomo 1-15
2. Argomento → Legame chimico 16-35
3. Argomento → Stati di aggregazione 35-46
4. Argomento → Termodinamica 47-55
5. Argomento → Equilibrio chimico 55-60
6. Argomento → Le soluzioni 61-65
7. Argomento → Equilibri ionici 66-73
8. Argomento → Elettrochimica 74-94

21/09/21

Struttura dell'atomo

• Nucleo (99% massa)
• Elettroni
• Protoni +
• N° atomi corrisponde a N° protoni dell'atomo

• Luminescenza
• I giochi d'artificio
• In base alla composizione chimica, cambia il colore

• Combustione di sostanze organiche
• Energia con ossigeno si trasforma in acqua o anidride carbonica
• C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Legge di Lavoisier o del Bilanciamento

• La massa non si crea e non si distrugge
• Ssomma massa reagenti = somma massa prodotti

• Etanolo = alcol etilico
• C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

• Thomson 1897
• Scoperta dell'elettrone
• Tubo catodico
• Cattode (-) anodo (+)
• Elettroni

Applicando un campo magnetico (+ , -), i raggi catodici deviano verso il polo positivo, sono perciò costituiti da particelle cariche negativamente: elettroni.

nel modello atomico di Bohr:

r = n²a₀

a₀ = 0,528 Å

I livelli energetici sono paragonabili a una sequenza di gradini

E

• m=1
• m=2
• m=3
• m=4
• m=5

Ionizzazione = togliere elettroni all’atomo

Per "spostare" gli elettroni vicini al nucleo serve maggiore energia rispetto a quelli lontani.

Dualismo onda/particella

De Broglie ipotizza che tutti gli oggetti in movimento abbiano natura ondulatoria

λ = h / mv

h = 6,6262 x 10^-34 J s

E = mc²

E = h r = hc / λ

mc² = hc / λ

λ = h / mv

Principio di indeterminazione di Heisenberg

Non posso sapere dove è un elettrone e con che velocità si muove in maniera precisa

Δx・Δ(mv) ≥ h / 4π

Δx・Δv = h / 4πm

MOLE

Una mole contiene sempre lo stesso numero di particelle, indipendentemente dal tipo di sostanza.

_n di Avogadro = 6,02 x 10²³

Dalla definizione di mole si ottiene il numero _n di moli contenute in _m grammi di sostanza:

_n = _m : _M

Da cui la relazione matematica che dà il numero di moli _n in _m grammi di sostanza di massa molare _M

_n = _m (g) / _M

es.

1. Cos'è una mole di ferro?Sono 55,8 g di ferro (Fe)
2. Cos'è una mole di acqua?Sono 18,015 g di acqua (H₂O)
3. Cos'è una mole di cloruro di sodio?Sono 58,44 g di cloruro di sodio (NaCl)

Calcolo moli dai grammi

_m = 100 g (H₂O) / 18,0 (M_H2O)

Calcolo moli attraverso numero di particelle

12,04 x 10²³ molecole di acqua, quante moli sono?

6,02 x 10²³ : 1 = 12,04 x 10²³ : x

x = 12,04 x 10²³ / 6,02 x 10²³ = 2 moli

Metalli

• elementi con minor energia di ionizzazione
• perdono facilmente gli elettroni di valenza
• danno origine a cationi

Se messi a contatto con l'acqua, quest'ultima è in grado di strappare elettroni e dare origine a delle reazioni.

Non Metalli

• elementi con alta affinità elettronica
• acquistano facilmente gli elettroni di valenza provenienti da altre specie

Configurazione elettroniche stabili

Regola dell'ottetto

• gli atomi reagiscono per raggiungere configurazione di gas nobile
• gas nobili = s²p⁶
• 8 elettroni di valenza: gas inerti

Es. :

Ar:

Lewis

Anioni

Ex.

1. N^-3
2. O^-2
3. F^-1

nitruro, ossido, fluoruro

Esistono 2 metodi per il calcolo delle Ψ (funzioni d'onda molecolari)

1. Metodo dell'orbitale molecolare (LCAO-MO)
2. Metodo del legame di valenza (VB)

Combinazioni: presenze

x = asse di legame

Legami G (sigma) => Legame forte

Nel legame G la massima probabilità di trovare gli elettroni di legame è lungo l'asse internucleare (asse di legame)

Legami multipli

• Un legame semplice è sempre di tipo G
• Un legame multiplo contiene sempre un legame G, gli altri sono di tipo π
• I legami G definiscono lo scheletro e la geometria della molecola
• Legami aggiuntivi π riducono la distanza di legame

Differenza di elettronegatività

• 0,0 - 0,5 ➔ covalente puro (atomi uguali)
• 0,5 - 1,0 ➔ covalente poco polare
• 1,0 - 2,0 ➔ covalente polare (non metallo - non metallo)
• >2,0 ➔ ionico (metallo - non metallo)

Legame covalente

Metodo "MO" ➔ orbitale molecolare

Entrambi gli elettroni interagiscono con entrambi i nuclei.

Ψ_{ca, mo} = C₁ Ψ₁ + C₂ Ψ₂

In questo caso, a differenza del metodo VB, vi è anche il segno -

Metodo "MO":

Ψ_{σ, ca, mo} = C₁ Ψ₁ - C₂ Ψ₂

Metodo "VB"

• O² orbitale di antilegame
• Molecola non più stabile
• Reagisce

25/10/21

Schema di occupazione (da parte degli elettroni di valenza) delle bande di energia

Conduttore

2s2pLi

Serve poca energia per passare da una banda all'altra

Isolante

2s2pC

Zona vietata fra banda di valenza e di conduzione

Semiconduttore

3s3pSi

Se viene scaldato è in grado di condurre

Composti organici che manifestano interazioni di tipo legame a idrogeno

• Alcoli
  • Al posto di un idrogeno vi è un OH
• Acidi
  • Al posto di due idrogeni vi sono:
    • Doppio legame con ossigeno
    • Legame semplice con OH

26/10/21

Stato gassoso

Per descrivere lo stato gassoso sono necessarie 4 grandezze:

• M, numero di moli di gas
• p, urti delle particelle, atm (pressione)
• T, grado di mobilità (K = 273 + 0°C) (temperatura)
• V, volume del recipiente (dm³)

Legge di Boyle

a T costante

P·V = costante

Legge di Charles

A p costante, il volume è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta (T)

V/T = costante

-273,16 T(°C)

Equazione di Maxwell

ΔN = Nβ(v) Δv

β(v) = 4π ₍ ^m _2πRT^3/2 ₎

v2 exp (- - mv2 2RT)

Fattore di Boltzmann

ΔN/N ≈ e^-E/RT

SECONDO QUESTA LEGGE, LA PROBABILITÀ

CHE UNA MOLECOLA ACQUISTI ENERGIA, DIMINUISCE

CON L’AUMENTARE DELL’ENERGIA IN PROPORZIONE

AL FATTORE