Argomenti per l'esame di Chimica generale

LA MATERIA

Sostanze elementari

• Composti

• Miscele OMOGENEE
• Miscele ETEROGENEE
• Composti / sostanze elementari

A T O M I

La materia si presenta sotto diversi STATI di AGGREGAZIONE: solido, liquido, gas

DEFINIZIONI

ELEMENTO (ATOMO) = sostanza che NON può essere suddivisa in sostanze più semplici con metodi chimici

• attualmente noti 118 elementi, di cui 90 sono NATURALI, 20 necessari per la vita

COMPOSTO (MOLECOLA) = sostanza che può essere suddivisa in 2 o più elementi con metodi chimici

• noti alcuni milioni di composti
• si possono descrivere graficamente in diversi modi

MISCELA = insieme di 2 o più sostanze nella quale ogni sostanza mantiene la propria identità chimica e fisica

Può essere:

• OMOGENEA = composizione UNIFORME, con proprietà chimiche e fisiche costanti (detta anche SOLUZIONE)(es. acqua salata, vino)

• SOSTANZA PURA = corpo formato da un unico tipo di materia ha composizione definita e costante(es. elementare: O2, composto: acqua)

• ETEROGENEA = composizione differente, con proprietà chimiche e fisiche che dipendono dal punto in cui essa viene misurata (es. latte)

MISCELE E COMPOSTO

• miscela non è rappresentata con una formula chimica, il composto sì
• componenti di una miscela possono essere presenti in quantità non proprio al peso; i pesi di un composto hanno rapporti precisi
• componenti di una miscela si possono separare con mezzi fisici, quelli di un composto con mezzi chimici (reazioni)

PRINCIPIO DI LAVOISIER

• nelle reazioni, la materia si trasforma, non si crea e non scompare

LEGGE DELLE PROPORZIONI FINITE (PROUST)

• in un composto, il rapporto tra i pesi degli elementi costituenti è definito e costante

L’ATOMO

l'atomo è suddiviso in 2 regioni:

NUCLEO

• piccola porzione dell'atomo di grande densità; confine quasi totalmente la massa dell'atomo
• è costituito da 2 tipi di particelle:

NUCLEONI

• PROTONI: con carica positiva (^pt) pari a +1 con massa pari a 1 uma
• NEUTRONI: con carica neutra (ⁿ) con massa pari a 1 uma

NUVOLA ELETTRONICA

• regione di volume estremamente maggiore del nucleo dove si muovono gli elettroni
• determina le dimensioni dell'atomo

• ELETTRONI: con carica negativa (^e) pari a -1 con massa pari a 0 uma

In un atomo neutro → e⁻ = pt⁺

L'atomo NON è divisibile tramite reazioni chimiche

La materia ha natura elettrica

NUMERO ATOMICO Z

• numero di protoni che diversifica gli atomi tra loro
• si indica in basso a sx (es. ⁶C)
• nella Tavola periodica, gli elementi sono disposti con Z crescente

Ordine di riempimento:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

Anello di valenza = strato più esterno di elettroni, dal quale dipendono tutte le proprietà degli elementi

È lo strato con cui l'atomo interagisce con gli altri atomi

L'atomo è stabile quando l'anello di valenza è pieno e tende a fare legami per riempirlo (se non è già pieno)

Regola dell'ottetto (eccetto per H e He che possono avere max 2 e^- esterni) e numero massimo di elettroni nell'anello di valenza è 8

Nel blocco s gli e^- di valenza sono in orbitali s

Nel blocco p gli e^- di valenza sono in orbitali p

Anioni

Ione + oale non metallo + uro

• (es.) Cl^- (ione cloruro)

Eccezione: O₂^2- ione perossido

a) Ossianioni

Ossigeno + elemento (met/non met)

• (es.) SO₄^2-
• 1 n.ox → Ione + nome elemento + ato
• (es.) CO₃^2- (ione carbonato)
• 2 n. ox → Ione + nome elemento + ito (n.ox basso)
• Ione + nome elemento + ato (n.ox alto)
• (es.) SO₃^2- ione solfito; SO₄^2- ione solfato
• NO₂ ione nitrito; NO₃ ione nitrato
• più n.ox → IPO + nome elemento + ITO
• n' ox → nome elemento + ITO
• n' ox → nome elemento + ATO
• PER + nome elemento + ATO

• (es.) ClO^- ione ipoclorito, n. ox = 1
• ClO₂ ione clorito, n.ox = +3
• ClO₃ ione clorato, n.ox = +5
• ClO₄ ione perclorato, n.ox = +7

Composti Molecolari Binari

Si utilizzano prefissi per indicare il numero di atomi nella molecola:

• mono, di, tri, tetra, penta, esa, epta, octa,...

Si possono suddividere in 2 gruppi:

• Con Ossigeno = elemento + ossigeno
• (prefisso) ossido o di + (prefisso) nome elemento
• (es.) P₂O₅ triossido di difosforo
• Senza Ossigeno = elemento A + elemento B
• (prefisso) radice elemento B + uro + di
• (prefisso) nome elemento A
• (es.) CaC₂ dicarburo di calcio

RISONANZA

Più formule di struttura in cui la disposizione degli atomi rimane costante varia la posizione di uno o più legami doppi.

FORMULE LIMITE: pià equivalenti, cambia la posizione dei doppi legami.

Esempio: O₃ ozono

La DISPOSIZIONE elettronica delle molecole non è definita, cioè è un MISTO delle varie strutture: IBRIDO di RISONANZA

RADICALI

Molecole che hanno numero dispari di elettroni e hanno quindi 1e^- spaiato. Sono molto reattive perché tendono ad acquistare l’e^- mancante.

ACCOPPIAMENTO DI ORBITALI ATOMICI

Criterio della massima sovrapposizione.

• orbitali con stessa simmetria rispetto all’asse internucleare
• energie simili

Il legame è tanto PIÙ FORTE quanto MAGGIORE è la SOVRAPPOSIZIONE degli orbitali.

Legami σ (sigma): tra orbitali con simmetria cilindrica – più forti che formano nei legami multipli.

Legami π (pi greco): tra orbitali che non hanno simmetria cilindrica · la sovrapposizione è MINORE, infatti le repulsive è più deboli

si formano dopo le σ nei legami multipli.

TERMODINAMICA

• TERMODINAMICA = studia l'energia e le sue trasformazioni

• TERMOCHIMICA = studia le relazioni tra le reazioni chimiche e le variazioni di energia

• Reazioni SPONTANEE e COMPLETE: a favore dei PRODOTTI

(es. 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂)

• Reazioni SPONTANEE e NON COMPLETE: raggiungono un equilibrio

(es. N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃)

• Reazioni NON SPONTANEE: a favore dei REAGENTI

(es. 2NaCl → 2Na + Cl₂)

• PROCESSO: trasformazione chimica e fisica di un sistema

Se SI ha VARIAZIONE di ENERGIA sotto forma di calore e/o lavoro

• Si possono distinguere vari processi:

ΔV = 0 processo ISOMETRICO o ISOCORO

ΔP = 0 processo ISOBARO

ΔT = 0 processo ISOTERMA

Q = 0 processo ADIABATICO (non c’è scambio di calore)

• ENERGIA: Ogni reazione avviene con VARIAZIONE di ENERGIA (le sistema tende ad avere energia più bassa possibile)

L’energia è immagazzinata nei legami chimici

• Reazioni ESOTERMICHE: cedono energia sotto forma di calore

• Reazioni ENDOTERMICHE: assorbono energia sotto forma di calore

• SISTEMA e AMBIENTE

• SISTEMA = Porzione dell’universo oggetto di studio

• AMBIENTE = Tutto ciò che circonda il sistema

• Sistema e Ambiente scambiano energia sotto forma di calore (q) e lavoro (w)

… scambi di energia, variano l’ENERGIA INTERNA (U) di un sistema