Chimica Generale

CHIMICA: scienza che studia le proprietà, la composizione e la struttura della materia

(= come è fatta e come si trasforma in un’altra materia graziead effetti energetici)

Filosofi atomisti (460 ac) si può dividere fino agli ATOMI (palline di colori diversi),

 -10

raggio 10 m

Cloruro di Sodio (sale da cucina) SODIO e CLORO

Es: , atomi di disposti in

maniera ordinata (SOLIDO CRISTALLINO = atomi disposti in modo ordinato, cioè

sempre uguale, nello spazio)

SOSTANZE

Elemento: sostanza composta da atomi uguali dello stesso tipo

Diamante

Es: Carbonio = in natura esiste sottoforma di (ogni atomo è legato ad altri 4)

Grafite

e (ogni atomo è legato ad altri 3).

Diamante e grafite sono forme dello stesso elemento con legami chimici diversi

(ALLOTROPI)

Polimorfismo = sostanza costituita dallo stesso atomo ma con struttura

 cristallina diversa

Composto: sostanza composta da almeno 2 tipi di atomi

MISCELA/MISCUGLIO: es. Polvere di zolfo e limatura di ferro, oppure acqua e

 zucchero. Non sono composti perchè ad un fattore esterno si separano. Se

entrano in gioco alcune reazioni lo può diventare.

MISCELA OMOGENEA = SOLUZIONE (es. Acqua e zucchero = solvente e soluto.

 Non è avvenuta una reazione)

TAVOLA PERIODICA: modo di classificare gli elementi in modo ordinato (in natura

esistono solo 92 ellementi; ogni casella ha un numero atomico)

ATOMI: costituiti da ELETTRONI (neg) PROTONI (pos) NEUTRONI (neut) [gli ultimi due

contribuiscono alla massa di un atomo]

REAZIONI CHIMICHE

REAGENTI -> PRODOTTI

In una reazione chimica il numero di atomi rimane invariato, la massa si conserva

(legge della conservazione della massa o legge di Lavoiser); quindi le reazioni devono

essere sempre bilanciate.

Quando avviene una reazione chimica viene rilasciata energia.

Esperimento di Rutherford

Prese proiettili (particelle alfa) e li sparò su una lamina sottile d’oro

La maggior parte di particelle passavano indisturbate, altre venivano o deviate o

respinte dalla stessa carica positiva del nucleo.

Quindi con questo ha capito che c’è un nucleo carico positivamente attorno al quale

“orbitano” gli elettroni

NUMERO ATOMICO [Z]: n. Di protoni nel nucleo

NUMERO DI MASSA [A]: n. Di protoni + neutroni nel nucleo

a M e M

Es: (esempio, non tutti gli idrogeni hanno lo stesso numero di particelle nel

z

nucleo)

ISOTOPI: atomi con uguale numero atomico ma diverso numero di massa

RADIOATTIVITA’, EMISSIONI RADIOATTIVE

Non tutti gli isotopi sono stabili, tendono a trasformarsi in isotopi stabili col tempo,

coinvolgendo un cambiamento del nucleo.

RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE: ALFA (vengono sparati fuori dal nucleo)

BETA un neutrone può diventare protone

buttando fuori un elettrone (particelle beta) cioè carica negativa dal nucleo

GAMMA spaccano i legami delle molecole

presenti, i vari frammenti non più stabiliti si ricombinano (o come prima o con una

mutazione genetica

Alcuni isotopi instabili radioattivi vengono usati in medicina per diagnosticare

 problemi alla tiroide ecc…

14 C -> isotopo radioattivo tende a trasformarsi in un isotopo dell’azoto, può essere

6

usato per datare i reperti 146

TEMPO DI DIMEZZAMENTO: tempo necessario in cui un C sparisce e diventa la metà.

146

Quindi con una certa quantità di C so che dopo tot anni è diventato la metà. Vale per

tanti tipi di reperti e per tutti gli esseri viventi

COME RICAVARE ETA’ DEL REPERTO: un mezzo di t (anni)/0,693 x log n° di

disintegrazioni al minuto per un grammo di carbonio [d ] /n° di disintegrazioni al

0

campione d’esame [d]

Es: datare un sarcofago egizio, preleviamo 15.0 g di C che presentano 125

disintegrazioni al minuto

d= 125/15g = 8.33 disintegrazioni al minuto

t = 8268 log 15,3/8,33 = 5027 anni

PESO DEGLI ATOMI, MASSE O PESI ATOMICI O MOLECOLARI

UNITA’ DI MASSA ATOMICA [u.m.a.]: è un 12esimo della massa di un atomo di

 12

carbonio 12 ( C)

12 -27

C= 1,66954 x 10 kg

PESO ATOMICO [PA]: è il numero che esprime quante volte la dodicesima parte

 12

della massa atomica di C è contenuta nella massa atomica dell’elemento in

questione

Sulla tavola periodica è la media dei pesi degli isotopi di un elemento

PESO MOLECOLARE [PM]: di una qualsiasi sostanza di formula chimica A B C

 a b c

è: a x PAA + b x PAB + c x PAC

24

Esempio: Mg -> 78,99% 23,9850 uma

25

Mg -> 10,00% 24,9858 uma

26

Mg -> 11,01% 25,9826 uma

23,9850 x 78,99/100 + 24,9858 x 10,00/100 + 25,9826 x 11,01/100 =

 24,395 u.m.a. (media pesata ella media di ciascun isotopo di un elemento)

Esempio peso molecolare: C H O (glucosio)

6 12 6

PM= 6 x PAt + 12 x PAt + 6 x Pat = 6 x 12 + 12 x 1 + 6 x 16 = 180 n.m.a.

c H O 23

NUMERO DI AVOGADRO: 6,022 x 10 atomi o molecole

MOLE = quantità di sostanza che contiene n° di atomi o molecole pari al numero di

avogadro

Esempio: 3H + N = 2H 0

2 2 2

3x2g +1x28g = 2x17g

Perché 1 mole di H pesa 1 g e 1 mole di N pesa 14g

Quanti H e N devo prendere per preparare 170g di NH ?

 3

SOLUZIONE = SOLVENTE (liquido o solido) + SOLUTO (liquido solido gassoso) =

miscela omogenea di più o due componenti

SOLUZIONE SATURA = contiene la massima quantità possibile di soluto in una certa

quantità di solvente

Esempio di solvente solido: RAME E ZINCO = soluzione solida (soluto quantità minore,

solvente quant maggiore)

CONCENTRAZIONE = quantità di soluto che ho in una soluzione o in un solvente

MOLARITA’ DI UNA SOLUZIONE= rapporto tra le moli di soluto e il volume della

soluzione (litri) [non detto che sia il V del solvente]

= moli di soluto (mol) / V della soluzione (litri) =

[M] -1

Es: 3 mol di NaCl in 2L di soluzione -> M = 3mol / 2L = 1,5 molL

MOLALITA’ = mol di soluto (mol) / kg di solvente = [m] -1

Es: 2 mol di soluto in 500g di acqua -> m= 2 mol / 0,5 Kg = 4 molKg

% IN PESO di soluto = H SO 25% in peso (il resto quindi 75% è acqua)

2 4

Percentuale di soluto contenuta in una soluzione in peso.

FRAZIONE MOLARE= per esprimere la composizione delle miscele gassose

χ = mol di soluto / mol totali

Esempio: ARIA = 21% in moli di O 78% in moli di N 1% in moli di A

2 2 2

Χ = mol di O /mol tot di aria (O +N +A ) = 21 mol / 100 mol = 0,21

02 2 2 2 2

PERCENTUALE IN PESO = esprime la quantità in grammi di soluto presente in 100

grammi di soluzione

Esempio: 2L di soluzione 1,5M di glucosio. Quanti g di glucosio?

-1

1,5 molL x 2L = 3 mol

C[concentrazione] = mol / V mol = CxV

-1

PM C H O = 180gmol

6 12 6 -1

gC H O = 180gmol x 3 mol = 540g

6 12 6 -1

1L di questa soluzione e voglio fare una soluzione di 18gL di glucosio

-1

Mol = 18g / 180 gmol = 0,1 moli

-1

1,5 M = 1,5 molL -1

0,1 mol / 1,5 molL = 0,0667L -> 66,7 Ml

STRUTTURA DI UN ATOMO

Inizio ‘900 Thomson “modello a budino” -> modello strutturale di un atomo. In seguito

modificato da Rutherford (esperimento particelle alfa e lamina oro)

Modelli scardinati dalle leggi della fisica classica: LE PARTICELLE GENERANO UN

CAMPO MAGNETICO (comporta la trasformazione di parte della sua energia per il

campo magnetico e quindi diminuisce la velocità e la forza)

Es: orbita di un pianeta ben preciso è dato dalla forza ATTRATTIVA (forza di Coulomb)

2

verso il sole e la forza CENTRIFUGA che dipende dalla velocità (1/2 mv ), cioè ENERGIA

CINETICA. La centrifuga dovrebbe avvicinarsi sempre di più al nucleo fino a

schiantarticisi addosso.

Quindi questo modello è in contraddizione con il modello planetario (legge della fisica

classica)

NATURA ONDULATORIA DELLA LUCE: una radiazione elettromagnetica, di cui la luce è

un caso particolare, può essere considerata come un campo elettromagnetico

oscillante che si propaga nello spazio. Un’onda è caratterizzata dalla LUNGHEZZA

D’ONDA e dalla FREQUENZA

ONDA = trasporto di energia attraverso il movimento

LUNGHEZZA D’ONDA λ (m) è la distanza tra due massimi adiacenti

 FREQUENZA ν ν = V/λ (Hz) è il numero di lunghezza d’onda che passano per

 un punto fisso nell’unità di tempo (1 secondo).

VELOCITA’ V

 VELOCITA’ DELLA LUCE c (300000 km/s)

 ν = c/λ c= λ x ν

 -39

E = hν h = costante di Planck = 6.626 x 10 Js

 LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO

SPETTRO VISIBILE = dispersione della luce nei colori dell’iride

SPETTRO CONTINUO = dal rosso al viola attraverso un cambiamento graduale di colore

SPETTRO A RIGHE DELL’IDROGENO = non è composto da tutti i colori

- L’esistenza di questi spettri è stata spiegata dal modello atomico di Bohr

(1913): le leggi della fisica classica non valgono per gli atomi. Gli elettroni si

muovono su orbite ben precise e non perde e non acquista energia

- Salto quantico = può saltare su un’altra orbita se assorbe energia (una quantità

ben precisa)

SPETTRO ELETTROMAGNETICO = intero intervallo di lunghezze d’onda e frequenze

delle radiazioni elettromagnetiche e spazia dalle onde radio ai raggi ϒ

- L’energia è QUANTIZZATA: quantità ben precisa. Se l’energia acquistata è tale

da “far volar via” l’elettrone e l’atomo, si dice ionizzato.

- PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE: per conoscere la posizione di un elettrone/il

valore energetico bisogna perturbarlo

- ORBITALE: quella regione dello spazio intorno al nucleo di un atomo, entro la

quale vi è per lo meno il 90% di probabilità di trovare l’elettrone. L’orbitale NON

è l’area di un cerchio ma il VOLUME DI UNA SFERA.<