Chimica generale e inorganica

La chimica studia le trasformazioni chimiche

metodi scientifici: osservazione, ipotesi, verifica: solo dati sperimentali

miscuglio: omogeneo eterogeneo

sostanze: non può essere separato in sostanze più semplici attraverso mezzi chimici

composto: sostanza formata da atomi di due o più elementi uniti

3 stati:

• gas
• liquidi
• solidi

trasformazione

_fisica: non altera l'identità di una sostanza

_chimico: varia la composizione e l'identità delle sostanze

propietà estensiva: dipende dalla quantità di materia, es: massa, lunghezza, volume

SI: metri, kg, secondi, ampere, Kelvin, mole, candela

concentrazione

tera G 10¹²

giga G 10⁹

mega M 10⁶

micro m 10^-6

nano n 10^-9

pico p 10^-12

1 L = 1 dm³ = 1 mL = 1 cm³

distanza: kg/m³

temperatura: °C °F da 0°C a 100°C -> 100 gradi

°F da 32°F a 212°F -> 180 gradi

°F = 1.8 * °C + 32

K = °C + 273.15

cifre significative: qualsiasi cifra diversa da zero

• 1,236 4 cifre significative
• 606 3 cifre significative
• 0,08 1 cifra significativa
• 2,0 2 cifre significative
• 0,0020 2 cifre significative

Le misurazioni devono avere lo stesso numero di cifre significative dei numeri ai particolare:

• Precisione: valori vicini ma tarato male
• Accuratezza: valore vicino al valore reale

CAPITOLO 2: ATOMI, MOLECOLE, IONI

TEORIA ATOMICA DI DALTON (1808):

• Materica: composto da atomi
• tutti gli atomi di un elemento sono identici e hanno stesse dimensioni, massa e proprietà chimiche, ma differiscono da quelli degli altri elementi
• Composti: sistemi formati da atomi diversi in rapporti uguali
• reazione chimica: coinvolge la separazione e la combinazione degli atomi e il loro riarrangiamento.
• LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE (LEGGE DELLA CONSERVAZIONE DELLA MASSA): se due elementi formano composti diversi, le masse del secondo elemento che si combinano con una massa fissa del primo elemento stanno in rapporti esprimibili con numeri interi e piccoli.

Thomson con i tubi a raggi catodici:

• 2,375 g Cu verde
• 2,375 g Ag blu
• 2 7cm Sn rosa

EQUAZIONE CHIMICA

Utilizzati simboli chimici per mostrare quello che avviene durante la reazione

• reagenti → prodotti

BILANCIAMENTO

Aggiungi i coefficienti stechiometrici per ottenere lo stesso numero di atomi degli atomi nel numero di entrambi le parti

• C₂H₆ + 7/2 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O
• 2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO₂ + 6 H₂O

REAGENTE LIMITANTE

Si consuma completamente

• 2 NO + 2 O₂ → 2 NO₂
• Il reagente e. limitante

1. 2 Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2 Fe

m_Fe: 124 g

m_Fe2O3: 600 g

1 mol Fe + x 60 g =

|2t g/mole | 2 mol Al | 1 mol |

• Al reagente e. limitante

RESA TEORICA

Quantità di prodotto che risulterebbe se tutto il reagente limitante reagisse

RESA EFFETTIVA

• quantità effettiva di prodotto effettivamente ottenuto dalla reazione
• resa = resa effettiva × 100 / resa teorica

REAZIONI IN SOLUZIONI ACQUOSE

Ambiente più comodo affinché avvengano reazioni, l'acqua inoltre è un buon solvente

SOLUZIONE

Miscela omogenea di 2 o più sostanze

• Soluto: sostanza in minor quantità
• Solvente: sostanza presente in maggior quantità

ELETTROLITA

Sostanza che, dissociata in acqua, da luogo ad una soluzione che può condurre elettricità

NON-ELETTROLITA

Sostanza che, quando sciolta, non produce una soluzione che conduce elettricità

ELETTROLITA FORTE

• Si sposta completamente gli ioni
• Debole: bassa concentrazione di ioni

A = π r² 3/4 λ x (0,9 m) = 0,785 m² x 3,85 10^-6 m

1. λ = 3,85 * 10^-5 m

P₀ = 1 atm = 1,01 * 10⁵ Pa

ρ = 7,85 g/cm³8,56g/cm³ ⋅ 9,8m/s²

d = 0,5X10^-7 m³

DENSITÀ

d = m / VpM = m massa molare

RT

P = X_i P_i

frazione molecolare

TEORIA CINETICA DEI GAS

1. gas composto da molecole separate tra loro da dimensioni molto maggiori delle loro dimensioni; le molecole possono essere considerate punti materiali (trascuriamo il loro volume molecolare)
2. molecole in costante movimento e collisioni frequentemente tra loro (collisioni perfettamente elastiche)
3. le molecole di gas non esercitano tra loro forze attrattive ne repulsive
4. l'energia cinetica media delle molecole è proporzionale alla temperatura del gas in Kelvin. Qualsiasi coppia di gas alla stessa temperatura avrà lo stessa energia cinetica media.

KE = \(\frac{1}{2}\) m v²

Lavoro compiuto su un sistema.

w_L = F ⧸ dV (forze di natura)

w_L = ∫ P dV

P ΔV = F ⧸ d ⧸ α ⧸ dF = F ⧸ d

Lavoro per processi diversi

Il lavoro dipende dal tipo di processo

1. Espansione libera nel vuoto
2. Espansione a pressione costante (isobaro)
3. Processo inverso
4. Espansione isoterma reversibile di un gas ideale

1) Espansione libera nel vuoto

w_L = - ∫ P_est dV

Nel vuoto p_est = 0 => w_L = 0

Le gas non compie lavoro

2) Espansione a pressione costante

w_L = ∫_Vi^Vf P_ex dV = P_ex dV = - P_ex (Vf - Vi)

w_L = - P_ex ΔV

3) Processo inverso

w_L = - ∫ P_ex dV = 0 (volume non cambia)

4) Processi reversibili a temperatura costante

• Non avvengono con un cambiamento infinitesimo di una variabile
• È un’idea astratta
• Non si hanno forze dissipative o forze non bilanciate
• Non si cedono né si ricevono calore
• Raggiungono un tempo infinito
• Generano cosmo massimo

I processi irreversibili

• Non raggiungono lo stato di equilibrio o non bilanciate
• Non si cedono né si ricevono calore
• Rischi di rottura chimici
• Raggiungono un tempo giusto

Espansione reversibile

Alla base di un gas in espansione, le fasi sono: reversibile, misurato per stante, con pressione esterna e quella interna (presuma equilibrio) P = P_ex

∫Vi^Vf P int dV = nR t ln ( Vf / Vi)

Espansione irreversibile

w = - P_av ΔV

w_irr ≤ w_rev

Effetto fotoelettrico

Metalli

1. Luci

Le panne cornetto

fornisce una particella di luce

hν = KE + BE

KE = eV₀ = hν - BE

emissione avviene

ricordare che:

L'energia devuta dipende da hν e λ

Spettro in emissione dell'atomo di idrogeno

gori rasperata all'interno di un tubo a cui viene applicata una differenza di potenziale

→ viene prodem

1. 1^a diretta pelauma
2. L'emissione dipende dal numero di elettroni

Modello atomico di Bohr

ipotesi:

1. energia di legame quando elettrone passa da uno strato ad energia più alta ad uno da energia più bassa

E_n,m = - R_H (1/n²)

2. quantizzazione del momento angolare

mvr = nxm

1. 1^a quant.

1. 1. momento angolare
2. 2. Energia per diversa Z dipende da m

1 mn²

√(2)

electrone legato → l

electrone libero → 0

E=E_F-E_G+E_P