Chimica Generale ed Inorganica - Appunti

C O S O

concentrazione di e di , ambedue derivanti dalla combustione di

2 2 S O

materiali fossili (petrolio e carbone). può essere assorbito dalle piante e dai

2

materiali a livello del suolo oppure può essere disciolto dalla pioggia (piogge acide).

Altre sostanze inquinanti sono prodotte dai motori a combustione interna che

NO , N O

formano ossidi di carbonio ( ), di azoto ( ), idrocarburi e derivati del

CO 2

piombo. IDROGENO

L' come elemento è relativamente abbondante sulla terra di cui costituisce

idrogeno

circa lo in peso quasi esclusivamente come costituente dell'acqua.

0,9

L'idrogeno elementare è un gas privo di colore, odore e sapore, costituito da

H

molecole biatomiche e come tale è assai raro in natura.

2

Avendo una densità minore dell'aria esso sfugge dall'atmosfera. Nell'universo è

l'elemento più abbondante e da esso, presumibilmente, hanno avuto origine tutti

gli altri elementi.

L'idrogeno elementare è un gas scarsamente reattivo a condizioni ambiente; è

N H

usato principalmente per la preparazione di , di , di alcol metilico e

HCl

3

per l'idrogenazione degli oli vegetali per dare prodotti commestibili. L'idrogeno

liquido è usato come combustibile (insieme all’ossigeno) nei vettori spaziali.

Idruri:

Gli sono i composti binari che si formano quando l'idrogeno reagisce ad alta

idruri

temperatura con molti metalli e non metalli.

- Gli idruri con i metalli alcalini e alcalino terrosi, ad eccezione del berillio (

−¿

) e magnesio ( ), sono ionici e contengono lo ione , hanno

Be Mg ¿

H

proprietà basiche e riducenti.

- I derivati con alogeni ( gruppo) e calcogeni ( gruppo) sono

VII IV

covalenti con struttura molecolare e hanno proprietà più o meno acide.

- I derivati con gli elementi del e del gruppo e col boro ( )

IV V B

sono molecolari con scarse proprietà acido-base ad eccezione

dell'ammoniaca che è una base debole.

- Gli idruri di sono covalenti con struttura polimera ed hanno

Be , Mg , Al , Ga

proprietà basiche e riducenti.

Idrossidi e ossoacidi:

Gli e gli sono i composti ternari con idrogeno e ossigeno.

idrossidi ossoacidi

- Gli idrossidi dei metalli alcalini e alcalino terrosi nonché dei metalli di

transizione nei loro stati di ossidazione inferiori sono ionici e contengono

−¿

gli ioni .

¿

O H

- I derivati ternari dei non metalli (a destra della tavola periodica rispetto a

), che sono covalenti molecolari, e di diversi metalli di

B , Si ,≥, Te

transizione nei loro alti stati di ossidazione hanno proprietà acide.

- Gli altri derivati sono per lo più covalenti con struttura polimera e con

proprietà anfotere. +¿

Ione :

¿

H

+¿

Lo ione è la specie sul cui trasferimento si basa tutta la teoria acido-base di

¿

H H

Bronsted (nonché di Arrhenius) e insieme ad forma la coppia redox

2

nell'elettrodo standard ad idrogeno che è l'elettrodo di riferimento nella scala dei

potenziali di elettrodo.

+¿

Tuttavia lo ione come tale non esiste in alcun composto, se non in fase

¿

H +¿

gassosa a temperatura molto elevata (in acqua si fa riferimento alla specie ¿

H O

3

).

L'idrogeno ha energia di ionizzazione elevata ed in questa proprietà assomiglia più

−¿

agli alogeni che ai metalli alcalini, inoltre come gli alogeni forma uno ione ,

¿

H

che è stabile in alcuni composti.

GLI ELEMENTI DEL PRIMO GRUPPO

Metalli Alcalini

( )

1

Conf. elettronica esterna: n s

Tipo legame: Metallico (bassa energia reticolare, bassa energia di

attivazione) OX: +1

Caratteristiche: - Buoni conduttori di elettricità e calore.

- Sostanze reattive a temperatura ambiente e per questo

non esistono in natura allo stato elementare ma solo come

composti (poiché reagirebbero con gli agenti

atmosferici). - Reagiscono con gli

elementi del formando alogenuri e con quei

VII gruppo

composti che contengono atomi di idrogeno, nei confronti del

quale si comportano da riducenti (si ossidano), come nella

reazione con H 0.

2 2−¿

+¿

Gli ossidi sono solidi ionici costituiti da ioni e .

Ossidi: ¿

X ¿

0

2−¿

Lo ione è una base fortissima, per cui gli ossidi

¿

0

dei metalli alcalini reagiscono con acqua, e a maggior ragione con gli

acidi più forti dell'acqua.

Gli idrossidi dei metalli alcalini sono tipiche basi inorganiche essendo

Idrossidi:

molto forti e molto solubili in acqua. −¿

Gli idruri dei metalli alcalini contengono lo ione , essi

Idruri: ¿

H

reagiscono con acqua e alcool dando luogo a reazioni di

ossidoriduzione. O C l

Li

( ): È un metallo bianco argenteo; reagisce con molti non metalli ( ,

Litio 2 2

H S Li O

, , ) formando prevalentemente l'ossido ed è

2 8 2

l'unico elemento che reagisce a temperatura ambiente con

N Li N

dando un nitruro rosso rubino ( ); l'idrossido di litio (

2 3

C O

LiOH ) è usato per eliminare derivante dalla respirazione nelle cabine

2

spaziali.

Na

( ): Essenziale per gli animali; è un metallo con lucentezza argentea, il

Sodio

nome dell'elemento deriva da quello di uno dei suoi composti più

N a C O O

∗H

comuni: la soda, o carbonato di sodio ( ), vien usato nella

2 3 2

vetro saponi

fabbricazione del comune e dei ; il sodio e il potassio

servono entrambi a regolare la pressione osmotica e a determinare i +¿

potenziali elettrici di membrana nel caso in cui le concentrazioni totali di e

¿

N a

+¿ siano diverse fuori e dentro la membrana cellulare; è uno degli

¿

K 2,83

elementi più abbondanti della terra ( ), la fonte naturale più

NaCl

comune ed abbondante dell'elemento è il cloruro di sodio (

) che può essere ricavato dall'acqua marina per evaporazione; all'aria

umida la superficie si ossida rapidamente, pertanto come gli altri metalli alcalini si

N a O

conserva sotto petrolio; il perossido di sodio ( ) è il prodotto

2 2

principale che si forma quando il sodio viene fatto reagire con l'ossigeno;

NaOH

l'idrossido di sodio ( ) è una sostanza solida incolore molto solubile in

acqua ed è usato per neutralizzare soluzioni di acidi.

K

( ): È essenziale sia per gli animali che per le piante; si trova in natura in

Potassio KCl

diversi minerali, principalmente sotto forma di . Il potassio

elementare non ha molti usi poiché è più costoso del sodio che ha

proprietà molto simili; alcuni dei suoi minerali sono usati come fertilizzanti

KN O , KI , KCl O , KMn O , K C r O K O

( ). Il superossido è usato come

3 4 4 2 2 7 2

erogatore d'emergenza di ossigeno nei veicoli spaziali, nelle miniere, ecc; il nitrato

KN O (salnitro) miscelato con zolfo e carbone di legna era usato per

3 K C O

preparare la polvere da sparo; il carbonato è utilizzato per

2 3

preparare vetri ottici e per tubi catodici.

Rb

( )

Rubidio Cs

( ): Può rimpiazzare il potassio in alcune parti del corpo, gli isotopi 134 e 137

Cesio

sono tossici.

( ):

Fr È l’elemento più raro in natura, a causa della sua scarsità, non ha

Francio campi di utilizzo definiti. Possiede l’elettronegatività più bassa della tavola

e per questo è anche l’elemento più instabile.

GLI ELEMENTI DEL SECONDO GRUPPO

Metalli Alcalino Terrosi

( )

2

Conf. elettronica esterna: ns

Tipo legame: Metallico (energia reticolare > metalli

alcalini) OX: +2

Caratteristiche: - Buoni conduttori di elettricità e calore; esistono

solo come composti e non allo stato elementare perché

sono troppo reattivi; il Calcio e il Magnesio

sono gli elementi più abbondanti; sono meno

solubili in acqua a causa della maggiore

energia reticolare; il Berillio forma composti covalenti

mentre tutti gli altri elementi del gruppo formano composti

ionici; solidi a temperatura ambiente; attaccati dagli acidi e

dall'acqua (in questo caso ad eccezione del

berillio).

( ): È uno degli elementi più rari in natura ed è molto tossico sia allo

Be

Berillio stato elementare che nei suoi composti, forma prevalentemente

legami covalenti.

Gli alogenuri e l'idrossido di Berillio, a differenza degli analoghi

elementi del gruppo, si comportano da acidi di Lewis nei confronti

delle basi alogenuro ed idrossido. Possiede qualche analogia con

l'Alluminio in quanto i due elementi hanno la stessa

elettronegatività e fra gli elementi del solo il Berillio si

II gruppo

scioglie nelle soluzioni delle basi come fa l'Alluminio. È attaccato

solo superficialmente dall'Ossigeno, poiché lo strato superficiale

dell'ossido protegge il metallo dall'attacco in profondità. L'ossido

di berillio ( ) non reagisce con acqua ma solo con acidi più

BeO

forti.

( ): È un elemento abbondante in natura, un metallo argenteo

Mg

Magnesio usato soprattutto per la preparazione di leghe (fino al ) con

90

Alluminio, Rame, Manganese e Zinco. Le leghe di Magnesio sono

leggere, resistenti alla corrosione e facilmente lavorabili, tanto

che satelliti e navicelle spaziali sono costituiti in massima parte

con queste leghe. È essenziale per la vita ed è molto abbondante

2+¿

dentro le cellule come ione libero . È implicato anche nella

¿

M g

fotosintesi clorofilliana. Il Magnesio metallico in blocchi non è

attaccato in profondità dall'Ossigeno e dall'acqua a freddo per un

effetto di passivazione. Trucioli o polvere di questo elemento

invece se incendiati bruciano all'aria con una fiamma bianca e

MgC l H O

brillante. Il cloruro, , è il sale di Magnesio più

∗6

2 2

importante dal punto di vista commerciale. L'ossido di magnesio (

) reagisce lentamente con l’acqua.

MgO

( ): È un metallo bianco argenteo più reattivo del Berillio e del

Ca

Calcio Magnesio nei confronti degli agenti atmosferici per cui deve essere

conservato sotto petrolio. È uno degli elementi più abbondanti in

CaC O

natura dove si trova in quantità enormi come ca