Chimica materiale per superare l'esame

LEGAMI MULTIPLI

22/10/2020

IL LEFAMW CHIMICO E LA SUA GEOMETRIA

LA GEOMETRIA DELLE MOLECOLE: TEORIA VSEPR

MOMENTO DIPOLARE E GEOMETRIA MOLECOLARE

TEORIA DEGLI ORBITALI MOLECOLARI

26/10/2020

LA NOMENCLATURA CHIMICA

I composti possono essere indicati con nomi comuni oppure con nomi sistematici. Alcuni composti sono fatti da catoni ed anioni (ionici), altri non si separano in cariche elettriche (covalenti)

COMPOSTI IONICI

Unità formula e peso formula. Un composto ionico è rappresentato da una formula chimica che indica il numero relativo di atomi di ciascun elemento nel composto.

I CATONI

NOMENCLATURA DEGLI ANIONI

Per gli anioni monoatomici si aggiunge il suffisso –uro alla radice del nome dell’elemento:

OSSIANIONI

Gli ossianioni contengono almeno un atomo di ossigeno. Aggiungere il suffisso –ato alla radice dell’elemento

OSSIANIONI

Se ci sono ioni con minor numero di atomi di ossigeno essi assumono il suffisso –ito

OSSIACIDI

BASI

ACIDI F, Cl, Br, I sono alogeni.

“alogenuri d’idrogeno” –HF,HCl,HBr,HI sono denominati acido …. –idrico

COME SI OTTENGONO I SALI

La formula chimica di un sale si può costruire costruire come abbiamo appena esposto, ma i sali siproducono attraverso numerose reazioni chimiche. Vediamo le principali

NUMERO DI OSSIDAZIONE: REGOLA 1

NUMERO DI OSSIDAZIONE: REGOLA 2

NUMERO DI OSSIDAZIONE: REGOLA 3

NUMERO DI OSSIDAZIONE: REGOLA 4

NUMERO DI OSSIDAZIONE: REGOLA 5 E 6

29/10/2020

STRUTTURA DEI SOLIDI CRISTALLINI

I materiali cristallini sono caratterizzati da una distribuzione regolare e rispettiva degli atomi nelle tre direzioni che definisce la sua struttura cristallina.

Celle unitarie

Sono l’unità strutturale di base la cui trasposizione nello spazio da luogo ai cristalli.

Principali strutture dei materiali metallici:

struttura cubica a facce centrale (CFC)

struttura cubica a corpo centrato (CCC)

struttura esagonale compatta (EC)

LEGGE DI BRAGG

Un fascio di raggi X può essere

ricollegato all'esempio della luce monocromatica: gli atomi del cristallo (analogamente alle fenditure) danno luogo a diffrazione e quindi interferenze. La radiazione interagisce con atomi O, P, R e da interferenza per avere interferenza costruttiva occorre che:

per cui i raggi X appariranno riflessi dal cristallo solo per angoli che rispettano questa relazione fascio raggi X colpisce il cristallo con angolo. Condizioni per avere diffrazione:

• Che le spaziature fra i piani siano dell'ordine della lunghezza d'onda del fascio
• Che i centri diffusori siano distribuiti nello spazio in modo molto regolare

SISTEMI CRISTALLINI E RETICOLI DI BRAVAIS

Le diverse strutture cristalline possono essere divise in gruppi sulla base della forma della cella unitaria, indipendentemente dalla posizione occupata degli atomi all'interno della cella. Questi gruppi prendono il nome di sistemi cristallini.

I sistemi cristallini sono completamente descritti da 6 parametri, individuati su un

sistema di coordinate x,y,z la cui origine viene posta in corrispondenza di un vertice della cella ed i cui assi vengono fatti coincidere con tre spigoli della cella. I sei parametri reticolari risultano così essere:

gli impacchettamenti ordinati producono strutture cristalline caratterizzate da:

STRUTTURA CCC (CUBICA CORPO CENTRATO)

Si può vedere come nella CCC vi sia un atomo al centro e otto atomi situati sui vertici del cubo, ciascuno di questi ultimi è in comune con oltre 8 celle elementari; ne consegue che in totale vi saranno 2 atomi per cella ovvero:

STRUTTURA CFC (CUBICA A FACCE CENTRATE)

STRUTTURA EC (ESAGONALE COMPATTA)

NUMERO DI COORDINAZIONE

È il numero di atomi primari vicini ad un atomo considerato; esso risulta essere pari a 8 per la CCC e pari a 12 per la CFC e CCF.

FATTORE DI COMPATTAZZIONE

È il rapporto tra il volume occupato degli atomi in una cella ed il volume della cella stessa; esso viene calcolato applicando la seguente formula:

DENSITÀ DEL

MATERIALE solidi ionici: entrano in gioco

• due atomi A e B in realtà due ioni (+) e (-)

LEGAME COVALENTE

La struttura del diamante

La struttura della grafite: legami covalenti e interazioni di van de Waals

I SOLIDI MOLECOLARI

LO STATO GASSOSO POSSIEDE DIVERSE PROPRIETÀ

1. proprietà estensive: massa, volume. Le proprietà estensive dipendono dalla quantità di sostanza
2. proprietà intensive: temperatura, pressione. Caratteristiche come composizione, struttura, stato di aggregazione, sono dette proprietà intensive e dipendono dalla natura delle sostanze ma non dalla loro quantità.

PRESSIONE

È una forza per unità di superficie ed è data semplicemente dal rapporto P=F/S Quando F è uniformemente distribuita su S. Nei gas la pressione è legata agli urti delle particelle contro le pareti del recipiente. La pressione si valuta generalmente misurando l'altezza di una colonna di mercurio (Hg) che il gas

Riesce a sostenere contro la forza di gravità. Al livello del mare e a 0°C, la pressione atmosferica media fa salire la colonna di Hg a 760 mm.

UN BAROMETRO A MERCURIOMECCANICA DELLE PALLE DA BILIARDO

Il modello cinetico molecolare di un gas. Le molecole di gas sono in movimento costante e le loro collisioni sono elastiche. Le collisioni con le pareti producono la pressione del gas.

La pressione aumenta quando la quantità di gas aumenta, la pressione diminuisce quando il volume aumenta, la pressione aumenta quando la temperatura aumenta, la legge dei gas calde per i gas perfetti in cui le molecole hanno dimensioni puntiformi e non vi sono forze intermolecolari.

PRESSIONE COSTANTE

LEGGE DI CHARLES

LEGGE DI GAY LUSSAC

PER DEFINIRE UNO STATO DI UN GAS PERFETTO

LEGGE DI AVOGADRO

LEGGE DI GRAHAM

MISCELE DI GAS

PRESSIONE PARZIALE DEI GAS

03/11/2020

DISISTALLAZIONE DI MISCELE BINARIE NON IDEALI DI LIQUIDI MISCIBILI

UN AZEOTROPO

MISCELA IDEALE DI DUE LIQUIDI MISCIBILI (legge di

della sostanza pura per la frazione molare della sostanza nella soluzione. Quindi, la legge di Raoult per una soluzione ideale può essere espressa come:

P(soluzione) = P(solvente) * X(solvente)

Dove: - P(soluzione) è la pressione di vapore della soluzione - P(solvente) è la pressione di vapore del solvente puro - X(solvente) è la frazione molare del solvente La legge di Raoult si applica alle soluzioni ideali, che sono quelle in cui le interazioni tra i solventi A e B sono simili alle interazioni tra le molecole dello stesso componente. Questa logica si applica anche alle soluzioni ideali con più di due componenti. Nel caso di una soluzione ideale ottenuta mescolando due solventi diversi (A e B), la pressione di vapore di questa soluzione a una temperatura t è determinata sia dal vapore del liquido A (PA) che dal vapore del liquido B (PB). La legge di Raoult dimostra che la pressione di vapore parziale di ciascuna sostanza nella soluzione è data dal prodotto della pressione di vapore della sostanza pura per la frazione molare della sostanza nella soluzione.del soluto. La formula per calcolare la pressione osmotica è: P = nRT/V dove P è la pressione osmotica, n è il numero di particelle, R è la costante dei gas, T è la temperatura assoluta e V è il volume della soluzione. Le proprietà colligative sono quelle proprietà di una soluzione che dipendono esclusivamente dal numero di particelle presenti e non dalla loro natura. Le principali proprietà colligative sono: - Abbassamento della tensione di vapore: quando si aggiunge un soluto a un solvente puro, la pressione di vapore del solvente diminuisce. Questo fenomeno è alla base del funzionamento di molte tecniche di separazione come la distillazione. - Osmosi: è il processo attraverso il quale le molecole di solvente passano attraverso una membrana semipermeabile dal lato di minore concentrazione al lato di maggiore concentrazione. La pressione osmotica è la pressione idrostatica necessaria per bloccare l'osmosi. - Abbassamento del punto di congelamento: quando si aggiunge un soluto a un solvente puro, il punto di congelamento della soluzione diminuisce. Questo fenomeno è alla base del funzionamento del sale sulle strade durante l'inverno. - Innalzamento del punto di ebollizione: quando si aggiunge un soluto a un solvente puro, il punto di ebollizione della soluzione aumenta. Questo fenomeno è alla base del funzionamento delle soluzioni antigelo per i radiatori delle automobili. Le proprietà colligative sono molto utili per determinare la concentrazione di una soluzione o per separare i componenti di una miscela.

molare nel caso di molecole in dissociate

LEGGE DI VAN'T HOFF

coefficiente correttivo usato per calcolare il numero di particelle in una soluzione. Per particelle si intendono molecole e ioni. La soluzione deve contenere elettroliti.

Da cosa dipende il coefficiente di van't Hoff

È importante sapere da cosa è influenzato il coefficiente di van't Hoff. Per capirlo, è sufficiente guardare la formula.

Infatti, la variabile che incide sul coefficiente di van't Hoff è α, ovvero il grado di dissociazione della molecola, che a sua volta è influenzato dalla concentrazione, nel caso di reazioni in fase liquida, dalla pressione e dalla temperatura

LE SOLUZIONI SI DEFINISCONO

Ipotetiche, isotoniche ed ipertoniche quando presentano una pressione osmotica minore, uguale o maggiore rispetto ad un'altra soluzione

PROPRIETÀ COLLIGATIVE

L'OSMOLARITÀ PLASMATICA

09/11/2020

CINETICA CHIMICA

La cinetica chimica si occupa

dello studio della velocità con cui avviene una reazione chimica e delladipendenza di questa da vari fattori. La velocità di reazione dipende da vari fattori: - Natura dei reagenti - Concentrazione dei reagenti - Temperatura di reazione - Presenza di eventuali catalizzatori Definiamo meglio la velocità di una reazione chimica. LEGGE CINETICA E ORDINE DI UNA REAZIONE REAZIONI DI PRIMO ORDINE TEMPO DI DIMEZZAMENTO – CINETICHE I° ORIDNE REAZIONE DI SECONDO ORDINE LEGGI CINETICHE E COSTANTI DIPENDENZA DELLA TEMPERATURA PRAMETRI DI ARRHENIUS DISTRIBUZIONE DI MAXWELL-BOLTZMANN ENERGIA DI ATTIVAZIONE La reazione avviene solo se l'energia cinetica delle due molecole collidenti è maggiore di Ea. 10/11/2020 CATALISI CATALIZZATORE OMOGENEO INQUINAMENTO DA GAS DI SCARICO NEI PROCESSI DI COMBUSTIONE (CENTRALI TERMICHE, MOTORI A COMBUSTIONE, ETC.) CATALISI ETEROGENEA CONCLUSIONI 12/11/2020 TERMODINAMICA Studio delle variazioni di energia durante una reazione.trasformazione

TERMODINAMICA CHIMICA

UNITÀ DI MISURA

1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

ENTALPIA è una funzione di stato definita come somma algebrica interna e del prodotto pressione per volume: H=E +P*V.

L’entalpia è una proprietà del sistema, ciò significa che essa è univocamente determinata una volta noto lo stato in cui il sistema si trova; l’entalpia inoltre è una grandezza estensiva, dipendente cioè da