Chimica parte 1

Materia

ciò che possiede una certa massa e occupa un volume

Energia

possibilitá della materia (capacità di compiere un lavoro) che può essere scambiata e trasformata

La materia esiste in varie forme definite come sostanza.

La chimica si occupa di:

• composizione
• struttura
• trasformazione

Composizione

tipo e n° di "mattoni" con cui è costituita una sostanza

Struttura

come i "mattoni" sono disposti nello spazio

Chimica

• sostanze in natura
• sostanze non esistenti in natura

Metodo Scientifico

1. Osservazione dei fenomeni naturali - qualitative e quantitative
2. Leggi: generalizzare le osservazioni; può prevedere il comportamento di un sistema, ma senza sapere il perché. Espressione matematica
3. Ipotesi che va verificata con esperimenti.
4. Teoria quando la ipotesi spiega i risultati delle verifiche.

Stati della Materia

Tre stati fisici, detti di aggregazione:

• liquido
• solido
• aeriforme (gas + vapore)

Proprietà della Materia

Passaggi di Stato

• solido → FUSIONE → liquido
• liquido → EVAPORAZIONE → vapore
• solido → SUBLIMAZIONE → vapore (diretto)
• vapore → CONDENSAZIONE o LIQUEFAZIONE → liquido
• liquido → SOLIDIFICAZIONE → solido
• vapore → BRINAMENTO → solido (diretto)

Nel passaggio al solido la densità (d = ^m/_V) aumenta, ma NON per il ghiaccio che è meno denso dell’acqua.

Le particelle hanno tra loro forze intermolecolari più o meno forti.

Curve di riscaldamento e raffreddamento

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• Alla T di fusione coesistono acqua e ghiaccio.
• Terminata la fusione, la T aumenta.
• Alla T di ebollizione la tensione di vapore eguaglia la pressione esterna.
• Pressione vapore = pressione atmosferica si ha la tensione di vapore.

Sostanze puramente eterogenee

• H₂O e ghiaccio
• H₂O e sale

Miscugli eterogenei

• Miscuglio di H₂O e sale
• Sabbia

Miscugli omogenei

• Sabbia e gelatina
• Yumo
• Ossigeno in liquido o grasso

Sostanze puramente omogenee

• Alcool 100%
• Ossigeno

Altre sostanze

• Budino
• Latte
• Aceto limpido
• Piombo solido immerso in liquido limpido
• Piombo solido immerso in piombo solido

Molecole e Ioni

Le sostanze chimiche sono soprattutto non elementari e si dicono sostanze composte: unità fondamentali formate da più atomi di tipo diverso.

Una molecola è un sistema formato da uno o più atomi in grado di essere isolato (↪ solo interazioni deboli con altri oggetti microscopici).

MOLECOLE:

• Insieme formato da un preciso n° di atomi.
• In uno stesso n° di atomi, le molecole sono uguali.
• La massa molecolare è la somma delle masse atomiche.

La notazione simbolica di una molecola è detta formula, una molecola è anche caratterizzata da una definita disposizione degli atomi nello spazio, chiamata struttura.

Tra due o più atomi si può formare una molecola (es H₂O e H₂O₂).

Le molecole sono dette mono-, di-, tri-, poli- -atomiche. Le molecole di sostanze elementari sono dette omomolecolari (H₂, O₂), quelle formate da atomi diversi sono dette eteromolecolari (NO, CO).

IONI:

• Molecola con carica elettrica interna (H⁺, O^2-).

1. H₂O bolle a 100°C
2. H₂O₂ (acqua ossigenata) bolle a 158°C
3. H₂O non reagisce in presenza di MnO₂ (diossido di manganese)
4. H₂O₂ si decompone e l'O₂ accende una bacche.
5. Sangue scinde l'H₂O
6. Sangue accelera reazione rivelanta

Numero di Ossidazione

Un atomo che fa parte di un composto non ha lo stesso numero di elettroni che ha quando è allo stato di atomo libero. Valenza: elettroni che lo separano dal numero di legami che esso può formare con atomi di H.

H₂O O valenza 2 H valenza 1

Al posto di valenza usiamo il concetto di numero di ossidazione.

Numero di ossidazione

carica elettrica effettiva che quell'elemento ha in un composto in cui compare come ione; in un composto con legami covalenti la carica che l'elemento assume è se gli elettroni di legame tra due atomi diversi sono assegnati all'atomo più elettronegativo. Anche nei composti con legami covalenti gli elementi reagenti sono divisi in parte tra i due elementi mostrati.

N.o. = positivo (ceduto) negativo (acquistato)(Solitamente è un numero intero)

H₂ | H⁺ • H⁺

Elettropositività uguale

H - F F tende a H⁺ • F^-

Gli elettroni di legame sono assegnati al fluoro

Regole per N.O.

1. Sostanze elementari allo stato metallico o molecolare hanno m.o. = ø (es. Li, Fe, Au) (es. N₂, O₂, O₃)
2. Il composto neutro la somma delle cariche è ø
3. Come m.o. uguale alla sua carica o alla somma delle cariche
4. In una reazione chimica la somma dei m.o. deve essere ø (vedi redox)

Metalli Alcalini gruppo 1 +1

• Li⁺ Na⁺ K⁺ Rb⁺ Cs⁺ Fr⁺

Metalli Alcalino Terrosi (gr 2) +2

• Be²⁺ Mg²⁺ Ca²⁺ Sr²⁺

Gruppo III (13) +3

• B³⁺ Al³⁺ Ga³⁺

Gruppo IV (14) +4

• CH₄ CO₂

C tende a fare 4 legami (tranne che in CO)

+2, +4

IDROSSIDI

Composti ternari dove H e O sono associati ad un metallo (o il gruppo 1 o i metalli di transizione con basso stato di ossida-zione).

Sono composti ionici formati dallo ione positivo del metallo e dello ione OH^- (come idrossido o ossidrile).

Si formano per addizione di H₂O.

Ossido metallico + H₂O → IDROSSIDO

Li₂O + H₂O → 2LiOH

Idrossido di Litio

Gli idrossidi sono solubili in H₂O e liberano in soluzione gli ioni:

LiOH → Li⁺ + OH^-

base (ecco perché gli ox metalli sono detti basici)

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH^-

Formula generale:

H(OH)_m

Il n.o. di (OH) è -1

Al(OH)₃

idrossido di alluminio

triidrossido di alluminio

CuOH in H₂O → Cu⁺ + OH^-

Idrossido di rame (I)

Ione rame (I)

Ione rameoso

Cu(OH)₂ in H₂O → Cu²⁺ + 2OH^-

Idrossido di rame (II)

Ione rame (II)

Ione rameico

Fe(OH)₃ in H₂O → Fe³⁺ + 3OH^-

Idrossido di ferro (III)

Ione ferro (III)

Ione ferrico