Fondamenti di Chimica

CHIMICA: Studio della materia, sue composizioni, proprietà e trasformazioni

• MATERIA -> miscuglio (separabile con mezzi fisici)
• SOSTANZA PURA

Separazione di un miscuglio: filtrazione, distillazione, cristallizzazione

• SOSTANZE PURE
• COMPOSTI (separabili con mezzi chimici)
• ELEMENTI (atomi tutti uguali)

Separazione di un composto (es. elettrolisi) cambia la natura della sostanza

• COMPOSTO separabile in ELEMENTI con mezzi chimici
• acqua -> idrogeno e ossigeno
• composti: composizione fissa con elementi in rapporto costante

MOLECOLA, atomi legati in maniera definita

• - quest’ultima particella con stessa proprietà chimiche del composto (es. acqua idrogeno-)

Quando si crea avviene questa unità?

• COMPOSTO IONICO (es. sale da cucina)

FORMULA CHIMICA

indica il tipo di atomi e il loro rapporto

• MOLECOLI: la formula indica anche il numero di atomi
• CH₄ C : H = 1:4
• H₂O H : O = 2:1
• H₂SO₄ H : 8:O: 2:1:4
• COMPOSTO IONICO: la formula indica solo il tipo di atomi e il loro rapporto
• Na Cl Na : Cl = 1:1
• Ca Cl₂ Ca : Cl = 1:2

ELEMENTI = 100 individui diversi, con un numero

H O N S Na K Cl F P Al Fe Cu Ag Hg

... nella disposizione ordinata nella TAVOLA PERIODICA ...

divisa in gruppi ...

.... corrispondenti tra elementi della stesso gruppo

METALLI: conduzione elettrica e termica, duttili, malleabili

NON METALLI: non conducono, spesso gassosi ...

SEMI-METALLI (metalloidi): caratteristiche semi conduce...

COMPOSIZIONE ATOMICA (ca. 1900-1910)

• NUCLEO:PROTONE carica + NEUTRONE carica 0
• ELETTRONE carica -

Le valore assoluto la carica dell'elettrone è uguale alla carica del pote...

Raggio ~ 10^-4 di intero

Masse: m_p = m_n ≈ 1,7 · 10^-24 g m_e ≈ m_pn / 2000 ≈ 9,9 · 10^-28 g

• ELEMENTO: caratterizzato da n. atomico Z = n. protoni
• n. elettroni = carica nucleae

Della Tavola Periodica: atomi ordinati per Z crescente

nolecule variabile n ≠ Z = > ISOTOPI

e di massa A n. protoni + n. neutroni

Es.:¹²C 98.9%¹³C 1.1%¹⁴C 2000

³⁵₁₇Cl 0.7%⁹²₃₈U 99.3%

_{* pochi percenti in natura}

- LAVORO, CALORE = modi di trasferire energia (attraverso —> sistema)

FORME DI ENERGIA

- ENERGIA CINETICA 1/2 mv² J = Kg/m²

¹cal = 4,186 J ^{energia per entrare} 1 °C la 1g di H₂O (l) (da 14,5 °C a 15,5 °C) da 1 °C con di 1><1000°

- ENERGIA POTENZIALE energia associata alla posizione delle parti del —> mg

- ENERGIA TERMICA e legata all'energia cinetica delle particelle che permettono al calore di andate NATURALMENTE da un corpo più caldo a uno più freddo. Si aumenta l'energia cinetica aumenta la frequenza delle vibrazioni ^{(DISTANZA TERMICA}) e sono accolte le unità di separazione

- Nei gas L: size momento = P ΔV superficie

- U = energia interna: e ^{cinetica e potenziale} re diversiva l'energia pa previsda tre modi (ecceto generos nucleari) e resume la Memo per cui SI preza leggato a E. ΔU = legata al calore e al lavoro passadale cam l'autuzione.

- ΔU = FUNZIONE DI STATO (difrendile non dalla note finale) e da quello iniziale

Conversioni con definire

q>0 = calore ceduto al sullinea q<0 = calore assorbito dell'istema w>0 = lavoro ^{compiuto di} rusteriore w<0 = lavorio compiuto dal'astreno

1° PRINCIPIO DECCA TERMODINAMICA ^{(conservazione dell'energia} ΔU = q + W

Meccanica Quantistica

Effetto fotoelettrico: eiezione da un metallo colpito da un fascio di luce monocromatica -> E = hf (apparecchi) Si deduce che oltre ad avere energia, il fascio (onda) può comportarsi come una particella! Dualismo onda-particella di Broglie, 1924) - onda associata alla particella _h

h = 6,63 x 10^-34 J.s

• Oggetto microscopico _λ < < _d dimensioni nucleo per e⁻ in un atomo ~ 1 Å (1 Ångström = 10^-10 m); 1 Å = dimensione atomica - Specie diffracta da cristalli (Davisson - Germer, 1927)

Principio di indeterminazione (Heisenberg, 1927)

_{Δx·Δv ≥ h / 4πm} - posizione e velocità non sono certi contemporaneamente - viene esiste la probabilità dell'e⁻

Equazione di Schrödinger (1926): permette di calcolare la probabilità di trovare l'e⁻ in un punto (attorno al nucleo) Funzione di stato _{Ψ(x; y; z)}; _{|Ψ(x, y, z)|² probabilità di trovare l'e⁻ nel punto x, y, z (attorno al nucleo) ORBITALI: zone dello spazio attorno al nucleo ove c’è la probabilità di trovare gli e⁻. Orbitali annessi descritti da 3 numeri quantici:}

• n = numero quantico principale; = 1, 2, 3 _=> livello energetico

Proprietà periodiche

• EI: energia di ionizzazione

Energia necessaria per strappare un e- dall'atomo isolato

EI = ΔH dalla reazione EI(g) → E⁺ + e^-

Aumenta nel periodo da sinistra a destra, e nel gruppo dal basso verso l'alto.

• AE = affinità elettronica

Energia necessaria per strappare un e- dall'anione con carica -1

AE = ΔH dalla reazione EI^-(g) → EI(g) + e^-

Gli elementi a destra della tavola periodica hanno un'alta affinità elettronica.

• Raggio atomico = dimensione atomica di un elemento

Diminuisce nel periodo da sinistra verso destra, e nel gruppo dal basso verso l'alto.

• Legge i(raves)

I cationi sono più piccoli dell'atomo neutro, gli anioni sono più grandi dell'atomo neutro.

Ge (acqua/acido)

SO₃

₁O=S=O₁

in acqua

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

H₂SO₄ + 2H₂O → 2H₃O⁺ + SO₄^2-

acido solforoso

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

O= ═ O^- anidride carbonica

acido carbonico

acido osco

triplo legame ione complesso

composto dell'ene poco

n. legami

4

3

2

n. doppietti

0

1

2

geometria

tetraedrica

piramidale

angolare

esempi

CH₄

NH₃

H₂O

Legami semplici

10 = e = 01

10 : 8 = 0

C₂H₆ H---C---C---H

H H

C₂H₄ H---C==C---H

H H

C₂H₂ H---C≡≡C---H

μ≠0

s--->σ