Lezioni, Chimica

CHIMICA

GENERALITÀ

Scienza che studia la MATERIA

• MATERIA
  • SOSTANZA (ELEMENTI E COMPOSTI)
  • MISCELE

SOSTANZA:

• ELEMENTI: porzione di materia OMOGENEA formata da ATOMI della STESSA SPECIE

L'ATOMO è la più piccola parte di materia che conserva le caratteristiche STRUTTURALI, può essere definito l'elemento con cui entra a formare i COMPOSTI.

• COMPOSTI: formati da almeno 2 atomi di specie diverse

• MISCELE: miscugli di più elementi o composti
  • OMOGENEE
  • SOSPENSIONI
  • GROSSOLANE

Indice di complesso rapporto tra loro

Composti sono:

IONICI: formati da due ioni - FORMULA MINIMA

MOLECOLARI - FORMULA MOLECOLARE

(es. NaCl)

Una MOLECOLA è la più piccola parte che conserva le CARATTERISTICHE e meglio le PROPRIETÀ CHIMICHE e GRAN PARTE di quelle FISICHE, è capace di un'ESISTENZA LIBERA

A_Z

A = n° di massa = n° NEUTRONI + PROTONI

Z = n° ATOMICO = n° di PROTONI

ISOTOPI hanno uguale Z ma diverso A

MASSA ATOMICA o MOLECOLARE = m_a o m_m = m in Kg o u

Es. m_a(O) = 16 u

MASSA ATOMICA RELATIVA (o MOLECOLARE) = PESO ATOMICO (o MOLARE) È ADIMENSIONALE

A_r o M_r

Es. A_r (O) = 16

IL PESO ATOMICO è una media che è la MEDIA degli ISOTOPI

IL PESO MOLECOLARE è dato dalla SOMMA dei PESI ATOMICI degli ATOMI che compongono l’elemento

Per gli IONI si parla di PESO FORMULA

m = quantità chimica di sostanza e si misura in mol

Una MOLE è la quantità di sostanza che contiene N_A = 6.023 · 10²³ elementi

La MASSA MOLARE (M) di una sostanza è la MASSA di una MOLE e si misura in g·mol^-1

m = ^{m (g)}⁄_{M (g·mol^-1)} = mol

e M_O2 = 32 g·mol^-1

MODELLO ATOMICO e CONFIGURAZIONE ELETTRONICA:

PRINCIPIO di INDETERMINAZIONE di HEISENBERG = NON si può conoscere con esattezza sia la POSIZIONE che la VELOCITÀ degli elettroni

ORBITALE è una funzione d’onda, una regione di spazio in cui è più probabile incontrare un elettrone

ci sono diversi NUMERI QUANTICI che lo identificano:

n = n^o quantico principale = livello di energia

ci sono delle anomalie nelle variazioni della E_x, perché con ns² np⁶ perdono più facilmente l'elettrone rispetto a quelli con ns² np⁶ perché possano s.struttura più stabile e hanno EA.essere + il favorabile perché cresce ↓

– AFFINITA' ELETTRONICA:

viene definita come l'ENERGIA RICHIESTA per STRAPPARE un elem._–ad un ANIONE e farlo tornare NEUTRO o come l'ENERGIAemessa da un ATOMO dove LIBERARE per AGGIUNGERE un elem.^–

E_a = ¹/₂ → e^–

¹/₂ → E_EA = (E_{ha Eaa MAX})

E_a AUMENTA verso l'ALTO e verso la DESTRA

Electrons AUMENTO

- ELETTRONEGATIVITA':

misura la TENDENZA con cui un ATOMO ATTIRA verso di sé glielec. del LEGAME.

AUMENTA verso l'ALTO e DESTRA(F ha el. max = 4)

Electroneg. AUMENTO

- NUMERO di OSSIDAZIONE:

corrisponde a VALORE e SEGNO alla sua CARICA che HA o che può TEO. di ASSUMERE. E' un utensile didattico.

DIMINUISCE VERSO DESTRA.

LEGAMI

Per LEGAME CHIMICO s'intende una forza di attrazione che lega inmodo STABILE g.(?) ATOMI nelle molecole dei composti. Gli atomi:

• IONICO
• COVALENTE
• METALLICO

La formazione di questi legami comporta L'EMISSIONE di una NOTEVOLE QUANTITÀ diENERGIA e ENERGIA di LEGAME

LEGAMI FORTI

(per i più solo le INTERAZIONI DEBOLI)

Una domanda di questo tipo ossia mettere in ordine d'ebollizione.

In questo caso dobbiamo considerare le forze intermolecolari:

• Solidi ionici sono ultimi a bollire
• Poi subito prima sono quelli con legame a idrogeno
• Poi forze di Van der Waals che dipendono dal peso molecolare

Più è grande, più le forze sono forti, più la T.ebolizione è alta.

Stati della Materia:

Esistono gas, solidi, liquidi

• Gas non sono quelli disordinati
• PV=nrT=equazione di stato dei gas perfetti
• Legge di Dalton P=p1+p2+p3+pn
• Solidi possono essere ionici, covalenti, molecolari, metallici
• Liquidi hanno forze intermolecolari più forti dei gas
• Es. H2O è liquido, H2S è gas perché non ha legame idrogeno.

Soluzioni:

Sono una miscela di due o più elementi o composti:

• Soluto: minore quantità
• Solvente: maggiore quantità

Il rapporto tra i due varia fino a quando la soluzione è satura a quella temperatura.

La quantità di soluto presente rispetto al solvente si esprime con la concentrazione

che si può esprimere in diversi modi:

Chimici:

Molarità

M = moli soluto / Volume L^-1 = quantità di sostanza per litri di soluzione

Molalità

m = moli soluto / solvente mol.kg^-1 = quantità di sostanza per kg di solvente

Normalità

Eg:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

A: sono le SEMIREAZIONI

• OSSIDAZIONE = un atomo CEDE ELETTRONI, SI OSSIDA e permette all'altro di ridursi → è RIDUCENTE
• RIDUZIONE = un atomo ACQUISTA ELETTRONI, SI RIDUCE, permette all'altro di ossidarsi → è OSSIDANTE

Per BILANCIARE le REGOX bisogna:

1. Si scrive la reazione in forma IONICA e si individuano ossidante e riducente
2. Si conoscono le due SEMIREAZIONI e gli ELETTRONI persi o acquistati
3. BILANCIANO le CARICHE usando H⁺ in ambiente ACIDO e OH^- in ambiente BASICO
4. BILANCIANO le MASSE con H₂O e si BILANCIANO gli e^-
5. Si SOMMANO le due SEMIREAZIONI e se si SEMPLIFICANO

Es:

Fe_s + H₂SO₄ → Fe_sSO₄ + H₂

1. Fe_s + 2H⁺ → Fe_s²⁺ + H₂
2. Fe → Fe²⁺ + 2e^- OSSIDAZIONE → il Fe_s è RIDUCENTE
3. 2H⁺ + 2e^- → H₂ RIDUZIONE → H⁺ è OSSIDANTE
4. - sono già fatti -
5. Fe_s + 2H⁺ + 2e^- → Fe_s²⁺ + 2e^- + H₂ ⇒ Fe_s + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂

Es:

KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

1. KMnO₄^- + Fe_s²⁺ + H₂ → Fe³⁺ + Mn_s²⁺ + H₂O
2. Fe_s²⁺ → Fe_s³⁺ + e^- OSSIDAZIONE → Fe_s è RIDUCENTE
3. MnO₄^- + 5e^- → Mn_s²⁺ RIDUZIONE → Mn_s è OSSIDANTE

Acidi Deboli

... non cedono tutti i protoni → bisogna calcolare il pH!

1. CH₃COOH + H₂O ⇆ CH₃COO^- + H₃O⁺ pH / 3 cifre decimali
2. Ka = [CH₃COO^-][H₃O⁺] / [CH₃COOH] = 4.8 x 10^-5
3. Si fa la tabella delle variazioni!
• [CH₃COOH] [CH₃COO^-] [H₃O⁺]
• inizio Ca
• Δ -x +x +x
• E_p Ca-x x x
4. Si sostituisce: Ka = x x / Ca-x = x² / Ca

Poiché Ka = x² / Ca

5. Si ottiene x

x = √(Ka · Ca) = [H₃O⁺]

• Ese: [H₃O⁺] = √1,8 · 10^-5 · 10^-3 = √1,8 · 10^-8 = 10^-4 · √1,8
6. Si deduce il pH -> pH = -log [H₃O⁺]
• Ese: pH = -log 10^-4 · √1,8 = -log 10^-4 - log 1,8

Basi Deboli

... si segue lo stesso meccanismo degli acidi deboli ma si trova il pOH, e solo dopo ... cambio in pH.

[OH^-] = √Kb · Cb