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Concetti fondamentali di chimica

Sostanza

Una sostanza è una porzione omogenea di materia che presenta una composizione definita e costante, per la quale si può scrivere una formula.

Molecola

Una molecola è la più piccola quantità di sostanza che conserva le proprietà chimiche.

Formule chimiche

Le formule chimiche forniscono informazioni sulla proporzione tra i componenti. Esistono diversi tipi di formule:

• Minima: Rapporto minimo tra elementi del composto.
• Molecolare: Indica quali e quanti atomi sono presenti.
• Di struttura: Indica la disposizione degli atomi della molecola.

Peso molecolare e peso formula

Peso molecolare (PM): È la somma dei pesi degli elementi che formano la molecola; ad esempio, H+F=1,00797+18,9984=HF 20,00637.

Peso formula (PF): Per gli ioni; è la somma dei pesi atomici degli elementi che formano il composto; ad esempio, Na+Cl=22,99+35,45=NaCl 58,44.

Quantità delle sostanze e costante di Avogadro

La quantità delle sostanze che partecipano in una reazione è espressa in moli, che corrisponde alla quantità di sostanza pari a quella contenuta in 12 g di ¹²C.

Costante di Avogadro: Un volume di qualsiasi gas contiene un uguale numero di moli e molecole pari a 6,022142x10²³ particelle.

La massa di una mole corrisponde a un numero di grammi pari al peso atomico della sostanza. La formula per le moli è M = m/L.

Bilanciamento delle reazioni chimiche

Nel bilanciamento delle reazioni chimiche:

• H+O➝H₂O: L'unità minima coinvolta in una reazione è la molecola.
• 2H₂+O₂➝2H₂O: È necessario avere lo stesso numero di atomi da entrambi i lati della reazione e la stessa carica elettrica.
• Cl₂+e^-➝Cl^-: Si deve avere la stessa carica elettrica da entrambi i lati.
• Cl₂+2e^-➝2Cl^-

Un'equazione di reazione rappresenta una trasformazione chimica, evidenziando l'interazione tra atomi di un composto dal punto di vista quantitativo e qualitativo. Ad esempio, 2H₂+O₂➝2H₂O.

Legami chimici

I legami chimici sono interazioni tra atomi di un composto e possono essere di diversi tipi:

• Ionico: Interazioni tra ioni con carica opposta (elettrostatica).
• Covalente: Condivisione di uno o più elettroni tra più atomi.

Legame ionico

Il legame ionico si forma tra:

• Ioni positivi (cationi): Cedono facilmente elettroni e sono formati da elementi posti a sinistra nella tavola periodica. Ad esempio, Na: [Ne]3s¹ ➝ Na⁺: [Ne]
• Ioni negativi (anioni): Acquistano facilmente elettroni, formati da elementi posti a destra nella tavola periodica.

I cationi metallici tendono ad avere la configurazione esterna del gas nobile che precede. Ad esempio:

• Metalli del blocco D: Formano gli ioni perdendo gli elettroni (n+1)s prima dei D. Es. Fe:[Ar] 4s² 3d⁶ ➝ Fe²⁺:[Ar]3d⁶
• Metalli del blocco P: Formano gli ioni perdendo elettroni s e p; se presenti, gli elettroni d non sono persi. Es. Ga:[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹ ➝ Ga³⁺:[Ar] 3d¹⁰

Anioni monoatomici e ioni poliatomici

Gli anioni monoatomici tendono ad avere configurazione elettronica del gas nobile che segue. Ad esempio, O: 2s² 2p⁴ = O^2-: 2s² 2p⁶ = [Ne]

Nelle sostanze ioniche sono presenti anche ioni poliatomici, formati da più atomi legati da legami covalenti dotati di carica elettrica.