Riassunto esame Chimica generale e inorganica, prof. Ferraroni, libro consigliato Introduzione alla chimica, Nivaldo J. Tro

Miscugli o miscele

Tipologie di miscugli

Miscuglio: non posso scrivere la formula chimica.

Miscugli eterogenei

• Minestrone
• Schiuma
• Nebbia
• Fumo
• Aerosol
• Emulsioni
• Sospensioni

Miscugli omogenei

Gas di scarico: miscela di gas diversi costituito da una sola fase (gassosa).

Esempi di miscugli

• Acqua di mare
• Olio di semi
• Sabbia
• Miscela di olio e acqua

● L’aria è una miscela gassosa composta per l’80% di azoto e per il 20% di ossigeno.

● La nebbia è una dispersione di un liquido in un gas.

Miscuglio: insieme di 2 o più sostanze, ciascuna delle quali mantiene inalterate le proprie caratteristiche; un miscuglio non ha una composizione costante.

Composti

Composti: posso scrivere la formula chimica.

Composti omogenei

• Cloruro di sodio (NaCl)
• Acido cloridrico (HCl)

Composto: un composto ha caratteristiche proprie che lo identificano e lo diversificano da tutti gli altri composti; la composizione degli elementi che formano il composto è costante e definita.

● Quale sostanza è un composto: ammoniaca o diamante? Ammoniaca (NH₃).

Soluzione

● Una soluzione è un miscuglio omogeneo di due o più sostanze.

● Una soluzione è formata da un solvente (la sostanza presente in maggior quantità) e da uno o più soluti (la sostanza presente in minor quantità).

● Se un ulteriore soluto viene aggiunto ad una soluzione satura accade che il soluto si deposita sul fondo della soluzione.

Esempi di soluzioni

• Acqua di mare
• Aria
• Aceto
• Vino
• Ottone
• Bronzo

● Quando si diluisce una soluzione, il numero di moli del solvente aumenta.

● Acqua e sabbia non è una soluzione.

● Una soluzione acquosa è un sistema omogeneo.

Modi in cui si esprime la concentrazione delle soluzioni

Solubilità

- Una soluzione è formata da un solvente (la sostanza presente in maggior quantità) e da uno o più soluti (la sostanza presente in minor quantità).

- La solubilità è la quantità massima di soluto che si può sciogliere in una determinata quantità di solvente.

• Se aggiungiamo del soluto ad una soluzione satura, il soluto non si scioglie ma rimane come corpo di fondo.
• La solubilità varia da sostanza a sostanza e dipende dalla natura del soluto e dalla natura del solvente.

Trasformazioni chimiche e fisiche

Trasformazioni chimiche

Varia la composizione chimica; trasformazioni irreversibili nelle quali si ha la formazione di nuove sostanze.

• La combustione di una sigaretta
• L’arrugginire del ferro
• La calcinazione
• La digestione degli alimenti
• La combustione del carbone

Trasformazioni fisiche

Non varia la composizione chimica; trasformazioni reversibili nelle quali non si ha la formazione di nuove sostanze.

• Fusione del ghiaccio

Cambiamenti di stato

Sublimazione: da solido a gas

Fusione: da solido a liquido, da ghiaccio ad acqua

Evaporazione: da liquido a gas, l’acqua che bolle evapora e diventa vapore

Condensazione: da gas a liquido, esempio: l’alito contro un vetro fa condensa

Ioni

Ioni: atomi con cariche elettriche.

Tipologie di ioni

Catione: ione positivo; atomo che ha perso uno o più elettroni.

Anione: ione negativo; atomo che ha acquistato uno o più elettroni.

● Un atomo che ha perso un elettrone rispetto al suo stato fondamentale è un catione.

● Uno ione Na⁺, rispetto ad un atomo di Na, ha lo stesso numero di massa (A).

● Uno ione K⁺, rispetto ad un atomo di K, ha lo stesso numero atomico (Z).

● In uno ione negativo il numero di protoni è minore del numero di elettroni, perché lo ione negativo (anione) ha acquistato uno o più elettroni.

● In uno ione positivo il numero di protoni è maggiore del numero di elettroni. Uno ione positivo (catione) è un atomo che ha perso uno o più elettroni.

● Gli elementi del gruppo 3 formano ioni con carica 3⁺.

Peso atomico o massa atomica

● La massa atomica di un elemento è la massa relativa rispetto all’atomo di C¹².

● L’unità di misura della massa atomica è l’unità di massa atomica.

● L’unità di massa atomica o u o uma = 1/12 della massa dell’isotopo C¹²; 1/12 della massa di un atomo di carbonio-12 (C¹²).

● Le masse di tutti gli altri atomi sono definite in rapporto a tale nuclide di riferimento.

- Massa atomica di Ag = 107,9 uma o u.

Massa molecolare e massa molare

Massa molecolare

• H₂O: 2 · 1 u + 16 u = 18 u
• Fe(OH)₃: 55 u + 3 (16 u + 1 u) = 106 u

Massa molare

● La mole è l’unità di misura della quantità di sostanza.

● La mole è la quantità di sostanza che contiene tante particelle elementari quanti sono gli atomi presenti in 12 grammi di carbonio-12 (C¹²).

● La mole è la quantità di sostanza che contiene 6,022 · 10²³ unità chimiche elementari.

• Au: 197 g/mol
• NH₃: 14 u + 3 · 1 u = 17 u = 17 g/mol

● 1 mol di CO₂ corrisponde a 44 g. Massa molecolare CO₂ = 44 uma, massa molare CO₂ = 44 g/mol.

Costante di Avogadro

● Il numero di Avogadro corrisponde al numero di particelle elementari presenti in una mole di sostanza.

N = costante o numero di Avogadro = 6,022 · 10²³ particelle/mol.

Una mole di qualsiasi sostanza contiene 6,022 · 10²³ particelle.

Numero di particelle = 6,022 · 10²³ · numero di moli.

● Quanti atomi ci sono in 2 moli di Mercurio?

2 mol · 6,022 · 10²³ particelle/mol = 1,204 · 10²⁴ atomi.

● 2 moli di ossigeno gassoso contengono 2N_a molecole di ossigeno.

Ossigeno gassoso = O₂, N_a = 2 mol · 6,022 · 10²³ = 2N_a.

Isotopi

Z = numero atomico = numero di protoni

A = numero di massa = numero di protoni + numero di neutroni

Elemento neutro: numero protoni = numero elettroni.

Isotopi: atomi con lo stesso numero atomico (Z) ma con diverso numero di massa (A); quindi hanno un numero diverso di neutroni.

Isotopi: atomi con uguale numero atomico e diverso numero di neutroni.

Ar A = 40, Z = 18, Numero neutroni = A – Z = 40 – 18 = 22.

Ca A = 40, Z = 20, Numero neutroni = 40-20 = 20.

- 2+ Numero protoni = 20, Numero elettroni = 20 – 2 = 18. Essendo un catione (ione positivo), ha perso 1 o più elettroni (in questo caso 2).

● Due isotopi sono caratterizzati dal non avere lo stesso numero di neutroni. Esempio: Cl ha 18 neutroni, Cl ha 20 neutroni con Z = 17.

● I due nuclidi H³ e He³ hanno in comune il numero di massa (A). A = 3.

Orbitali

- L’orbitale è la regione dello spazio dove è più probabile trovare un elettrone.

- L’orbitale è la regione dello spazio intorno al nucleo dove la probabilità di trovare un elettrone è massima.

- Ogni orbitale possiede una forma caratteristica e un certo livello energetico. La dimensione, la forma e l’orientamento di un orbitale sono descritti dai numeri quantici.

Numeri quantici

Numero quantico principale n indica il livello energetico e le dimensioni dell’orbitale.

- Il numero quantico principale n può assumere tutti i valori interi da 1 a infinito. n = 1, 2, 3, 4, …

- Numero massimo di elettroni per livello energetico 2 · n².

● Qual è il numero massimo di elettroni che possono occupare il livello quantico caratterizzato da n=2?

2 · n² = 2 · 4 = 8.

- Un orbitale contiene un numero di elettroni che dipende dal numero quantico principale n. Numero massimo di elettroni per livello = 2 · n².

Numero quantico secondario l indica la forma di un orbitale.

● Il numero quantico secondario l può assumere tutti i valori compresi tra zero e n-1.