Riassunto esame Chimica I, prof. Gerbarldi

2017

Appunti di chimica

POLITECNICO DI TORINO

STEFANO ROSSO

Stefano Rosso – 2017/2018

©

Sommario

1. La mole ...................................................................................................................................................... 5

1.1 Simboli e formule .................................................................................................................................... 5

1.2 La massa atomica..................................................................................................................................... 5

1.3 La mole .................................................................................................................................................... 5

2 L’atomo ........................................................................................................................................................... 6

2.1 Teoria atomica di Dalton ......................................................................................................................... 6

2.2 La scoperta dell’elettrone, l’esperimento di Thomson ........................................................................... 6

2.3 La scoperta dei protoni e il nucleo atomico ............................................................................................ 6

2.4 La scoperta del neutrone ......................................................................................................................... 7

2.5 La struttura dell’atomo ............................................................................................................................ 7

2.6 La luce e la sua natura ............................................................................................................................. 7

2.7 La quantizzazione dei livelli di energia .................................................................................................... 7

2.8 L’atomo di Bhor ....................................................................................................................................... 8

2.9 Il modello di Bhor-Sommerfeld ............................................................................................................... 8

3 L’atomo quantistico ........................................................................................................................................ 9

3.1 Limiti del modello di Bhor-Sommerfeld .................................................................................................. 9

3.2 Ipotesi di De Broglie ................................................................................................................................. 9

3.3 Principio di indeterminazione.................................................................................................................. 9

3.4 L’equazione di Scrödinger ....................................................................................................................... 9

3.5 Numeri quantici e orbitali ........................................................................................................................ 9

3.5.1 Orbitale di tipo s ............................................................................................................................. 10

3.5.2 Orbitale tipo p ................................................................................................................................. 10

3.5.3 Orbitali tipo d e orbitali tipo f ......................................................................................................... 10

4 Configurazione elettronica ........................................................................................................................... 11

4.1 Atomi polielettronici .............................................................................................................................. 11

4.2 Configurazione elettronica .................................................................................................................... 11

5 Tavola periodica............................................................................................................................................ 12

5.1 Caratteristiche della tavola periodica .................................................................................................... 12

5.2 Proprieta’ periodiche degli elementi ..................................................................................................... 12

6 Reazioni redox .............................................................................................................................................. 13

6.1 Ossidazione ............................................................................................................................................ 13

6.2 Riduzione ............................................................................................................................................... 13

6.3 Bilanciamento ........................................................................................................................................ 13

1

Pag. 6.4 Dismutazioni .......................................................................................................................................... 13

Stefano Rosso – 2017/2018

© 6.5 Regole pratiche ...................................................................................................................................... 13

7 Legame chimico ............................................................................................................................................ 14

7.1 Tipi di legame chimico ........................................................................................................................... 14

7.2 Energia di legame e regola dell’ottetto ................................................................................................. 14

7.3 Legame ionico ........................................................................................................................................ 14

7.3 Legame covalente .................................................................................................................................. 15

7.4 Strutture di Lewis .................................................................................................................................. 16

7.6 Legame metallico ................................................................................................................................... 16

7.7 Le forze di Van der Waals ...................................................................................................................... 16

7.8 Legame a idrogeno ................................................................................................................................ 17

7.9 Teoria del legame di Valenza VB ........................................................................................................... 17

7.10 Orbitali ibridi ........................................................................................................................................ 17

7.11 Geometria della molecola, Teoria VESPR ............................................................................................ 18

7.12 Teoria degli orbitali molecolari (MO) .................................................................................................. 18

8 I gas ............................................................................................................................................................... 20

8.1 Caratteristiche fisiche ............................................................................................................................ 20

8.2 Gas perfetto ........................................................................................................................................... 20

8.3 Leggi dei gas perfetti ............................................................................................................................. 20

8.4 Legge delle pressioni parziali di Dalton ................................................................................................. 21

8.5 Teoria cinetica dei gas ........................................................................................................................... 21

8.6 Gas reali ................................................................................................................................................. 21

9 Stato solido e liquido .................................................................................................................................... 22

9.1 Stato solido ............................................................................................................................................ 22

9.2 Solidi cristallini ....................................................................................................................................... 22

9.3 Solidi amorfi ........................................................................................................................................... 23

9.4 Solidi ionici, solidi metallici, solidi molecolari e solidi covalenti ........................................................... 23

9.5 Allotropia e polimorfismo ...................................................................................................................... 24

9.6 Stato liquido........................................................................................................................................... 24

9.7 La fase .................................................................................................................................................... 24

10 Soluzioni e proprietà colligative ................................................................................................................. 26

10.1 Soluzioni .............................................................................................................................................. 26

10.2 Proprietà colligative ............................................................................................................................. 27

11 Equilibrio chimico ....................................................................................................................................... 28

11.1 Equilibrio dinamico .............................................................................................................................. 28

11.2 Costante di equilibrio .......................................................................................................................... 28

2 11.3 Equilibrio eterogeneo .......................................................................................................................... 28

Pag. Stefano Rosso – 2017/2018

© 11.4 Previsione dell’andamento di una reazione ........................................................................................ 29

11.5 Perturbazioni dell’’equilibrio ............................................................................................................... 29

12 Acidi e basi .................................................................................................................................................. 30

12.1 Acidi e basi di Arrhenius ...................................................................................................................... 30

12.2 Acidi e basi di Bronsted-Lowry ............................................................................................................ 30

12.3 Acidi e basi secondo Lewis .................................................................................................................. 30

12.4 pH e pOH ............................................................................................................................................. 30

13 Solubilità ..................................................................................................................................................... 32

13.1 Equilibri di solubilità ............................................................................................................................ 32

14 Termochimica ............................................................................................................................................. 33

14.1 Sistema ................................................................................................................................................ 33

14.2 Principi della termodinamica ............................................................................................................... 33

14.2 ΔH di una reazione............................................................................................................................... 33

14.3 Spontaneità di una reazione chimica .................................................................................................. 33

15 Cinetica Chimica ......................................................................................................................................... 35

15.1 Velocità di reazione ............................................................................................................................. 35

15.2 Radioattività ........................................................................................................................................ 35

15.3 Velocità di reazione, dipendenze e energia ........................................................................................ 36

16 Elettrochimica ............................................................................................................................................. 37

16.1 Reazioni elettrochimiche ..................................................................................................................... 37

16.2 Celle voltaiche ..................................................................................................................................... 37

16.3 Potenziale ............................................................................................................................................ 37

16.4 Potenziali di riduzione standard e legge di Nest ................................................................................. 38

16.5 Elettrolisi .............................................................................................................................................. 38

17 Chimica organica ........................................................................................................................................ 39

17.1. Introduzione ....................................................................................................................................... 39

17.2. Nomenclatura organica ...................................................................................................................... 39

17.3. Isomeria .............................................................................................................................................. 39

17.4. Idrocarburi .......................................................................................................................................... 40

17.4.1. Alcani ........................................................................................................................................... 40

17.4.2 Cicloalcani ..................................................................................................................................... 40

17.4.3 Alcheni .......................................................................................................................................... 40

17.4.4 Alchini ........................................................................................................................................... 41

17.4.5 Idrocarburi aromatici .................................................................................................................... 41

17.5 Residuo e gruppo funzionale ............................................................................................................... 41

3 17.6 Alogenuri organici ................................................................................................................................ 41

Pag. Stefano Rosso – 2017/2018

© 17.7 Alcoli e fenoli ....................................................................................................................................... 42

17.8 Eteri ..................................................................................................................................................... 42

17.9 Aldeidi .................................................................................................................................................. 42

17.10 Chetoni .............................................................................................................................................. 42

17.11 Acidi carbossilici (Acidi organici)........................................................................................................ 43

17.12 Esteri .................................................................................................................................................. 43

17.13 Ammine ............................................................................................................................................. 43

17.14 Ammidi .............................................................................................................................................. 43

17.15 Polimeri .............................................................................................................................................. 44

4

Pag. Stefano Rosso – 2017/2018

© 1. La mole

1.1 Simboli e formule

Ad ogni sostanza corrisponde una formula chimica ma ad ogni stessa composizione atomica possono

corrispondere sostanze con proprieta’ chimiche molto differenti

Isomeri: sostanze aventi la medesima composizione atomica, ma natura e proprieta’ differenti

1.2 La massa atomica

Dalton compilo’ la prima tabella delle masse atomiche degli elementi, risultarono quasi tutte errate

12

La massa atomica e’ la massa relaitva di un atomo rispetto all’atomo di C, 1 uma corrisponde a 1/12 della

12

massa dell’atomo di C

La massa atomica di un elemento e’ la media ponderata delle masse atomiche dei suoi isotopi

1.3 La mole

Era necessario trovare una grandezza che potesse mettere in relazione gli atomi e le molecole con delle

misure che potessero essere misurate con una bila