Chimica C3 (ebook)

Revisionato il 08/10/2026

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Manuale completo di chimica per la scuola superiore: Modelli atomici, Geometria molecolare, Composti chimici, Acidi e basi, Ossidoriduzioni, Cimica organica; 254 pagine con collegamenti a videolezioni e test interattivi

…continua

254 pagine

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Creative Commons BY

ISBN 9788896354568

Chimica C3

Chimica C

Autori

Anna La Guardia, Loredana Palumbo, Anna Rainone

Revisione del testo: Elisabetta Leonetti

Coordinamento editoriale: Antonio Bernardo

Immagini realizzate da Ginger Lab - www.gingerlab.it

www.matematicamente.it - info@matematicamente.it

Dicembre 2013

ISBN 9788896354568

Versione del 09/02/2014

Questo libro è rilasciato con licenza

Creative Commons BY

Chimica C3

Presentazione

Questo ebook fa parte di una collana di ebook con licenza Creative

Commons per la scuola. Il titolo Chimica C vuole indicare che il progetto è stato realizzato in modalità Collaborativa e con licenza da cui le tre “C” del titolo.

Creative Commons, Non vuole essere un trattato completo sull’argomento ma una sintesi sulla quale l’insegnante può basare la sua lezione, indicando poi altre fonti per gli approfondimenti. Lo studente può consultarlo come riferimento

In sostanza l’idea è stata

essenziale da cui partire per approfondire.

quella di indicare il nocciolo essenziale della disciplina, nocciolo largamente condiviso dagli insegnanti. La licenza Creative Commons scelta permette non solo di fruire liberamente l’ebook ma anche di modificarlo e personalizzarlo secondo le esigenze dell’insegnante e della classe. Chiunque può contribuire a migliorare questo ebook, segnalando integrazioni, modifiche e sviste al coordinatore del progetto antoniobernardo@matematicamente.it.

Chimica C3

Indice

1. La mole e i modelli atomici .............................................................. 10
1.1 La materia .................................................................................... 11
1.2 La mole ........................................................................................ 15
1.3 La teoria atomica .......................................................................... 18
1.4 Le particelle subatomiche............................................................ 20
1.5 I modelli atomici di Thomson e Rutherford ................................ 22
1.6 Il numero delle particelle negli atomi ......................................... 24
1.7 Gli isotopi .................................................................................... 25
1.8 La radioattività naturale .............................................................. 26
Approfondimenti ............................................................................... 28
2. Gli elettroni nell’atomo ..................................................................... 30
2.1 La natura ondulatoria della luce .................................................. 31
2.2 Quanti e fotoni, la natura corpuscolare della luce ....................... 32
2.3 Spettri di emissione e assorbimento ............................................ 33
2.4 Il modello atomico di Bohr ......................................................... 35
2.5 Energia di ionizzazione ............................................................... 36
2.6 Modello atomico a strati .............................................................. 36
Approfondimenti ............................................................................... 39
3. Atomo: modello ad orbitali ............................................................... 40
3.1 La duplice natura dell’elettrone................................................... 41
3.2 Il principio di indeterminazione di Heisenberg ........................... 41
3.3 L’orbitale atomico e i numeri quantici ........................................ 41
3.4 Il numero quantico di spin ........................................................... 43
3.5 La configurazione elettronica ...................................................... 44
3.6 Il riempimento degli orbitali (principio dell’Aufbau) ................. 45
4. Il sistema periodico degli elementi ................................................... 50
4.1 Dalla legge della periodicità alla tavola periodica ...................... 51
4.2 La tavola periodica moderna ....................................................... 51
4.3 Le proprietà periodiche ............................................................... 53
4.4 Il raggio atomico ......................................................................... 53
4.5 L’energia di ionizzazione ............................................................ 54
4.6 L’affinità elettronica .................................................................... 55
4.7 L’elettronegatività ....................................................................... 55
Approfondimenti ............................................................................... 57
5. I legami chimici ................................................................................ 58

Chimica C3

5.1 Il legame chimico ........................................................................ 59
5.2 La regola dell’ottetto ................................................................... 59
5.3 Il legame ionico ........................................................................... 61
5.4 Il legame covalente...................................................................... 61
5.5 Polarità del legame covalente ...................................................... 63
5.6 Il legame covalente dativo........................................................... 63
5.7 Risonanza .................................................................................... 64
5.8 Il legame metallico ...................................................................... 65
Approfondimenti ............................................................................... 66
6. Geometria molecolare e forze intermolecolari ................................. 67
6.1 Geometria molecolare: modello VSEPR..................................... 68
6.2 Molecole con coppie elettroniche condivise ............................... 68
6.3 Molecole con coppie elettroniche libere ..................................... 70
6.4 La teoria VSEPR per i legami multipli ....................................... 70
6.5 Teoria del legame di valenza ....................................................... 71
6.6 Orbitali ibridi ............................................................................... 73
6.7 Teoria degli orbitali molecolari ................................................... 74
6.8 Le forze intermolecolari .............................................................. 76
6.9 Forze dipolo-dipolo ..................................................................... 76
6.10 Forze di London ........................................................................ 77
6.11 Legame a idrogeno .................................................................... 78
Approfondimenti ............................................................................... 79
7. Solidi, liquidi e gas ........................................................................... 80
7.1 I solidi .......................................................................................... 81
7.2 I liquidi ........................................................................................ 82
7.3 Evaporazione ed ebollizione ....................................................... 84
7.4 I gas ............................................................................................. 84
8. Avvio della stechiometria delle soluzioni ......................................... 89
8.1 Miscele e soluzioni ...................................................................... 90
8.2 La concentrazione ....................................................................... 92
8.3 La solubilità ................................................................................. 94
9. Come e perché avvengono le reazioni chimiche............................... 95
9.1 Le reazioni chimiche ................................................................... 95
9.2 Fattori che influenzano la velocità di una reazione ..................... 96
9.3 Bilanciamento di una reazione chimica ...................................... 97
10. Classificazione e nomenclatura dei composti chimici .................. 100

Chimica C3

10.1 Valenza e numero di ossidazione ............................................ 101
10.2 Classificazione dei composti inorganici .................................. 102
10.3 Ossidi: composti binari con ossigeno ...................................... 102
10.4 Idruri e idracidi: composti binari con idrogeno ....................... 104
10.5 I composti ternari .................................................................... 106
11. Completamento della stechiometria delle soluzioni ..................... 112
11.1 Miscele omogenee: soluzioni .................................................. 112
11.2 Miscele eterogenee: miscugli .................................................. 112
11.3 Il ruolo dell’acqua (dissociazione e ionizzazione) .................. 113
11.4 Reazioni in soluzioni acquose: calcoli stechiometrici ............. 115
11.5 Reazioni in soluzione acquosa: equazioni ioniche .................. 115
11.6 Le proprietà colligative ........................................................... 115
11.7 Abbassamento della tensione di vapore .................................. 116
L’innalzamento ebullioscopico
11.8 ............................................... 116
11.9 L’abbassamento crioscopico ................................................... 117
11.10 Pressione osmotica ................................................................ 118
11.11 Proprietà colligative di soluzioni elettrolitiche ..................... 119
11.12 I colloidi ................................................................................ 120
12. Cinetica chimica............................................................................ 123
12.1 Come avviene una reazione chimica ....................................... 123
12.2 Velocità di reazione ................................................................. 123
12.3 Fattori che influenzano la velocità di reazione ........................ 125
12.4 Il ruolo dei catalizzatori........................................................... 126
12.5 La legge cinetica...................................................................... 127
12.6 L’andamento di una reazione: l’energia di attivazione ........... 129
12.7 Reazioni multistadio: gli stadi elementari ............................... 130
Approfondimenti ............................................................................. 131
13. Termodinamica ............................................................................. 132
13.1 Reazioni chimiche ed energia ................................................. 132
13.2 I sistemi ................................................................................... 132
13.3 Il lavoro in termodinamica ...................................................... 132
13.4 Il calore .................................................................................... 133
13.5 Il calore di formazione e calore di combustione ..................... 134
13.6 Il primo principio della termodinamica ................................... 135
13.7 Applicazione del primo principio della termodinamica .......... 136
13.8 Entalpia di formazione ed entalpia di reazione ....................... 137

Chimica C3

13.9 La legge di Hess ...................................................................... 138
13.10 L’entalpia di legame .............................................................. 139
Approfondimenti ............................................................................. 140
14. Il secondo principio della termodinamica ..................................... 141
14.1 Spontaneità ed entalpia............................................................ 141
14.2 Entropia e disordine .................................................................. 141
14.3 L’interpretazione molecolare dell’entropia ............................... 142
14.4 Energia libera ............................................................................ 143
Approfondimenti ............................................................................. 145
15. Equilibri ........................................................................................ 146
15.1 L’equilibrio chimico ................................................................ 146
15.2 Costante di equilibrio .............................................................. 148
15.3 Equilibri eterogenei ................................................................. 149
15.4 Il principio di Le Chatelier ...................................................... 149
15.5 Gli equilibri di solubilità ......................................................... 150
15.6 Variazione della solubilità: effetto dello ione comune............ 151
Approfondimenti ............................................................................. 152
16. Acidi e basi ................................................................................... 153
16.1 Proprietà degli acidi e delle basi ............................................. 153
16.2 Acidi e basi secondo Arrhenius ............................................... 153
16.3 Acidi e basi secondo Brönsted e Lowry .................................. 154
16.4 Acidi e basi secondo Lewis ..................................................... 155
16.5 Autoprotolisi dell’acqua .......................................................... 157
16.6 Soluzioni neutre, acide e basiche ............................................ 158
16.7 Il pH......................................................................................... 158
16.8 Misura e importanza del pH .................................................... 159
Approfondimenti ............................................................................. 161
17. Reazioni acido-base ...................................................................... 162
17.1 Acidi forti e acidi deboli.......................................................... 162
17.2 Acidi poliprotici ...................................................................... 163
17.3 Basi forti e basi deboli ............................................................. 163
17.4 Acidi e basi: calcolo del pH .................................................... 164
17.5 Il pH della soluzione di un sale ............................................... 167
17.6 Le soluzioni tampone .............................................................. 168
17.7 Calcolo del pH delle soluzioni tampone ................................. 169
17.8 La titolazione ........................................................................... 170

Chimica C3

18. Le ossidoriduzioni ......................................................................... 173
18.1 Ossidazione e riduzione .......................................................... 173
18.2 Ossidante e riducente .............................................................. 174
18.3 Il numero di ossidazione ......................................................... 175
18.4 Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione ................... 175
19. Avvio alla chimica organica .......................................................... 184
19.1 La chimica organica ................................................................ 184
19.2 I legami del carbonio nei suoi composti ................................. 184
19.3 Catene carboniose e classificazione degli atomi di carbonio .. 187
19.4 Le diverse tipologie di formule in chimica organica............... 188
19.5 Isomeria ................................................................................... 190
19.6 Configurazione assoluta e proiezioni di Fischer ..................... 192
20. Idrocarburi...................................................................................... 194
20.1 Idrocarburi ............................................................................... 194
20.2 Alcani ...................................................................................... 195
20.3 Radicale alchilico .................................................................... 195
20.4 Proprietà fisiche degli alcani ................................................... 197
20.5 Proprietà chimiche degli alcani ............................................... 198
20.6 Preparazione degli alcani ........................................................ 198
20.7 I cicloalcani ............................................................................. 199
21. Idrocarburi insaturi......................................................................... 202
21.1 Alcheni .................................................................................... 202
21.2 Proprietà chimiche e fisiche degli alcheni............................... 202
21.3 Isomeria geometrica degli alcheni (cis-trans) ......................... 204
21.4 Preparazione degli alcheni ...................................................... 205
21.5 Polieni...................................................................................... 205
21.6 Alchini ..................................................................................... 206
21.7 Proprietà chimiche e fisiche degli alchini ............................... 206
22. Idrocarburi aromatici ..................................................................... 208
22.1 Il benzene ................................................................................ 208
22.2 Nomenclatura degli idrocarburi aromatici .............................. 209
22.3 Proprietà chimiche e fisiche dei composti aromatici .............. 210
23. Le diverse classi di composti organici ........................................... 214
23.1 I gruppi funzionali ................................................................... 214
23.2 Alogenoderivati ....................................................................... 215
23.3 Proprietà degli alogenoderivati ............................................... 215

Chimica C3

23.4 Alcoli ....................................................................................... 216

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