Andrea Vittadini Dip. di Scienze Chimiche via Marzolo, 1. · Lezione 1 3 Oxtoby et al. “Chimica Moderna” Edises ed. Atkins & Jones. “Principi di Chimica” Zanichelli.Zanichelli

Lezione 1

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Andrea VittadiniDip. di Scienze Chimichevia Marzolo, 1.

Tel: 049 8275235

Email*: [email protected]

www: http://chimica.unipd.it/andrea.vittadini

*per favore, scrivere da [email protected]

Arrivo

Come si arriva al mio studio (uno dei modi possibili):

1. Si sale al primo piano del Seminario Chimico di via Marzolo 1 (P nella Fig. A) 2. Attraverso il secondo tunnel a sinistra (T2) si entra nel secondo piano del “quadrilatero”.3. Si segue il corridoio come nella Fig. A fino alle SCALE4. Si scende di un piano, si gira a destra e si segue il corridoio come nella Fig. B.

T2

Fig. A Quadrilatero - II piano Fig. B Quadrilatero - I piano

P

SCALE

T1

SCALE

x

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http://www.chimica.unipd.it/andrea.vittadini

Testi di riferimento:

Petrucci et al. “Chimica Generale” Piccin ed.

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Oxtoby et al. Oxtoby et al. ““Chimica ModernaChimica Moderna”” Edises ed.Edises ed.

Atkins & Jones. Atkins & Jones. ““Principi di ChimicaPrincipi di Chimica”” ZanichelliZanichelli.

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http://chemwiki.ucdavis.edu/http://chemwiki.ucdavis.edu/

SCOPO DEL CORSOSCOPO DEL CORSOATOMI E MOLECOLE

- Conoscere la struttura dell’atomo. - Comprendere le interazioni fra atomi e molecole: il legame chimico.- Conoscere il sistema periodico degli elementi- Dare un nome ai composti chimici (inorganici)- Scrivere la formula dei composti chimici (inorganici)- Prevedere la struttura e le proprietà molecolari in base alla formula chimica.

PROPRIETA’ CHIMICO-FISICHE DELLA MATERIA- Stati di aggregazione e trasformazioni fisiche della materia.- Leggi dei gas.- Proprietà delle soluzioni.

TRASFORMAZIONI CHIMICHE- Scrivere le equazioni chimiche;- Utilizzare il concetto di mole per fare previsioni quantitative;- Comprendere il concetto di equilibrio chimico e i fattori che lo governano.- Comprendere il concetto di velocità di reazione e i fattori che la influenzano

(Cinetica chimica).- Trasformazioni con trasferimento di elettroni (Elettrochimica)

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A. A. 2006/07 Esame di Chimica 1° anno 1° trimestre Appello del 29/08/2007

Nome e cognome _____ numero di matricola

PARTE 1: QUESTIONARIO (RISPONDERE SUL FOGLIO)

1. Quanti protoni ci sono in 208Pb?□ A 208 □ B 126 □ C 82 □ D 84

2. Quale dei seguenti elementi è un alogeno?□ A Bismuto □ B Berillio □ C Bromo □ D Boro

3. i. Scrivere la configurazione elettronica completa dei seguenti elementi:A Zolfo _____________________ B Potassio _____________________ii. Scrivere la configurazione elettronica utilizzando il simbolo del gas nobile opportuno: C Cloro _____________________ D Ferro _____________________

4. Dire in quale sequenza i seguenti legami sono in ordine di polarità crescente.□ A O-H, C-H, N-H, F-H□ B N-H, C-H, O-H, F-H □ C C-H, N-H, O-H, F-H □ D F-H, O-H, N-H, C-H

5. Scegliere la descrizione più appropriata per il doppio legame del’etene (H2C=CH2)□ A Si tratta di due legami “sigma” paralleli. □ B Si tratta di due legami “pi greco” fra loro perpendicolari.□ C Si tratta di un legame centrale “pi greco” con due legami “sigma” laterali.□ D Si tratta di un legame “sigma” e di uno “pi greco”.

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6. Scrivere i nomi dei seguenti composti.

HClO _________________ NH3 _________________ KClO4 _________________ Fe2S3 _________________

7. Scrivere le formule dei seguenti composti:

acido nitrico _____________ pentossido di dicloro _____________ acido perclorico _____________ cloruro di rame (II) _____________

PARTE 2: ESERCIZI DA SVOLGERE PER ESTESO

8. Prevedere sulla base della teoria dell’orbitale molecolare quale sarà la specie più stabile (cioè con il legame chimico più forte) tra gli ioni molecolari O2

+ e O2

−

9. La sequente reazione avviene in soluzione acquosa basica:[Fe(CN)6]3− + Cr2O3 [Fe(CN)6]4− + CrO4

2−

Scrivere l’equazione bilanciata usando il metodo delle semireazioni.

10. a) bilanciare la seguente reazione:H2S + O2 H2O + SO2

b) Se 4L di H2S vengono fatti reagire con 10L di O2 a T e P costanti, in condizioni in cui tutte le sostanze coinvolte sono gassose, quale sarà il volume finale della miscela gassosa?

11. Da dati tabulati, si sa che per un dato processo chimico ΔH° = 40.63 kJ/mol, ΔS° = 108.8 J/mol·K.Prevedere se il processo sarà spontaneo a 27 °C.

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La Chimica è la scienza che studia la materiadell’universo, ed in particolare la sua composizione, le sue proprietà e le sue trasformazioni

Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Cambiamento fisico: lCambiamento fisico: l’’identitidentitàà èè conservataconservata

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Cambiamento chimico: lCambiamento chimico: l’’identitidentitàà cambiacambia

ΔΔ fisico vs. fisico vs. ΔΔ chimicochimico

Tagliare la carta

Sciogliere zucchero

Sbattere un uovo

Bollire l’acqua

Rompere un vetro

Bruciare la cartaBruciare la carta

Scaldare zuccheroScaldare zucchero

Bollire un uovoBollire un uovo

Elettrolizzare acquaElettrolizzare acqua

Drogare un vetroDrogare un vetro

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FIGURA 1-3 Classificazione schematica della materia


Sostanze, elementi, composti, Sostanze, elementi, composti, & miscele& miscele

La chimica modernaLa chimica moderna

Robert Boyle Robert Boyle “The Sceptical Chymist” ((16611661))Compie numerosi esperimenti sui gas, elabora una definizione operativa di elemento, rispolvera le teorie atomistiche

Antoine LavoisierAntoine Lavoisier“Traité élémentaire de chimie” ((17891789))

John DaltonJohn Dalton“A New System of Chemical Philosophy” (1808)

Teoria atomica e nuova definizione di elementoTeoria atomica e nuova definizione di elemento

Considerato il padre della chimica moderna(Legge di conservazione della massaLegge di conservazione della massa)

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Legge di conservazione della massaLegge di conservazione della massa(di Lavoisier)(di Lavoisier)

A1 + A2 + A3 + … ⇒ B1 + B2 + B3 + …

∑∑ =j

ji

i )(m)(m BA

La massa delle sostanze che si formano in una reazione chimica è uguale alla massa delle sostanze che partecipano alla reazione

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John DaltonJohn Dalton

Nuova definizione di elemento:

Gli elementi sono fatti di atomi, che sono indistruttibili (⇒ conservazione della massa), e identici per lo stesso elemento.

I composti secondo DaltonI composti secondo Dalton

I composti sono fatti di atomi diversi combinati fra loro in rapporti fissi.

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I composti secondo DaltonI composti secondo Dalton

I composti sono fatti di atomi combinati fra loro in rapporti fissi.

Moderni “modelli molecolari” dell’ossido e biossido di carbonio

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Miscroscopio a effetto tunnel (STM)

1808

Dalton Binnig Rohrer

1981Premio Nobel Fisica, 1986

I simboli degli elementiI simboli degli elementi

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E poi ??E poi ??

L’esistenza degli atomi sembra ragionevole, ma…

Cosa sono gli atomi?Come si legano tra loro?Hanno una struttura interna?

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La maggior parte della massa e tutta la carica positiva dell’atomo sono concentrate in una parte molto ristretta dell’atomo detta nucleo, di

dimensioni ∼∼1010--1515 mm

1) L1) L’’atomo atomo èè piccolo piccolo ((∼∼1010--1010 m = 1 m = 1 ÅÅ))

2) L2) L’’atomo atomo èè vuoto!vuoto!

I costituenti dellI costituenti dell’’atomoatomo

Particella Massa carica

e- elettrone 9.109x10-31 kg - 1.602x10 -19 C

p+ protone 1.673x10-27 kg + 1.602x10-19 C

n neutrone 1.675x10-27 kg 0

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Elementi e particelleElementi e particelle

ZZ XX• X simbolo dell’elemento• Z numero atomico = n. di protoni (determina l’identità).

Elemento: è costituito da atomi con lo stesso Z

Un elemento èdeterminato dal numero

dei suoi protoni(Moseley, 1913)


ZZAA XX

• X simbolo dell’elemento• Z numero atomico = n. di protoni (determina l’identità).• A numero di massa = n. di protoni + n. di neutroni (=n. “nucleoni”)

Elemento: è costituito da atomi con lo stesso Z

Atomi con lo stesso Z ma diverso A si chiamano isotopi dell’elemento.



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ZZAA XX chgchg

• X simbolo dell’elemento• Z numero atomico = n. di protoni (determina l’identità).• A numero di massa = n. di protoni + n. di neutroni (=n. “nucleoni”)•chg carica dell’atomo = n. protoni – n. elettroni

La caratteristiche chimiche di un atomo (isotopo) cambiano profondamente modificando il numero dei suoi elettroni.



m (1 atomo AX )

m (1 atomo 12C)

UnitUnitàà di misura per la massadi misura per la massa

• Unità di massa atomica (u o Da o amu/uma)

= m (1 atomo 12C)

= 1.660538782(83) ×10−27 Kg

• Massa (isotopica) relativa di un isotopo AX:

M (AX) = 121

121

• Massa (isotopica) di un isotopo AX: la sua massa espressa in u.

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Come si contano gli atomi Come si contano gli atomi (e non solo!)(e non solo!)

• Numero di Avogadro:

NNA A ≈≈ 6.02214 1023 mol-1

= n. atomi in 12 g di 12C

• 1 NA di particelle è contenuta in “1 mole” (mol) di sostanza

1 mol = quantità di elemento la cui massa in g uguaglia numerica-mente la massa atomica

• “massa molare” di 12C: M(12C) = 12 g/mol

abbondanza massa relativafraz. isotopo isotopo

massa atomica relativa (Ar) di un elemento

Ar (X) = Somma ( x )

Ar(Hg) = 200.59 ⇒ M(Hg) = 200.59 g/mol

Miscele isotopiche naturaliMiscele isotopiche naturali

0.14

6%

10.0

2 %

16.8

4 %

23.1

3 %

13.2

2 %

29.8

0 %

6.85

%

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FIGURA 2-16 Tavola periodica degli elementi


FIGURA 2-16 Tavola periodica degli elementi


ZAr

Numero atomico

Massa atomica

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