Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE Facoltà di Scienze

ChimicaChimicaGenerale Generale ChimicaChimica

Generale Generale

Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILEÀ DI PROTEZIONE CIVILE

Facoltà di Scienze Matematiche Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e NaturaliFisiche e Naturali

Università degli Studi di PerugiaUniversità degli Studi di Perugia


Prof.ssa Nadia BalucaniDipartimento di Chimica – Università degli Studi di

Perugia

tel.: 075 585 5513 fax: 075 585 5606

email: [email protected]

URL: http://www.chm.unipg.it/chimgen/mb/exp3/nadia.html

http://it.geocities.com/nbalucani/foligno/index.html

PRESTO DISPONIBILE SU: http://estudium.unipg.it

mailto:[email protected]

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http://it.geocities.com/nbalucani/foligno/index.html

scienza che studia la composizione delle varie sostanze costituenti la materia e le trasformazioni che tali sostanze possono subire

CHIMICA


- cottura di un alimento- respirazione, visione- uso di detergenti- ricarica della batteria di un telefono cellulare

La chimica di tutti i giorni

La chimica nella Protezione Civile

RISCHIO CHIMICORISCHIO CHIMICORISCHIO CHIMICORISCHIO CHIMICO


Nella notte tra il 2 e il 3 Nella notte tra il 2 e il 3 dicembre 1984, nello dicembre 1984, nello stabilimento della Union stabilimento della Union Carbide a Bhopal, in India, Carbide a Bhopal, in India, dove veniva prodotto un dove veniva prodotto un insetticida per uso agricolo, insetticida per uso agricolo, si ebbe un rilascio all’aria di si ebbe un rilascio all’aria di metil-isocianato: CHmetil-isocianato: CH33NCONCO

Il disastro di BhopalIl disastro di Bhopal

Delle 520.000 persone che furono Delle 520.000 persone che furono esposte al gas tossico, circa 30.000 esposte al gas tossico, circa 30.000 morirono subito o dopo poco tempo, morirono subito o dopo poco tempo, mentre poco meno di 200.000 sono mentre poco meno di 200.000 sono state affette da serie malattie croniche.state affette da serie malattie croniche.

La reazione chimica che la fabbrica della UNION CARBIDE di La reazione chimica che la fabbrica della UNION CARBIDE di Bhopal doveva eseguire era tra Bhopal doveva eseguire era tra 1-naftolo, fosgene, COCl1-naftolo, fosgene, COCl22, e metil-isocianato, CH, e metil-isocianato, CH33NCO. In NCO. In

questo modo si produceva il Carbaryl, detto SEVINquesto modo si produceva il Carbaryl, detto SEVIN®®, un , un pesticida molto potente.pesticida molto potente.A causa di un guasto ad un contenitore, 27 tonnellate di A causa di un guasto ad un contenitore, 27 tonnellate di metil-isocianato furono rilasciate nell’atmosferametil-isocianato furono rilasciate nell’atmosfera..

Carbaryl:1-Naphthyl N-methylcarbamate

C12H11NO2

L’incidente di SevesoL’incidente di SevesoNel 1976, a Seveso, nell’azienda chimica Nel 1976, a Seveso, nell’azienda chimica ICMESAICMESA (di proprietà della ditta Givaudan, (di proprietà della ditta Givaudan, gruppo Hoffmann-La Roche) veniva gruppo Hoffmann-La Roche) veniva prodotto l’esaclorofene, composto chimico prodotto l’esaclorofene, composto chimico abbastanza innocuo, usato nell’industria abbastanza innocuo, usato nell’industria cosmetica (è essenzialmente un battericida, cosmetica (è essenzialmente un battericida, cioè un disinfettante).cioè un disinfettante).

esaclorofeneesaclorofene

Sabato 10 luglio 1976, alle ore 12,37 dal reattore B fuoriesce una nube che il Sabato 10 luglio 1976, alle ore 12,37 dal reattore B fuoriesce una nube che il vento propaga velocemente sul territorio circostante, densamente abitato. Già il vento propaga velocemente sul territorio circostante, densamente abitato. Già il 14 luglio gli effetti dell’esposizione alla nube cominciano ad essere avvertiti dalla 14 luglio gli effetti dell’esposizione alla nube cominciano ad essere avvertiti dalla popolazione: si segnalano casi di intossicazione, seguiti da ricoveri di emergenza e popolazione: si segnalano casi di intossicazione, seguiti da ricoveri di emergenza e dalla moria di molti animali.dalla moria di molti animali.

Il 20 luglio, nei laboratori dello stabilimento Givaudan di Zurigo si riesce ad Il 20 luglio, nei laboratori dello stabilimento Givaudan di Zurigo si riesce ad identificare la sostanza chimica fuoriuscita con l’incidente: si tratta di TCDD identificare la sostanza chimica fuoriuscita con l’incidente: si tratta di TCDD (2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina), una sostanza chimica altamente (2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina), una sostanza chimica altamente tossica e cancerogena, capace di provocare innumerevoli disturbi alla tossica e cancerogena, capace di provocare innumerevoli disturbi alla natura ed all’uomo.natura ed all’uomo.

Passano altri quattro giorni prima che finalmente si decida, il 24 Passano altri quattro giorni prima che finalmente si decida, il 24 luglio, di evacuare un’area di quindici ettari, che viene cinta con luglio, di evacuare un’area di quindici ettari, che viene cinta con reticolati, militarizzata e suddivisa in tre zone a seconda del grado reticolati, militarizzata e suddivisa in tre zone a seconda del grado di tossicità raggiunto. Il 25 luglio, settecento persone vengono di tossicità raggiunto. Il 25 luglio, settecento persone vengono fatte sfollare, mentre l’allarme si estende anche ad altri undici fatte sfollare, mentre l’allarme si estende anche ad altri undici comuni limitrofi.comuni limitrofi.

Successivamente, l’ICMESA verrà demolita, insieme alle abitazioni Successivamente, l’ICMESA verrà demolita, insieme alle abitazioni della zona più contaminata. Tonnellate di terreno inquinato dalla della zona più contaminata. Tonnellate di terreno inquinato dalla diossina verranno inoltre rimosse, all’interno di un processo di diossina verranno inoltre rimosse, all’interno di un processo di bonifica delle aree colpite.bonifica delle aree colpite.

La sostanza fuoruscita non era quella in produzione!

La sostanza fuoruscita non era quella in produzione!

Aziende sottoposte a Rapporto di sicurezzaAziende sottoposte a NotificaAziende sottoposte art. 5 comma 3

La diossina rilasciata dalla ICMESA di Seveso non era un composto La diossina rilasciata dalla ICMESA di Seveso non era un composto utilizzato nell’impianto, ma era stata prodotta accidentalmente come utilizzato nell’impianto, ma era stata prodotta accidentalmente come composto secondario ed emesso dall’impianto per il guasto ad una composto secondario ed emesso dall’impianto per il guasto ad una valvola di sicurezza.valvola di sicurezza.

A seguito dell’incidente, la A seguito dell’incidente, la Comunità Europea emanò una Comunità Europea emanò una direttiva che in Italia fu recepita dal direttiva che in Italia fu recepita dal DPR 175/88, dal DPCM 31/3/89, DPR 175/88, dal DPCM 31/3/89, decreti che poi furono in seguito decreti che poi furono in seguito modificati dalla legge 334/99. In modificati dalla legge 334/99. In base a tale legge gli organismi base a tale legge gli organismi regionali debbono tenere sotto regionali debbono tenere sotto osservazione certe aziende che osservazione certe aziende che possono cpossono ceedere dere sostanze chimiche sostanze chimiche pericolose all’ambiente.pericolose all’ambiente.

Molte industrie ‘non chimiche’ usano composti chimici potenzialmente pericolosi …

Molte industrie ‘non chimiche’ usano composti chimici potenzialmente pericolosi …

Oleificio umbro vuole 35 milioni dai parenti di 4 operai"L'incidente è stato causato dalla loro imperizia”Morirono bruciati in fabbrica, l'azienda chiede i danni ai familiariIl gravissimo incidente, due anni fa a Campello sul ClitunnoL'accusa: "Usarono il saldatore che era vietato per fare più in fretta"

SPOLETO - Quattro operai morti sul lavoro ed un'azienda che, a distanza di oltre due anni dal drammatico incidente, chiede ai parenti delle vittime, e all'unico superstite, trentacinque milioni di euro, come risarcimento danni. …. L'atto legale porta la firma dell'amministratore delegato della società, Giorgio Del Papa, indagato dal giorno seguente la tragedia. Le accuse per il manager sono di disastro colposo con l'aggravante "della colpa con previsione dell'evento", violazione delle norme sulla sicurezza (tra cui l'omissione dolosa dei mezzi di prevenzione) e omicidio colposo plurimo. Secondo la procura di Spoleto, Del Papa sapeva che c'era gas esplosivo (del tipo esano, molto pericoloso) nei silos saltati in aria. E proprio quel gas, per la procura, è la causa di tutto. Per Del Papa, invece, la colpa dell'incidente è da attribuire agli operai. I quattro, lavoravano per conto di una piccola ditta, che aveva l'appalto per lavori di manutenzione di questo colosso europeo della raffinazione dei prodotti vegetali. Secondo l'azienda, gli operai che quel giorno stavano lavorando all'installazione di una passerella per collegare due silos, avrebbero dovuto sapere che le fiamme ossidriche non potevano essere utilizzate in quell'intervento. E proprio l'uso di un saldatore sarebbe stata la causa, per la difesa, dello scoppio del silos. I quattro saltarono in aria. Dilaniati e carbonizzati. Una tragedia che nel novembre del 2006 scosse l'opinione pubblica, è poi divenuta un vicenda giudiziaria a colpi di perizie….. Dall'altra una perizia richiesta dall'azienda al tribunale civile, e affidata ad un consulente locale che riscontra come causa dell'incidente l'uso del saldatore. In quest'ultima perizia si sostiene che pur in presenza del gas esplosivo, se non ci fosse stato l'innesco della fiamma, lo scoppio non si sarebbe mai prodotto. Un errore, scrive il perito, commesso dagli operai "per fretta e stanchezza".

da La Repubblica (30 giugno 2008)

Fulminato dalle esalazioni di acido solforico il primo lavoratore, forse senza autorespiratore. Vittime anche i compagni scesi per aiutarlo. Un quinto in gravi condizioni

Molfetta, strage in un'autocisternaQuattro operai morti intossicati

La dinamica dell’incidente. Il comandante provinciale dei vigili del fuoco, Giovanni Micunco, ha ricostruito la dinamica dell'incidente. Una pompa d'acqua stava lavando l'interno della cisterna. Un primo operaio si è affacciato dal passo d'uomo per accertarsi come stava andando il lavoro. Investito da un'esalazione letale di acido solforico sprigionato dalla reazione zolfo e acqua, l'operaio è caduto nella cisterna. L'autista del veicolo e un altro operaio non hanno perso tempo e si sono calati nel tentativo di soccorrere il compagno di lavoro ma anche loro sono stati vittime dell'acido solforico. Qualcuno ha chiamato il titolare dell'azienda che era a casa e lui, mentre ancora in auto correva verso il capannone, ha telefonato al 118. Ma quando sono arrivati i pompieri, anche Vincenzo Altomare era disteso sul fondo dell'autocisterna.

3 marzo 2008

3 agosto 2008, conclusione dell’indagine: Sono stati i vapori di acido solfidrico la causa della morte a catena dei quattro operai e del titolare della Truck, calatisi nella cisterna uno dopo l'altro nel tentativo di soccorrersi a vicenda. L'inchiesta ha stabilito che l'intossicazione mortale per i cinque lavoratori è avvenuta per l'acido solfidrico, sostanza molto tossica e letale che si sprigiona, per un processo chimico, quando cisterne che contengono zolfo allo stato liquido vengono svuotate. I residui di zolfo a contatto con l'aria hanno una reazione chimica che produce vapori dell'acido solfidrico.

???? forse ci si riferisce alla reazione con il vapore acqueo

ma non c’è solo il rischio ma non c’è solo il rischio dovuto agli impianti… dovuto agli impianti…

rischio associato al rischio associato al TRASPORTO di composti TRASPORTO di composti chimici di grande utilizzo nei chimici di grande utilizzo nei processi industrialiprocessi industriali

Es. acido solforico, H2SO4

ammoniaca, NH3

acido cloridrico

nitrati di vario tipo, fosfati

Nessun superstite, camion trasportava ammoniacaMessico: bus contro tir, 38 morti

(ANSA) - CITTA' DEL MESSICO, 17 NOV 00 - Una cisterna carica di ammoniaca si e' scontrata con un autobus passeggeri in Messico, causando la morte di 38 persone. L'incidente e' avvenuto nella regione di Sinaloa, nel Nord-Ovest del Paese. I freni della cisterna non avrebbero funzionato e l'automezzo si sarebbe scontrato con l'autobus, finito poi in uno strapiombo profondo una ventina di metri. Tutti i viaggiatori a bordo dell'autobus sono morti, alcuni per l'impatto altri per le esalazioni. © Ansa

23 aprile 2004

PECHINO - La Corea del Nord chiede aiuto alla Croce Rossa. Dalla Cina sono già partiti alcuni convogli che stanno raggiungendo il confine tra Cina e Corea del Nord dove ieri, nei pressi della città di Ryongchong, due treni carichi di prodotti petroliferi sono esposi mentre transitavano sui binari. Una fuga di nitrato di ammonio sarebbe all'origine dell'esplosione. Il bilancio, tra morti e feriti, è fermo a tremila persone, ma non c'è ancora nulla di ufficiale.

17 luglio 2007: UCRAINA, DERAGLIA TRENO CARICO DI FOSFOROKIEV - Una ventina di persone sono rimaste intossicate e oltre 800 sono state evacuate in seguito al deragliamento e all'incendio in Ucraina di un treno merci diretto in Polonia con un carico di fosforo giallo, che ha fatto scattare un allarme chimico nel distretto di Busk, nella regione occidentale di Leopoli. Il fosforo giallo, utilizzato per la fertilizzazione, è ritenuto una sostanza tossica di prima categoria e può avere effetti letali in una concentrazione di un decimo di grammo. La sostanza, che si incendia facilmente producendo un gas tossico, intacca le ossa umane e il cervello e può produrre necrosi del fegato. Il treno merci, composto da 58 carri di cui 15 contenenti fosforo giallo, è deragliato per causa ancora da accertare tra Krasnoye e Ozhidov, mentre viaggiava da Dzhambul, in Kazakhstan, verso Kleksa, in Polonia. Fonte: ANSA.it

21 agosto 2008: AUTOCARRO SPOLETINO SI RIBALTA A MAGIONE, TRASPORTAVA SOSTANZE PERICOLOSE

E' terminato soltanto alle 4 di questa mattina il recupero dei serbatoi di pentafloruro di fosforo che facevano parte del carico perso da un autocarro partito da Spoleto ieri pomeriggio e diretto a Savona. L'assenza di pioggia e di corsi d'acqua nei pressi ha evitato, almeno apparentemente, l'inquinamento del terreno. Sono comunque ancora in corso le operazioni di bonifica della scarpata sottostante la strada, dove il mezzo pesante è finito in seguito all'incidente. I soccorritori hanno dovuto fare i conti con la delicata situazione che si è venuta a creare. Anche se l'incidente è avvenuto intorno alle 16, infatti, l'autocarro è stato recuperato soltanto un paio d'ore fa, con l'ausilio di due autogru. Proseguono invece - e continueranno presumibilmente per diverse ore ancora - le operazioni di messa in sicurezza della zona, recuperando i contenitori di pentafloruro di fosforo, ciascuno del peso di 20 kg. I vigili del fuoco del comando provinciale di Perugia, coordinati dal comandante Raffaele Ruggiero, sono intervenuti sul posto con diversi automezzi, tra cui l'apposito autofurgone che trasporta attrezzature specifiche per intervento in presenza di sostanze chimiche (Nucleare Biologico Chimico Radiologico). Da Spoleto è arrivato anche il personale dell'azienda preposto all'invio del pentafloruro di fosforo.

OBIETTIVI DEL CORSOQuesto corso ha una duplice finalità:

- Corso introduttivo ai concetti base della chimica (e quindi, in quanto tale, sarà propedeutico ad altri insegnamenti del corso di laurea, fra cui Chimica Organica, Biochimica, Chimica Ambientale, Igiene e Igiene Ambientale)

- Introduzione ad alcuni aspetti applicativi delle scienze chimiche, che spaziano dalla chimica della combustione alla chimica dei materiali da costruzione, dal rischio chimico all’inquinamento atmosferico, dal rischio radiochimico ai fenomeni della corrosione naturale


A corso terminato dovrai saper padroneggiare alcuni concetti di base della chimica (come ad esempio il legame chimico, l’equilibrio chimico, le reazioni acido/base, le reazioni redox) e saper descrivere in termini chimici alcuni fenomeni naturali o processi industriali e applicati.

Programma

I modulo: Struttura della materiaNomenclatura inorganica - Il nucleo ed elementi di radiochimica - Gli elettroni e le proprietà periodiche – Il legame chimico – Gli stati di aggregazione e i passaggi di stato – Le soluzioni e le loro proprietà – Termodinamica

II modulo: Reattività chimicaLe equazioni chimiche – L’equilibrio chimico in sistemi omogenei ed eterogenei – Gli equilibri acido-base – Le reazioni di ossidoriduzione – Elettrochimica – Cinetica chimica – Elementi di chimica inorganica – Brevi cenni sulla chimica del carbonio – Chimica dei materiali


Libro di testo consigliato

Chimica Generale e InorganicaBertani, Clemente, Depaoli et al.Casa Editrice Ambrosiana


+ Tavola Periodica pieghevole (ad esempio Edizioni Morelli)

+ fotocopie dei lucidi mostrate a lezione (distribuite in forma cartacea o elettronica a lezione; on-line per gli studenti lavoratori)

Modalità d’esame

- Esame scritto (quesiti chiusi a risposta multipla) + Esame oraleSia la prova scritta che quella orale vertono su tutto il programma e devono essere sostenuti nello stesso giorno.

Durante la prova scritta è possibile utilizzare la Tavola Periodica e una calcolatrice scientifica (e basta!)

-Per gli studenti del primo anno è prevista una prova di accertamento parziale sulla prima parte del programma (I modulo: Struttura della Materia). Chi supera la prima prova (votazione ≥ 15) può partecipare alla seconda prova di accertamento (II modulo: Reattività Chimica). Viene ammesso all’orale chi ha preso almeno 18 a una delle due prove e una votazione ≥ 15 nell’altra prova (esempio: con due 15 o due 16 non si è ammessi). Chi viene ammesso all’orale in questo modo deve sostenere l’orale entro la sessione di settembre.

I accertamento: fine novembre; II accertamento: fine gennaio


• CHIMICA: scienza che studia la composizione delle varie sostanze costituenti la materia e le trasformazioni che ciascuna sostanza può subire

• Materia: tutto ciò che esiste nell'universo, che occupa spazio e che è percepibile dai nostri sensi

• Sostanza: un dato tipo di materia caratterizzato da ben definite proprietà, la cui composizione è ben determinata e costante

• Energia: attitudine a compiere lavoro che un corpo o un sistema possiede a causa delle sue caratteristiche

lavoro = forza spostamentoenergia cinetica, potenziale, chimica, termica, radiante ecc. legge della conservazione dell'energia

• Fenomeno: qualsiasi modificazione osservabile delle proprietà della materiafenomeni fisici: le sostanze restano inalterate nella loro natura e conservano la loro composizione subendo solo modificazioni in alcune loro proprietàfenomeni chimici: le sostanze subiscono trasformazioni più profonde

che interessano la loro stessa composizione - alcune sostanze scompaiono e al loro posto se ne formano delle nuove


materiamateria

sostanzesostanze

miscelemisceleomogeneeomogenee

eterogeneeeterogenee

elementielementi composticomposti

Una miscela è un tipo di materia che può essere separato per via fisica in due o più sostanze; una miscela eterogenea è una miscela costituita di parti fisiche distinte ognuna con proprietà differenti; una miscela omogenea è invece uniforme nelle sue proprietà e composizione in ogni parte del campione.

Una miscela è un tipo di materia che può essere separato per via fisica in due o più sostanze; una miscela eterogenea è una miscela costituita di parti fisiche distinte ognuna con proprietà differenti; una miscela omogenea è invece uniforme nelle sue proprietà e composizione in ogni parte del campione.

Una sostanza è un tipo di materia che non può essere ulteriormente separato in altri tipi di sostanze mediante processi fisici; una sostanza ha sempre certe determinare proprietà (ad es. colore, odore, peso specifico, temperatura di fusione ecc.) indipendentemente dalla sua origine.

Una sostanza è un tipo di materia che non può essere ulteriormente separato in altri tipi di sostanze mediante processi fisici; una sostanza ha sempre certe determinare proprietà (ad es. colore, odore, peso specifico, temperatura di fusione ecc.) indipendentemente dalla sua origine.

Un elemento è una sostanza che non può essere decomposta tramite nessuna reazione chimica in sostanze più semplici.

esistono SOLO 109 elementi

Un elemento è una sostanza che non può essere decomposta tramite nessuna reazione chimica in sostanze più semplici.

esistono SOLO 109 elementi

Un composto è una sostanza costituita da due o più elementi uniti da legami chimici; in un composto puro, qualsiasi sia la sua origine, gli elementi che lo compongono sono presenti in percentuali fisse.

esistono milioni di compostisia di origine naturale che sintetica

Un composto è una sostanza costituita da due o più elementi uniti da legami chimici; in un composto puro, qualsiasi sia la sua origine, gli elementi che lo compongono sono presenti in percentuali fisse.

esistono milioni di compostisia di origine naturale che sintetica

trasformazione fisica

trasformazione chimica


ATOMI …ATOMI …L'atomo è la più piccola parte di ogni elemento esistente in natura che ne conserva le caratteristiche chimiche.

… … E MOLECOLEE MOLECOLESi definisce molecola la più piccola unità strutturale di un composto chimico (non ionico) che può esistere allo stato libero e che ne mantiene le medesime proprietà chimiche. Le molecole possono essere monoatomiche, cioè costituite da un solo atomo (è il caso dei cosiddetti gas nobili) o poliatomiche, cioè costituite da più atomi, uguali o diversi.

Es. Un atomo di ferro ha tutte le proprietà microscopiche riconducibili all’elemento ferro.

L’acqua è un composto che può essere trasformato con opportune trasformazioni chimiche in ossigeno e idrogeno, che sono gli elementi che compongono l’acqua. Né l’atomo di ossigeno, né l’atomo di idrogeno hanno le proprietà dell’acqua (composto). Una molecola di acqua (composta da ossigeno e idrogeno) ha invece tutte le proprietà microscopiche riconducibili al composto acqua.


Limatura di ferro e polvere di zolfo: una miscela eterogenea

Esempi di elementi

Hg

Br2

I2

S8

CrPb

Esempi di composti

acqua H2Osale da cucina solido NaClglucosio C6H12O6

HSO3Cl POCl3 Soluzioni: miscele omogenee

CuSO4 (solido blu) sciolto in

acqua


Il linguaggio chimico 1.

I simboli degli elementiSimboli: sono 'abbreviazioni' per indicare gli elementi:

idrogeno H (hydrogenium)ossigeno Ofosforo P (phosphorus)cloro Clsodio Na (natrium)

la seconda lettera di un simbolo è sempre minuscola !!Co = cobaltoCO = monossido di carbonio



Gli elementi in ordine alfabetico…


…e raggruppati nella TAVOLA PERIODICA

Elementi cerchiati: simboli da conoscere

Il linguaggio chimico 2.

Formule: rappresentano le sostanze, siano esse formate da molecole distinte (e in questo caso la formula rappresenta anche la molecola indicandoci il numero e la specie degli atomi che entrano a far parte della molecola stessa) o siano esse formate da reticoli ionici indefiniti (in questo caso la formula rappresenta il rapporto numerico più semplice nel quale gli atomi si trovano nel composto)

nella formula devono quindi essere indicati i simboli degli elementi che compongono la sostanza e il numero di atomi di ciascun elemento presenti nella singola molecola

nella formula devono quindi essere indicati i simboli degli elementi che compongono la sostanza e il numero di atomi di ciascun elemento presenti nella singola molecola


ESEMPI di SOSTANZE ELEMENTARI e delle loro FORMULE ESEMPI di SOSTANZE ELEMENTARI e delle loro FORMULE CHIMICHECHIMICHEAbbiamo visto come gli elementi o sostanze elementari siano formate da un unico tipo di atomi. Anche per queste sostanze la formula chimica ci dà informazioni quantitative, in particolare sul numero di atomi che entrano a far parte delle molecole discrete (se ovviamente quel certo composto ne forma)

es. i gas nobili (He, Ne, Ar) in natura sono presenti come gas monoatomici; di conseguenza il simbolo è anche la formula che descrive queste sostanze

es. il cloro, l'idrogeno e l'ossigeno gassosi sono costituiti da molecole biatomiche di formula Cl2, H2, O2; il fosforo esiste in natura come molecola formata dall’unione di 4 atomi e quindi scriverò P4; lo zolfo esiste in natura come molecola formata dall’unione di 8 atomi e quindi scriverò S8

NB la formula deve indicare il numero di atomi identici che formano il composto

es. nel caso degli elementi metallici, il simbolo e formula coincidono perché nel reticolo metallico sono presenti atomi tutti identici (quindi, per esempio, con il simbolo Fe indico sia un atomo di ferro che un pezzo di ferro metallico)


ESEMPI di COMPOSTI e delle loro FORMULE CHIMICHEESEMPI di COMPOSTI e delle loro FORMULE CHIMICHE

es. l'acqua è una molecola discreta formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno la formula è quindi H2O

es. il cloruro di sodio è costituito da un reticolo ionico in cui ioni sodio e ioni cloruro occupano posizioni regolari; nel solido per ogni atomo di sodio è presente un atomo di cloro e la formula è quindi NaCl

es. la molecola di acido solforico è formata da 2 atomi di idrogeno, un atomo di zolfo e 4 atomi di ossigeno; la formula è quindi H2SO4

un composto chimico è caratterizzato un composto chimico è caratterizzato dalla sua formula e/o dal suo nomedalla sua formula e/o dal suo nome

NOMENCLATURA CHIMICANOMENCLATURA CHIMICA

un composto chimico è caratterizzato un composto chimico è caratterizzato dalla sua formula e/o dal suo nomedalla sua formula e/o dal suo nome

NOMENCLATURA CHIMICANOMENCLATURA CHIMICA


Iniziamo a familiarizzare con la Tavola Periodica degli elementi:Iniziamo a familiarizzare con la Tavola Periodica degli elementi:

la disposizione degli elementi nella Tavola Periodica non è casuale… le colonne vengono dette GRUPPI; gli elementi di un gruppo hanno proprietà simili

le righe vengono dette PERIODI; le proprietà degli elementi variano in maniera graduale mano a mano che mi sposto lungo un periodo da sinistra a destra



In base alle loro proprietà chimiche e fisiche gli elementi si distinguono in metalli (riquadri beige), non metalli (azzurro), metalloidi o semimetalli (grigio-verde)



Metalli: ¾ degli elementi

- solidi a temperatura ambiente (eccetto il mercurio, Hg, che è liquido)- hanno superfici lucenti, sono malleabili e duttili - buoni conduttori di calore ed elettricità- perdono facilmente elettroni esterni per formare ioni positivi detti cationi- con l’ossigeno formano ossidi basici



Non Metalli: sono solo 17 elementi e si trovano in alto a destra

- spesso gassosi a temperatura ambiente - quelli solidi (C, P, S, I) non sono affatto duttili - cattivi conduttori di calore ed elettricità- acquistano facilmente elettroni per formare ioni negativi detti anioni- con l’ossigeno formano ossidi acidi



Semimetalli: sono gli elementi lungo la diagonale che divide metalli e non metalli

- hanno proprietà intermedie fra quelle dei metalli e dei non metalli

- sono semiconduttori


Nomenclatura: il nome delle sostanze Nomenclatura: il nome delle sostanze elementarielementari

Nomenclatura: il nome delle sostanze Nomenclatura: il nome delle sostanze elementarielementari

Il nome corrente delle sostanze è quello di uso comune (per es. è anche il nome

commerciale)

Numero di ossidazioneLa trattazione del legame chimico (che affronteremo insieme più avanti) ha messo in evidenza che un atomo legandosi ad altri atomi modifica la propria struttura elettronica. L’atomo assume una configurazione elettronica diversa da quella che aveva prima di formare legami, o per acquisto o per perdita di uno o più elettroni (legame ionico) o per condivisione, molto spesso asimmetrica, di coppie di elettroni (legame covalente e covalente-polare).

La carica che assume effettivamente o formalmente l'atomo,

in seguito a tale modificazione, è detta stato di ossidazione o numero di ossidazione, indicato brevemente con n.ox. oppure n.o.

La carica che assume effettivamente o formalmente l'atomo,

in seguito a tale modificazione, è detta stato di ossidazione o numero di ossidazione, indicato brevemente con n.ox. oppure n.o.


… parleremo estesamente di configurazione elettronica e legame chimico più avanti nel corso…

Nomenclatura: il nome dei Nomenclatura: il nome dei composticomposti

Nomenclatura: il nome dei Nomenclatura: il nome dei composticomposti

Regole per determinare il numero di ossidazione

1) per atomi di una qualsiasi specie chimica allo stato elementare n.ox.=0

2) per gli elementi del gruppo I (metalli alcalini) n.ox.=+1

3) per gli elementi del gruppo II (metalli alcalino terrosi) n.ox.=+2

4) nei suoi composti, H ha n.ox.=+1, negli idruri dei metalli n.ox.=-1

5) nei suoi composti, O ha n.ox.=-2

6) per qualsiasi elemento allo stato di ione monoatomico n.ox=carica dello ione

7) la somma degli n.ox. degli elementi presenti in una molecola neutra è uguale a zero; in uno ione poliatomico coincide con la carica dello ione


Nomenclatura delle sostanze inorganiche

Dai nomi degli elementi si ricavano le radici da usare per formare i nomi dei relativi composti

nome dell’elemento radice nome del composto

es. ferro ferr- ossido ferr-osocloruro ferr-ico

iodio iod- iod-uro di piomboiod-ato di potassio



Eccezioni:nome dell’elemento radice esempi di composto

es. azoto (N) nitr- acido nitr-osoacido nitr-ico

zolfo (S) solfor- acido solfor-icosolf- solf-ato di potassio

fosforo (P) fosfor- acido fosfor-icofosf- fosf-ato di sodio

arsenico (As) arseni- arseni-ato di sodioarsen- acido arsen-ico

manganese (Mn) mangan- mangan-ato di potassiostagno (Sn) stann- idrato stann-osooro (Au) aur- cloruro aur-ico


Nomenclatura delle sostanze inorganicheOSSIDI

metalli+ossigeno ossidi basici

nonmetalli+ossigeno ossidi acidi o anidridi

Alla parola ossido o anidride si fa seguire un attributo formato dalla radice dell’elemento che si è combinato con l’ossigeno e dal suffisso

-oso se il composto è formato dall’elemento nel suo numero di ossidazione più basso

-ico se il composto è formato dall’elemento nel suo numero di ossidazione più altoNel caso in cui l’elemento può assumere un unico numero di ossidazione, si usa il suffisso -ico o semplicemente si usa la preposizione di.

Es. il ferro ha numeri di ossidazione +2 e +3FeO ossido ferroso Fe2O3 ossido ferrico


Nel caso in cui l’elemento possa assumere più di due numeri di ossidazione si ricorre anche all’uso di prefissi

ipo- -oso numero di ossidazione più piccolo -oso

-icoper- -ico numero di ossidazione più grande

esempio:

n.ox.=+1 Cl2O anidride ipoclorosaCl n.ox.=+3 Cl2O3 anidride clorosa n.ox.=+5 Cl2O5 anidride clorica n.ox.=+7 Cl2O7 anidride perclorica

n.ox.crescente


Una nomenclatura alternativa fa uso dei prefissi mono-, bi-, tri-, tetra-, penta- per indicare il contenuto di ossigeno nella molecola

Es. V2O5 pent-ossido di divanadioOsO4 tetr-ossido di osmioPbO2 bi-ossido di piomboFe2O3 sesqui-ossido di ferro sesqui indica un rapporto 2 a 3

La nomenclatura più moderna riporta semplicemente il numero di ossidazioneespresso con un numero romano fra parentesi

Es. FeO ossido di ferro(II)Fe2O3 ossido di ferro(III)PbO ossido di piombo(II)PbO2 ossido di piombo(IV)


Nomenclatura delle sostanze inorganicheIDROSSIDI o IDRATI

ossidi dei metalli (ossidi basici) + acqua idrossidi

La nomenclatura segue quella degli ossidi corrispondenti, dove si sostituisce al termine ossido il termine idrato o idrossido

Es. Na2O + H2O Na(OH)

ossido di sodio idrossido di sodio

FeO + H2O Fe(OH)2

ossido ferroso idrossido ferrosoFe2O3 + H2O Fe(OH)3

ossido ferrico idrossido ferrico

se all’idrossido del metallo tolgo

tutti gli ioni OH- mi resta uno ione positivo

con tante cariche quante erano gli OH-

iniziali; tale ione prende il nome in base

alla carica checoincide con il n.ox.

Fe2+ ione ferrosoFe3+ ione ferrico


Nomenclatura delle sostanze inorganicheACIDI OSSIGENATI o OSSIACIDI

ossidi dei nonmetalli (anidridi) + acqua ossiacidi

Al nome acido sono associati gli stessi prefissi e suffissi associati all’anidride da cui deriva

Es. CO2 + H2O H2CO3

anidride carbonica acido carbonico

SO2 + H2O H2SO3

anidride solforosa acido solforosoSO3 + H2O H2SO4

anidride solforica acido solforico


Nomenclatura delle sostanze inorganicheACIDI OSSIGENATI o OSSIACIDI

ossidi dei nonmetalli (anidridi) + acqua ossiacidi

Es. Cl2O + H2O H2Cl2O2 2 HClO

anidride ipoclorosa acido ipoclorosoCl2O3 + H2O H2Cl2O4 2 HClO2

anidride clorosa acido clorosoCl2O5 + H2O H2Cl2O6 2 HClO3

anidride clorica acido cloricoCl2O7 + H2O H2Cl2O8 2 HClO4

anidride perclorica acido perclorico

Gli ossiacidi sono composti ternari, contengono cioè tre elementi: idrogeno, ossigeno e un nonmetallo



IDRACIDIComposti binari dalle caratteristiche acide contenenti idrogeno e un non metallo

Il nome si forma con il suffisso -idrico

1) HF acido fluor-idrico2) HCl acido clor-idrico3) HBr acido brom-idrico4) HI acido iod-idrico

5) H2S acido solf-idrico

6) HCN acido cian-idrico



I RADICALI ACIDI o ANIONI (ioni negativi) DEGLI ACIDIciò che resta di un acido dopo aver tolto gli ioni idrogeno

-oso –ito; -ico –ato; –idrico -uro

Es. HCl Cl-

acido clor-idrico ione clor-uro

H2SO4 SO4=

acido solfor-ico ione solf-ato

HClO4 ClO4-

acido per-clor-ico ione per-clor-ato

HCN CN-

acido cian-idrico ione cian-uro

lo ione reca una carica negativa per ogni ione

idrogeno, H+, perso



La perdita parziale di ioni idrogeno da parte di acidi che possono

perdere due o più ioni idrogeno dà luogo alla formazione di anioni che

hanno ancora caratteristiche acide

Es. H2SO4 HSO4- SO4

=

acido solfor-ico ione idrogeno-solf-ato ione solf-ato o bi-solf-ato

H2CO3 HCO3- CO3

=

acido carbon-ico ione idrogeno-carbon-ato ione carbon-ato o bi-carbon-ato


Nomenclatura delle sostanze inorganicheSALI

ACIDO + IDROSSIDO SALE + acquail nome del sale deriva da quello del radicale acido seguito all’aggettivo derivante dal nome dell’idrossido

Es. FeSO4 solfato ferrosoFe(OH)2 + H2SO4 FeSO4 + H2Oidrossido ferroso + acido solforico solfato ferroso

Es. NaCl cloruro di sodioNaOH + HCl NaCl + H2Oidrossido di sodio + acido cloridrico cloruro di sodio

SO4=

ione solfato

Fe2+

ione ferroso



IDRURIComposti binari metalli+idrogeno

LiH idruro di litio AlH3 idruro di alluminioFeH3 idruro ferrico

COMPOSTI CON NOMI PARTICOLARI

H2O acqua

CH4 metano

NH3 ammoniaca NH4+ ione ammonio

PH3 fosfina

SiH4 silano

unici composti in cui n.ox. di idrogeno è -1


Nomenclatura delle sostanze inorganiche: schema riassuntivo


METALLI OSSIDI BASICI IDROSSIDI (o BASI)

+ O2 + H2O

Na + ½ O2 → Na2O + H2O → 2 NaOHCa + O2 → CaO + H2O → Ca(OH)2

Fe + 3/2 O2 → Fe2O3 + 6 H2O → 2 Fe(OH)3

NON METALLI OSSIDI ACIDI OSSIACIDI + O2 + H2O

C + O2 → CO2 + H2O → H2CO3

2 P + 5/2 O2 → P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4

S + 3/2 O2 → SO3 + H2O → H2SO4

SALI + H2O

NaOH + H2CO3 → Na2CO3 + H2O

carbonato di sodio

3 Ca(OH)2 + 2 H3PO4 → Ca3(PO4)2 + H2Ofosfato di calcio

2 Fe(OH)3 + 3 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O solfato ferrico

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VERIFICA LA TUA PREPARAZIONEVERIFICA LA TUA PREPARAZIONE

Dopo lo studio di questa unità dovrai essere in grado di:• definire i campi di studio ed applicazione della chimica;• conoscere gli attributi essenziali della materia e definire l'energia;• classificare i fenomeni in fisici e chimici• riconoscere le miscele omogenee ed eterogenee;• comprendere il concetto di sostanza• usare in modo corretto i termini "elemento" e "composto“• riconoscere i simboli degli elementi• comprendere il significato delle formule chimiche e la loro relazione con la composizione delle sostanze• definire il numero di ossidazione e conoscere i criteri per la sua attribuzione• riconoscere alcuni tipi di composti inorganici (ossidi, anidridi, idrossidi, acidi e sali) e riuscire ad attribuire loro un nome• ricavare la formula dal nome di un composto inorganico e viceversa

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Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE Facoltà di Scienze