Chimica Generale ed Inorganica

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 1

La chimica studia la materia e le sue trasformazioni.
La materia occupa spazio e possiede massa, esistendo in tre stati: solido, liquido e gassoso (o vapore).
Una sostanza può subire trasformazioni fisiche (cambiamenti di stato) o chimiche (variazioni nell'identità della sostanza).
Le proprietà fisiche includono massa, densità, punto di ebollizione e fusione.
Le proprietà chimiche descrivono il modo in cui una sostanza reagisce per formare altre sostanze, includendo acidità, basicità, numero di ossidazione e valenza.
Un processo è sinonimo di trasformazione.
Un elemento non può essere suddiviso in sostanze più semplici.
Un composto può essere suddiviso in due o più elementi.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 2

La teoria atomica di Dalton postula che la materia è costituita da atomi indivisibili.
L'esperimento di Rutherford rivelò che la maggior parte della massa e carica positiva di un atomo è concentrata in un nucleo piccolo.
Un atomo è composto da un nucleo contenente protoni e neutroni, con elettroni che orbitano attorno al nucleo.
Il numero atomico (Z) è uguale al numero di protoni.
Il numero di massa (A) è la somma di protoni e neutroni.
Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento con lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni.
Il peso atomico è la media ponderata delle masse isotopiche degli atomi di un elemento.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 3

La luce è una radiazione elettromagnetica che si propaga tramite onde.
Lo spettro elettromagnetico comprende diverse frequenze di luce, ciascuna corrispondente ad un colore diverso.
Lo spettro di emissione di un elemento è caratterizzato da righe discrete, che possono essere utilizzate per identificare l'elemento.
La teoria quantistica postula che l'energia è quantizzata, ovvero esiste in pacchetti discreti, detti quanti.
Il modello atomico di Bohr postula che gli elettroni orbitano attorno al nucleo su livelli energetici ben definiti.
L'effetto fotoelettrico dimostra la natura corpuscolare della luce, con i fotoni che trasportano energia.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 4

La tavola periodica organizza gli elementi in base alle loro proprietà periodiche.
Gli elementi nello stesso gruppo della tavola periodica hanno proprietà chimiche simili.
Le proprietà periodiche degli elementi includono il raggio atomico, l'energia di ionizzazione e l'affinità elettronica.
I periodi orizzontali della tavola periodica mostrano una variazione graduale delle proprietà degli elementi.
I gruppi verticali della tavola periodica mostrano una somiglianza nelle proprietà degli elementi.
La tavola periodica è divisa in blocchi: blocco s, p, d, f.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 5

Una molecola è un gruppo neutro di due o più atomi legati.
La formula di struttura mostra i legami covalenti nella molecola.
Il numero di ossidazione indica la carica apparente di un atomo in un composto.
La somma dei numeri di ossidazione degli atomi in una molecola neutra è zero, identico alla carica totale della molecola (es. H2O).
La formula minima mostra il rapporto più semplice tra gli elementi in un composto.
Le formule chimiche rappresentano la composizione degli elementi in un composto molecolare (es. H2O) oppure ionico (es. NaCl).

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 6

La legge di Lavoisier sulla conservazione della massa afferma che la massa dei reagenti deve essere uguale alla massa dei prodotti.
La legge di conservazione della massa viene bilanciata per le reazioni con coefficienti stechiometrici.
Le reazioni di combustione coinvolgono un combustibile che reagisce con l'ossigeno, formando principalmente anidride carbonica e acqua.
Le reazioni di ossidoriduzione (redox) coinvolgono il trasferimento di elettroni tra i reagenti.
Le reazioni chimiche sono spesso classificate in base al loro meccanismo (combinazione/scomposizione, ecc.)
Con le reazioni reversibili i reagenti e i prodotti sono presenti contemporaneamente in concentrazioni costanti per raggiungere l'equilibrio. L'entalpia di reazione può essere determinata sommando le entalpie di reazioni intermedie.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 7

Il legame è la forza che tiene insieme gli atomi nei composti.
I legami ionici si formano per trasferimento di elettroni dal metallo al non metallo.
I legami covalenti si formano per condivisione di elettroni tra due atomi non metallici.
La geometria molecolare è influenzata sia dalle forze intermolecolari che dagli orbitali ibridi.
Una molecola può avere diverse energie coesive e quindi necessita di diverse energie per dissociarsi/legarsi.
L'energia associata al legame è correlata all'energia necessaria.
La teoria del legame di valenza e il modello VSEPR aiutano a prevedere la geometria di una molecola.
Le forze intermolecolari includono forze di dispersione (dipolo indotto-dipolo indotto), dipolo-dipolo, legami a idrogeno.
I legami a idrogeno sono forti forze intermolecolari che avvengono tra atomo di O, F, N.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 8

Una molecola è un raggruppamento di atomi legati in modo covalente e ha una forma spaziale definita.
Nei legami covalenti, gli elettroni sono condivisi tra gli atomi per formare legami.
La polarità di una molecola è determinata dalla geometria molecolare e dalla differenza di elettronegatività tra gli atomi.
Gli atomi legati con legame covalente con alto valore di elettronegatività tendono a polarizzare la molecola.
Lo studio delle interazioni intermolecolari è fondamentale per comprendere le proprietà fisiche delle sostanze, come la tensione di vapore, la viscosità e il punto di ebollizione.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 9

La termochimica studia le trasformazioni di energia durante le reazioni chimiche.
La variazione di entalpia (ΔH) e l'entalpia di formazione (ΔHf) sono proprietà intensive di una sostanza legate a un determinato stato di aggregazione in condizioni standard.
La legge di Hess afferma che la variazione di entalpia di una reazione è uguale alla somma delle variazioni di entalpia delle reazioni intermedie.
I composti prendono un valore di entalpia differente in funzione dello stato di aggregato.
L'entalpia è una funzione di stato che non dipende dal percorso della reazione.
∆H = ∆U + P∆V.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 10

I gas ideali si comportano secondo l'equazione di stato PV = nRT
La legge di Boyle afferma che a temperatura costante il volume di un gas è inversamente proporzionale alla pressione.
La legge di Charles afferma che la pressione di un gas è direttamente proporzionale alla temperatura.
La legge di Avogadro afferma che volumi uguali di gas diversi contengono lo stesso numero di molecole a temperatura e pressione uguali.
La legge di Dalton afferma che la pressione totale di una miscela di gas è uguale alla somma delle pressioni parziali dei singoli gas.
Le condizioni normali di un gas (NTP) sono 1 atm di pressione e 0 °C di temperatura.
La costante dei gas (R) è 0.0821 atm·L/mol·K.
In opportune condizioni diverse da quelle standard le molecole di un gas si comportano come un gas reale invece che come un gas ideale.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 11

I liquidi sono caratterizzati da volume proprio e forma variabile.
Le forze intermolecolari influenzano il comportamento dei liquidi.
La tensione di vapore è la pressione esercitata dal vapore in equilibrio con il suo liquido.
Il punto di ebollizione di un liquido è la temperatura alla quale la sua tensione di vapore eguaglia la pressione esterna.
L'acqua ha un elevato punto di ebollizione a causa dei legami idrogeno.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 12

I solidi possono essere cristallini o amorfi.
I solidi cristallini hanno una struttura ordinata e ripetuta, mentre i solidi amorfi hanno una struttura caotica.
La cella elementare è l'unità fondamentale ripetuta nella struttura di un cristallo.
I solidi possono essere classificati in base alle forze che li legano (ionici, metallici, covalenti, molecolari).
I solidi ionici, metallici, covalenti e molecolari si differenziano per i tipi di legami.
Alcune sostanze possono assumere diverse forme allotropiche (diverso stato di aggregato) con caratteristiche diverse.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 13

I diagrammi di stato rappresentano la relazione tra la temperatura e la pressione e le fasi di una sostanza.
Ogni punto di una fase nel quadrato del diagramma rappresenta le possibili condizioni di pressione e temperatura in cui può esistere in equilibrio più di una fase.
I diagrammi di stato di una sostanza pura possono essere utilizzati per prevedere i passaggi di stato in diverse condizioni.
Con le curve nel diagramma di stato viene rappresentata una trasformazione di stato.
Il punto triplo è l'unico punto del diagramma dove le tre fasi coesistono in equilibrio.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 14

Lo stato di un sistema fisico o chimico può cambiare in base alle forze che influenzano la reazione.
Il secondo principio della termodinamica afferma che l'entropia dell'universo tende ad aumentare nel tempo.
Un processo spontaneo si verifica senza interventi esterni.
Il calore scambiato con l'ambiente in regime di pressione costante è ΔH, il diverso valore indica una trasformazione esotermica o endotermica.
La variazione di energia libera è una misura della spontaneità di un processo a pressione e temperatura costanti.
ΔG negativa significa reazione spontanea, ΔG positiva reazione non spontanea.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 15

Una soluzione è una miscela omogenea di due o più sostanze.
Le soluzioni sono caratterizzate da concentrazione (indicata in varie unità, come molarità, frazione molare, ecc.).
Le soluzioni contenenti un soluto che si dissocia in ioni (elettroliti) possono condurre elettricità.
Se l'acqua è l'unico solvente la solubilità è determinata dalla forza delle forze ione-dipolo.
Se il solvente diverso dall'acqua la solubilità è determinata dalla natura del solvente.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 16

L'equilibrio chimico è uno stato dinamico in cui le velocità di reazione diretta e inversa sono uguali.
La costante di equilibrio (K) quantifica il rapporto tra le concentrazioni dei prodotti e dei reagenti all'equilibrio.
Le perturbazioni esterne (cambiamenti di temperatura, pressione, concentrazione) influenzano la posizione di equilibrio (principio di Le Chatelier).
Gli equilibri eterogenei coinvolgono reagenti o prodotti in stati di aggregazione diversi.
Per una reazione omogenea possono essere considerate le concentrazioni o le pressioni parziali per tutti i reagenti e i prodotti.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 17

Gli acidi sono sostanze che donano protoni (H+), mentre le basi sono sostanze che accettano protoni.
Gli acidi e le basi possono essere classificati secondo diverse teorie (Arrhenius, Brønsted-Lowry, Lewis).
Gli acidi forti come HCI, sono completamente dissociati in acqua, mentre gli acidi deboli come CH3COOH lo sono in minima parte.
Le basi forti come KOH, sono completamente dissociate in acqua, mentre basi deboli come NH3 lo sono in minima parte.
La costante di equilibrio indica il grado di equilibrio delle sostanze durante la neutralizzazione.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 18

La cinetica chimica studia la velocità delle reazioni e i fattori che la influenzano.
La velocità di reazione è la variazione di concentrazione di un reagente o prodotto in un dato intervallo di tempo.
Fattori che influenzano la velocità di reazione includono la concentrazione dei reagenti, la temperatura e la presenza di catalizzatori.
le reazioni con velocità diverse potrebbero essere classificate intervallando tempi diversi.
La velocità di reazione aumenta all' aumentare della temperatura, dovuto al maggior numero di collisioni efficaci tra i reagenti.
I catalizzatori sono sostanze che aumentano la velocità di una reazione senza essere consumate, abbassando l'energia di attivazione necessaria.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 19

Il gruppo IA (metalli alcalini) sono un gruppo di elementi altamente reattivi, che formano facilmente cationi monovalenti.
La reattività dei metalli alcalini aumenta scendendo lungo il gruppo.
La reazione dei metalli alcalini con l'acqua è esotermica e in genere produce idrogeno e idrossidi.
I metalli alcalini non si trovano in natura come elementi puri.
Il gruppo IIA (metalli alcalino-terrosi) è meno reattivo del gruppo IA, ma è comunque altamente reattivo a temperatura ambiente.

Chimica Generale ed Inorganica - Lezione 20

Gli elementi in un gruppo della tavola periodica hanno proprietà simili.
Le proprietà degli elementi dipendono dalle forze intermolecolari.
I composti molecolari formano legami covalenti, forze intermolecolari tra esse deboli.
Il carattere ionico di un legame è maggiore quanto maggiore è la differenza tra gli elementi in gioco.
La geometria molecolare di determina dalle interazioni intermolecolari e dai legami.
Gli elementi hanno proprietà specifiche legate al tipo di legame.