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Chimica dei Materiali e Chimica Applicata In questa sezione vedremo qualche cenno sulla chimica dei materiali (specie quelli da costruzione) e qualche.

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1 Chimica dei Materiali e Chimica Applicata In questa sezione vedremo qualche cenno sulla chimica dei materiali (specie quelli da costruzione) e qualche cenno di chimica applicata (in particolare parleremo di chimica ambientale). I composti del sodio e del potassio Il sodio e il potassio sono elementi piuttosto diffusi in natura: sottoforma dei loro composti rappresentano il 5% della crosta terrestre; sono anche presenti in gran quantità nellacqua marina sottoforma di ioni Na + e K + sodio: salgemma (sale da cucina), NaCl nitro del Cile (fertilizzante), NaNO 3 è inoltre presente in molti silicati (vedi poi) potassio: silvite, KCl carnallite, KClMgCl 2 6H 2 O è inoltre presente in molti silicati (vedi poi) Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

2 Il sodio metallico viene prodotto in quantità industriali per elettrolisi del cloruro fuso (il sodio metallico è utilizzato per il trasporto di calore nei reattori nucleari e per il trasporto della corrente elettrica in linee sotterranee ad alta tensione) NaCl fuso (+CaCl 2 ) Na fuso impianto per la produzione di sodio metallico composti del sodio molto usati nellindustria: -soda caustica, NaOH (industria della carta, saponi e detersivi - bicarbonato di sodio, NaHCO 3 (antiacido, conservante, polveri per acqua effervescente) - carbonato di sodio Na 2 CO 3 (industria del vetro, saponi e vernici) Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

3 I composti del calcio Il calcio è un elemento molto diffuso in natura (sesto posto per diffusione sulla terra) ed è presente essenzialmente sottoforma di sali, in particolare carbonato di calcio, CaCO 3 solfato di calcio, CaSO 4 CaSO 4 2 H 2 O gesso fosfato di calcio, Ca 3 (PO 4 ) 2 denti, ossa alcuni silicati (vedi poi) CARBONATO DI CALCIO, CaCO 3 abbondantissimo in natura, componente di diversi tipi di roccia: - calcare (travertino, pietra di Trani) - marmi (i diversi colori sono dovuti alle impurezze) - alcune arenarie - perle (90%), coralli, conchiglie ed altri gusci di molluschi Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

4 Il carbonato di calcio è un sale poco solubile, la cui solubilità aumenta per effetto della acidità dellacqua CaCO 3(s) Ca 2+ (aq) + CO 3 = (aq) K ps =[Ca 2+ ][CO 3 = ] CO 3 = (aq) + H + (aq) HCO 3 - (aq) secondo il principio di Le Chatelier se rimuovo uno dei prodotti, in questo caso per reazione con lacido rimuovo CO 3 =, lequilibrio avanza dai reagenti ai prodotti - esempio: il guscio di uovo è costituito da carbonato di calcio ed è pertanto insolubile in acqua, ma si scioglie rapidamente in presenza di acidi (anche lacido acetico dellaceto o lacido fosforico presente in alcuni anticalcari in commercio sono sufficienti a scioglierlo – anche la Coca Cola contiene degli acidi che conferiscono alla bevanda un pH=2) - anche la CO 2 dellaria ha leffetto di solubilizzare in parte il carbonato di calcio per trasformazione nel sale solubile Ca(HCO 3 ) 2 il quale si discioglie quindi facilmente in acqua, salvo poi riprecipitare come calcare per riscaldamento o perdita di CO 2 CaCO 3(s) + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

5 questo processo naturale è allorigine dei fenomeni carsici: lacqua piovana solubilizza normalmente una certa quantità di CO 2 ; per effetto della reazione CaCO 3(s) + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 lacqua contenente CO 2 trasforma il calcare (insolubile) in bicarbonato di calcio (solubile); lacqua ricca di bicarbonato di calcio filtra attraverso la roccia; se raggiunge una grotta, lambiente è tale da favorire la reazione inversa Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3(s) + CO 2 + H 2 O portando alla formazione di concrezione di calcare (stalattiti e stalagmiti) le stalattiti e stalagmiti e i fenomeni carsici in generale sono dovuti alla dinamica fra la forma solubile, Ca(HCO 3 ) 2, e insolubile, CaCO 3, del carbonato di calcio Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

6 Le acque si dicono dure quando contengono disciolti ioni Ca 2+ ( e Mg 2+ ) e HCO 3 - che poi per riscaldamento precipitano come CaCO 3, formando così le incrostazioni di calcare Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3(s) + CO 2 + H 2 O La durezza della acque causa diversi inconvenienti: - chimici (causando reazioni indesiderate) - elettrochimici (corrosione) - meccanici e termici (incrostazioni) - diminuzione della detergenza dei saponi (perché precipitano come sali di calcio 2 R-COONa (solubile) + Ca 2+ (R-COO) 2 Ca (insolubile) + 2 Na + Addolcimento delle acque dure: 1) rimozione per ebollizione (perdita di CO 2 e precipitazione di CaCO 3 ); 2) trattamento con calce secondo la reazione Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 2 CaCO H 2 O 3) uso di resine a scambio ionico: si usano substrati solidi (resine polimeriche o zeoliti) contenenti sodio ionico che lo cedono per scambio assumendo ioni calcio 2 R-Na + Ca 2+ (R-) 2 Ca + 2 Na + dopo un certo periodo di funzionamento la resina perde il sodio che va quindi ripristinato con soluzione concentrate di NaCl (vedi sale da lavastoviglie) Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

7 CALCE la calce viva (ossido di calcio, CaO) si forma dalla decomposizione termica del carbonato di calcio CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) la reazione si fa avvenire a T= ˚C e poiché è una reazione di equilibrio bisogna allontanare la CO 2 gassosa per ottenere una conversione completa >> è una reazione endotermica per reazione della calce viva con acqua si forma la calce spenta (idrossido ci calcio Ca(OH) 2 ) CaO (s) + H 2 O Ca(OH) 2 (s) reazione molto esotermica Durante la reazione di indurimento, la calce spenta reagisce con la CO 2 dellaria e si ritrasforma in carbonato di calcio Ca(OH) 2 (s) + CO 2(g) CaCO 3(s) + H 2 O (g) Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

8 cristalli di calcite reticolo tridemensionale di CaCO 3 ricordiamo che il carbonato di calcio (detto calcite nella forma cristallina) è un composto ionico le cui posizioni reticolari sono occupate da ioni Ca 2+ e ioni CO 3 = (NB lo ione carbonato ha al proprio interno legami covalenti fra carbonio e ossigeno) Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

9 CEMENTO miscela di calcare e argilla (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O) riscaldata ad alta T (fino a 1500˚ C) con formazione di silicati e alluminati di calcio (CaSiO 4 e Ca 3 Al 2 O 6 ); nellindurimento del cemento (processo piuttosto complesso da un punto di vista chimico) lacqua viene incorporata con passaggio da una massa gelatinosa a microcristalli aghiformi e lamellari intrecciati fra loro si formano legami molto forti –Si-O-Si-O-Si- tipici dei silicati GESSO in natura di trova come alabastro gessoso e pietra da gesso, CaSO 4 2 H 2 O il minerale frantumato viene riscaldato (170˚ C) perdendo lacqua di cristallizzazione e formando CaSO 4 1/2 H 2 O o CaSO 4 anidro (200˚ C) anidrite - quando si vuole utilizzare il gesso, si impasta CaSO 4 1/2 H 2 O o CaSO 4 anidro con acqua per riformare CaSO 4 2 H 2 O (N.B. si ha un aumento di volume perché lacqua viene incorporata nel cristallo) - esistono in commercio diversi tipo di gesso a seconda degli usi (intonaci, cartongesso, decorazione plastica ecc.) Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

10 I composti dellalluminio Lalluminio è un elemento molto abbondante in natura (8% della crosta terrestre) ed è presente essenzialmente sottoforma di sali, in particolare feldspati, KAlSi 3 O 8 bauxite, Al 2 O 3 nH 2 O criolite, 3NaFAlF 3 lossido di alluminio allo stato cristallino è detto corindone, con due varietà pregiate rossa (rubino) e azzurra (zaffiro) Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

11 Lalluminio metallico è molto utilizzato per produrre leghe leggere (ma molto resistenti) di uso: nella produzione di pentole, nella realizzazione di aerei, navi, treni, automobili, per imballaggi e nelledilizia. Va prodotto pertanto in grosse quantità. Si usano metodi elettrolitici forno di Heroult 2 Al 2 O C 4 Al + 3 CO 2 Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

12 Il silicio è lelemento più abbondante in natura dopo lossigeno (26% della crosta terrestre). Non esiste in natura allo stato elementare ma sottoforma di silice e silicati. SILICE: la formula chimica della silice è SiO 2, ma si tratta di un solido covalente formato da unità tetraedriche che si ripetono per lintero reticolo: al centro del tetraedro cè latomo di silicio, legato a quattro atomi di ossigeno con 4 legami covalenti identici; ogni atomo di ossigeno è a sua volta legato a due atomi di silicio I composti del silicio formula SiO 2 ; unità che si ripete SiO 4 notate la differenza fra CO 2 e SiO 2 la forma cristallina di SiO 2 è il quarzo; lopale è SiO 2 amorfa; agata, onice e diaspro sono forme di silice microcristallina Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

13 SILICATI: i silicati sono formalmente sali dellacido silicico H 4 SiO 4 ; hanno delle strutture piuttosto complesse, ma sono accumunate dalla presenza dello ione silicato SiO 4 4- (o suoi multipli) e ioni Al 3+ o ioni dei metalli alcalini o alcalino terrosi; sono la struttura base di un gran numero di rocce: nesosilicati (olivina, granati, topazio), sorosilicati (calamina, berillo, tormalima), inosilicati (pirosseni, anfiboli, serpetino), fillosilicati (talco, miche, caolino), tectosilicati (ortoclasio, albite, leucite) lunità fondamentale è ancora il tetraedro SiO 4 (NB i quattro legami Si-O sono identici e molto forti; gli atomi di ossigeno tendono a formare ponti fra un tetraedro e laltro) Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

14 le strutture possibili sono molte a seconda del numero di tetraedri che vengono uniti per formare lo ione negativo del silicato nesosilicati sorosilicati Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

15 Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE amianto

16 VETRI il costituente principale dei vetri è la sabbia silicea, cioè SiO 2 ; i vetri hanno la caratteristica di essere dei solidi amorfi, vale a dire che non hanno una normale struttura cristallina come i veri solidi sono in uno stadio intermedio fra lo stato solido e quello liquido a rigore vanno definiti come liquidi ad altissima viscosità nella produzione dei vetri oltre a SiO 2 si aggiungono altri composti con diversi scopi: - fondenti: tipicamente Na 2 CO 3 (vetri comuni) o K 2 CO 3 (vetri pregiati); hanno leffetto di abbassare la temperatura di fusione della silice - stabilizzanti: tipicamente ossidi di Ca, Mg, Ba, Pb, Zn e Al; il vetro chiamato comunemente cristallo è vetro con unalta percentuale di PbO 2 - coloranti/decoloranti - affinanti (aiutano ad eliminare i gas che si formano) - opacizzanti Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

17 SPECCHI sono costituiti da due lastre di vetro di cui una ricoperta da un metallo (Sn o Al per gli specchi comuni, Ag per gli specchi pregiati) SMALTI vetro + sostanze coloranti (ossidi di metalli o sali di metalli) bianco: Sn, Pb; rosa: Sn, Ca, Si, Cr CERAMICHE argilla indurita tramite cottura il costituente principale dellargilla è la caolinite Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O che è caratterizzata da una struttura a piani sovrapposti; lassorbimento di acqua (fino al 70%) la rende malleabile durante lindurimento per cottura perde acqua e forma materiali porosi a ˚C oppure compatti per incipiente fusione a ˚C Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

18 Il silicio nella forma elementare si prepara per riduzione con carbonio ad alta temperatura secondo la reazione redox SiO C Si + 2 CO il silicio elementare è molto importante nellindustria elettronica: ha proprietà fisiche da semimetallo e quindi manifesta una certa conducibilità elettrica e quando è molto puro diventa un semiconduttore. Questa proprietà è aumentata dall'aggiunta di minime quantità di altri elementi droganti (As, P, B) La sua importanza industriale è enormemente cresciuta negli ultimi decenni per il suo impiego in elettronica, dove costituisce la base dei circuiti integrati wafer di silicio per circuiti integrati silicio elementare Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

19 Metallurgia Abbiamo già menzionato che, tranne nei casi dei metalli nobili, la maggior parte dei metalli si trova in natura sottoforma di loro composti in cui i metalli hanno assunto una carica positiva (sono cioè in stati ossidati). Per ottenere il metallo allo stato elementare, è necessario ridurli; il metodo scelto per far avvenire la riduzione dipende dal potenziale di riduzione della coppia (ione del metallo)/(metallo. 1) metalli molto ossidabili (E°< - 1 V) sono i metalli alcalini, alcalino-terrosi e alcuni altri come Al 3+ si producono esclusivamente per elettrolisi dei sali fusi (non posso operare in soluzione acquosa perché cè competizione con gli ioni H 3 O + dellacqua) abbiamo già visto le celle che si usano per sodio e alluminio Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

20 2) metalli ossidabili (- 1 V < E° < + 0,5 V) normalmente si trovano in natura come ossidi o come solfuri ossidi solfuri Fe 2 O 3 nH 2 O ematiteZnSblenda SnO 2 cassiteritePbSgalena HgScinabro FeS 2 pirite in questi casi si ricorre alla riduzione degli ossidi con carbonio (carbone) es. ZnO + C Zn + CO quando si parte dal solfuro, è necessario trasformare prima il solfuro in ossido con il cosiddetto processo di arrostimento es. ZnS + 1,5 O 2 ZbO + SO 2 un modo molto comune per preparare i metalli come il ferro dai loro ossidi fa uso degli altoforni Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

21 schema di un altoforno minerale, calcare e carbone coke ghisa scorie fluide il ruolo del calcare è quello di formare con i silicati presenti nel minerale originario le scorie fluide (CaSiO 2 ) il minerale è normalmente ematite accompagnato da silice o silicati lagente riducente non è il carbonio elementare ma il monossido di carbonio CO

22 metalli nobili 3) metalli non facilmente ossidabili (E° >> 0 V) metalli nobili normalmente si trovano già in natura allo stato elementare (cioè ridotto, come è il caso di oro e platino) o comunque sono presente come minerali molto facilmente riducibili (es. Ag 2 S) da metalli meno nobili come lo zinco; per purificare tali metalli si usa la raffinazione elettrolitica. Leghe metalliche bronzo: lega rame+stagno (3-20%) si aggiungono anche modeste quantità di altri elementi come Zn, Pb, Fe ecc che ne variano le proprietà ottone: lega rame+zinco (5-45%) si aggiungono anche modeste quantità di altri elementi come Mn, Pb, Fe, Al, etc. che ne variano le proprietà acciaio: lega ferro+carbonio (% di carbonio fra 0,1 e 1,8 %) i cosiddetti acciai speciali contengono anche altri elementi che conferiscono proprietà particolari: acciaio inox (18% di cromo e 10% di nichel), acciaio al vanadio, al nichel, al cromo ecc. Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

23 Chimica dellatmosfera terrestre e inquinamento composizione dellaria non inquinata Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

24 Lossigeno è consumato nelle reazioni di ossidazione (sia combustioni che metabolismo degli esseri viventi) es. combustione del carboneC + O 2 CO 2 C + ½ O 2 CO tipico delle alte temperature o delle combustioni in carenza di O 2 es. combustione di composti organici propano C 3 H O 2 3 CO H 2 O es. metabolismo animale basato sul glucosio C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O Lossigeno è prodotto nel nostro pianeta come sottoprodotto delle fotosintesi clorofilliana riduzione del carbonio da nox=+4 (nella CO 2 ) a nox=0 (nei carboidrati) e ossidazione dellossigeno da nox=-2 a 0 6 CO H 2 O + luce C 6 H 12 O O 2 Linsieme dei processi subiti dai composti del carbonio in natura prende il nome di ciclo del carbonio Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

25 ciclo del carbonio Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

26 Inquinamento dellatmosfera terrestre: effetto serra La combustione massiccia dei combustibili fossili nelle attività umane ha prodotto una alterazione del ciclo naturale del carbonio; la CO 2 (insieme ad altre specie gassose come CH 4 ) è un gas serra; un suo aumento (negli ultimi 50 anni è passata dallo 0,030% allo 0,038%) sta facendo aumentare la temperatura media del nostro pianeta. i gas serra sono composti che non assorbono la luce visibile o ultravioletta (UV) proveniente dal sole, ma assorbono la radiazione infrarossa (a più bassa energia) riflessa dalla terra; pertanto contribuiscono notevolmente a trattenere il calore che altrimenti verrebbe disperso dalla Terra nello spazio. Ciò garantisce che la temperatura sia circa 300 K, ma un aumento ulteriore della T media causerebbe enormi problemi da qui limpegno assunto dai paesi che hanno aderito protocollo di Kyoto Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

27 Inquinamento dellatmosfera terrestre: il buco nellozonosfera nellalta atmosfera terrestre (fra km) le molecole di ossigeno assorbono raggi ultravioletti (UV) ad alta energia dissociandosi in atomi di ossigeno O 2 + hv (<200 nm) 2 O gli atomi di ossigeno diffondono poi verso il basso e poiché sono molto reattivi reagiscono con altre molecole di O 2 per formare lozono O + O 2 O 3 Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

28 lozono è una delle forme allotropiche dellossigeno; nelle normali condizioni di T e P non è stabile perché reagisce rapidamente ossidando molti composti; tuttavia nella stratosfera (fra i km) si è formata una fascia ricca di ozono così da aver preso il nome di ozonosfera la presenza di ozono nellozonosfera è fondamentale per la vita sulla terra perché O 3 assorbe il 95-99% delle radiazioni UV (BC) di energia minore di quelle assorbite da O 2 ( nm) ma sempre estremamente dannose O 3 + hv ( nm) O + O 2 in condizioni di non inquinamento, di stabilisce un equilibrio fra il processo di formazione e quello di consumo di O 3 che porta nellozonosfera a una concentrazione costante di 10 pari per milione (p.p.m.); le attività umane hanno però alterato questo equilibrio naturale causando un assottigliarsi dellozonosfera fino a causare un buco sopra lAntartide come? Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

29 le attività umane hanno causato il rilascio sulla superficie di una serie di composti molto dannosi per lequilibrio O 2 /O 3 dellozonosfera. I freon o clorofluorocarburi, CFC, (ampiamente utilizzati fino a qualche anno fa come propellenti, refrigeranti ecc) sono fra i maggiori responsabili secondo il meccanismo illustrato nellimmagine le attività umane rilasciano alla superficie i CFC la luce del sole dissocia i CFC i radicali formati per dissociazione dei CFC attaccano O 3 esempio: CF 3 Cl Il CF 3 Cl è inerte e attraversa latmosfera senza subire reazioni chimiche. Raggiunge così lalta atmosfera dove sono i raggi UV del sole a dissociarlo con liberazione di atomi di cloro CF 3 Cl + hv CF 3 + Cl il cloro atomico è molto reattivo e attacca una molecola di ozono Cl + O 3 ClO + O il ClO è un radicale che attacca una seconda molecola di O 3 ClO + O 3 Cl +2 O 2 Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

30 Reazioni di Chapman (solo ossigeno) O 2 + h O + O O + O 2 + M O 3 + M O + O 3 2 O 2 O 3 + h O 2 + O O + O + M O 2 + M ___________________ O + O 3 2 O 2 Effetto degli agenti inquinanti Cl + O 3 ClO + O 2 ClO + O Cl + O 2 _________________ O + O 3 2 O 2 NO + O 3 NO 2 + O 2 NO 2 + O NO + O 2 _________________ O + O 3 2 O 2 Laspetto particolarmente problematico è che latomo di cloro distrugge due molecole di ozono e poi viene rimesso in circolo. Si parla di cicli autocatalitici. In media un atomo di cloro è in grado di dar luogo a circa 100 cicli di distruzione dellozono prima di venire neutralizzato. Anche lossido di azoto (prodotto da aerei supersonici) opera in maniera simile (e anche altri radicali come Br, I ecc) Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

31 Nelle condizioni della bassa atmosfera (0-12 km) le attività umane (in particolare i processi di combustione) causano formazione di NO (specie molto pericolosa e che causa notevoli disturbi respiratori); in queste condizioni NO produce ozono, che però ha effetti dannosi (la concentrazione di ozono è uno dei parametri che si controlla per linquinamento da traffico; lallarme ozono scatta per concentrazioni > 3 p.p.m.) NO + ½ O 2 NO 2 (di colore rossastro) NO 2 + hv NO + O O + O 2 O 3 lozono è un forte ossidante e quindi è pericoloso anche per i tessuti degli esseri viventi. Un ciclo simile è causato anche dalla liberazione di idrocarburi incombusti. Inquinamento dellatmosfera terrestre: smog fotochimico NB: NO si forma nei processi di combustione in aria (miscela N 2 /O 2 ) a causa dellalta temperatura Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

32 La pioggia è naturalmente leggermente acida (pH~5,6) per la presenza di CO 2 solubilizzata H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 HCO H + sono gli ossidi di zolfo e azoto immessi in gran quantità dalla attività umane (combustione di combustibili fossili contenenti zolfo e/o azoto) a causare il fenomeno della pioggia acida (fino a pH=1,5) combustioneS + O 2 SO 2 N 2 + O 2 2 NO ulteriore ossidazione da parte di O2 atmosfericoSO 2 + ½ O 2 SO 3 NO + ½ O2 NO 2 reazione con acquaSO 3 + H 2 O H 2 SO 4 NO 2 + H 2 O HNO 3 (o HNO 2 ) acido solforico e acido nitrico sono acidi forti (mentre H 2 CO 3 è un acido debole) Inquinamento dellatmosfera terrestre: piogge acide le piogge acide causano gravi problemi, principalmente agli ecosistemi forestali e al patrimonio architettonico e archeologico Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

33 solfatazione dei marmi marmo = CaCO 3 soluzione di acido solforico = H +, SO 4 = CaCO 3 + H + Ca 2+ + HCO 3 - Ca 2+ + SO 4 = CaSO 4 (gesso) il solfato di calcio (gesso) è meccanicamente fragile; inoltre assorbe acqua causando una espansione dei volumi con seri danni alla struttura di marmo statua danneggiata gesso formatosi in una matrice di marmo Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

34 Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE

35 Programma I modulo: Struttura della materia Nomenclatura 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 chimica Le equazioni chimiche – Lequilibrio 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 Chimica Generale CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI PROTEZIONE CIVILE


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