Chimica Generale ed Inorganica Prof. Giancarlo Morelli

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La Chimica La chimica è la scienza che descrive la materia, le sue proprietà e le trasformazioni che essa subisce, e le variazioni energetiche associate ai processi. Il termine chimica viene da alchimia

Etimologia di Chimica Il termine alchimia deriva dall‘arabo al-kimiya ( المياء o اليمياء), che è probabilmente composto dall'articolo al- e la parola greca khymeia (χυμεία) che significa "fondere", "colare insieme", “ Un'altra etimologia collega la parola con Al Kemi, che significa "l'arte egizia", dato che gli antichi egizi chiamavano la loro terra Kemi Il vocabolo potrebbe anche derivare da kim-iya, termine cinese che significa "succo per fare l'oro".

Metodo Scientifico Per eseguire osservazioni scientifiche che abbiano carattere di verità universale, è necessario applicare le seguenti regole: osservare e descrivere un dato fenomeno formulare un'ipotesi che lo possa spiegare prevedere una o più conseguenze dipendenti da quest'ipotesi verificare in modo sperimentale le conseguenze concludere (valutare): confermare o confutare l'ipotesi iniziale Quando le conseguenze confermano le ipotesi, si parla di oggettività delle osservazioni e si costruisce una legge; da un insieme di leggi, si costruisce una teoria.

Analisi di un campione Materia Materia Eterogenea Materia omogenea Separabile fisicamente Sostanze pure Miscela di sostanze Separabile fisicamente Composti Elementi Separabile chimicamente Combinabili chimicamente

Separazioni fisiche Le separazioni fisiche sfruttano le diverse proprietà fisiche delle sostanze

Proprietà fisiche Colore Massa Densità Fase Temperatura di fusione Temperatura di evaporazione Calore specifico Conducibilità elettrica e calore Malleabilità Duttilità

Le Unità del Sistema (SI) Grandezza fisica (Simbolo della grandezza) Nome dell'unità SI (Simbolo dell'unità SI) Lunghezza (l) metro m massa (m) chilogrammo kg intervallo di tempo (t) secondo s Intensità di corrente (I, i) ampere A temperatura assoluta (T) kelvin K quantità di sostanza (n) mole mol intensità luminosa (Iv) candelacd

Separazioni di sistemi eterogenei

Filtrazione Si basa sulla diversa fase nelle quali si trovano i componenti della miscela

Separazione per diversa densità Si basa sulla diversa densità delle fasi nelle quali si trovano i componenti della miscela

Separazione miscela omogenea trasformando in miscela eterogenea Si basa sulla trasfomazione di una miscela omogenea in eterogenea: Ad esempio Cristallizzazione

Separazione di un sistema omogeneo Distillazione Si basa sul diverso punto di ebollizione dei componenti di una miscela

Separazione di un sistema omogeneo Distillazione Torre di distillazione

Separazione di un sistema omogeneo Cromatografia Fronte del solvente Macchia del campione B1 B2 Linea di immersione della lastra nel solvente B3 Linea con punti di deposito Miscela di A + B + C

Sostanza e Elemento Sostanza: Ammontare di materia che possiede proprietà chimiche e fisiche ben definite, ad esempio: punto di fusione e densità (in certe condizioni), solubilità (in certi solventi) Elemento: Un elemento chimico è una sostanza pura costituita da un unico tipo di unità fondamentali, quelli che lo caratterizzano.

Legge della Conservazione della massa La somma delle masse delle sostanze reagenti è uguale alla somma dei prodotti Antoine Laurent Lavoisier 1743-1794

Esperimento di Lavoisier Fase 1 Il mercurio [Hg] venne introdotto nella storta il cui lungo collo "pesca" nella campana di vetro piena d'aria e isolata dall'esterno. Dopo un lungo riscaldamento (dodici giorni!), Lavoisier osservò la presenza di una polvere rossa nella storta pari a 45 grani e trovò che il volume di aria, presente nella campana di vetro, era diminuito di 8.9 pollici cubici, pari ad un sesto del volume di partenza. Lo schema della reazione di calcinazione del mercurio è il seguente: mercurio   +   aria ossido di mercurio

Esperimento di Lavoisier Fase 2 Nella seconda fase la polvere rossa  venne  pesata, rimessa in una storta  e  riscaldata energeticamente. Dopo un po' di tempo Lavoisier osservò la formazione di mercurio metallico e contemporaneamente una produzione di "aria", che andava esattamente a bilanciare la quantità consumata nella reazione precedente. Inoltre determino' che l'ossido di mercurio aveva una massa superiore al mercurio di partenza e la differenza era di un dodicesimo rispetto alla massa delmercurio di partenza. Lo schema di questa reazione e' il seguente: ossido di mercurio mercurio   +    aria

Legge di Proust o delle proporzioni definite “Un composto chimico è formato da elementi sempre nella stessa proporzione in peso, indipendentemente da come sia stato sintetizzato”

Legge delle proporzioni multiple Quando due elementi formano due composti diversi, il rapporto fra le masse in un composto rispetto al rapporto fra le masse nell’altro è un numero piccolo intero

Teoria atomica Dividere un corpo significa separare gli esseri semplici, gli ‘atomi’che lo compongono; essi sono eterni, intrasformabili,indivisibili,impenetrabili. Gli atomi muovendosi in tutte le direzioni, possono urtarsi e rimbalzare mutando velocità; gli urti avvenuti di striscio originano i vortici che a loro volta sono capaci di generare corpie mondi”.………… “Secondo le convenzioni vi è un dolce ed un amaro, un caldo ed un freddo, e secondo le convenzioni vi è un ordine. In verità vi sono atomi e vuoto. Democrito di Abdera Dal Rerum Natura di Lucrezio

Teoria Atomica di Dalton La materia è formata da particelle indivisibili e indistruttibili, gli atomi. Gli elementi sono sostanze pure formati da atomi tutti uguali e con la stessa massa. Atomi di elementi diversi (idrogeno, ossigeno, carbonio,...) hanno diverse proprietà e hanno masse diverse. I composti sono sostanze formate dall'unione di due o più atomi diversi che si combinano secondo un rapporto definito e intero. Gli atomi sono le unità delle trasformazioni chimiche.