Corso propedeutico a chimica generale 2009

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1 Corso propedeutico a chimica generale 2009 Luigi Cerruti luigi.cerruti@unito.it Lezioni di chimica 3-4

2 Unità di misura SI Unità fondamentali

3 Unità di misura SI Unità derivate

4 Gli oggetti microscopici della chimica L'atomo L'atomo è un sistema miscoscopico costituito da protoni, carica 1, C, massa 1, g neutroni, carica zero, massa 1, g elettroni, carica - 1, C, massa 9, g

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6 Gli oggetti microscopici della chimica Molecole e ioni Una molecola è un sistema costituito da uno o più atomi, in grado di esistere 'isolato' Il termine 'isolato' si riferisce qui a sistemi che hanno solo interazioni deboli con altri oggetti microscopici Le molecole sono dette mono-, bi-, tri- atomiche a seconda che siano costituite da 1, 2, 3 atomi La γ-globulina è costituita da atomi Uno ione è un atomo o una molecola con carica elettrica intera, positiva o negativa Il solfato di rame è costituito da ioni Cu 2+ e SO 4 2-

7 Il reticolo cristallino dell'nacl Cristalli di sale da cucina La cella unitaria dell'nacl contiene 4 ioni Na + e 4 ioni Cl -

8 Gli oggetti microscopici della chimica I costituenti di un cristallo Molte sostanze importanti, specie allo stato solido, non sono costituite da molecole 'isolabili' Nel sale da cucina NaCl (s) esistono solo ioni Na + e Cl - separati; l'unità di riferimento è NaCl Nel 'verde rame' CuSO 4 (s) esistono solo ioni Cu 2+ e SO 4 2- ; l'unità di riferimento è CuSO 4 Il diamante è un corpo semplice, in cui esistono solo atomi di carbonio legati fra di loro in modo da costituire un'unica molecola; l'unità di riferimento è C

9 Gli oggetti microscopici della chimica L'atomo L'atomo è un sistema miscoscopico costituito da protoni, carica 1, C, massa 1, g neutroni, carica zero, massa 1, g elettroni, carica - 1, C, massa 9, g Le proprietà chimiche di un atomo sono determinate dal numero di protoni contenuti nel nucleo

10 Schema del funzionamento di uno spettrometro di massa

11 Schema del funzionamento di uno spettrometro di massa

12 Spettro di massa del mercurio 196 Hg 0,146 % 202 Hg 29,80 % massa atomica relativa del mercurio naturale: 200,59

13 L'unità di massa atomica Si è definita come unità di massa atomica un dodicesimo della massa dell'isotopo 12 C Il nome di questa unità di misura è dalton (uma) 1 uma = 1, g

14 Massa atomica relativa (mar) E' il rapporto tra la massa di un atomo di un elemento naturale (spesso una miscela di isotopi ) e la dodicesima parte della massa dell atomo di carbonio 12. Il suo valore per ogni elemento risulta facendo la media tra i valori massimo e minimo, trovati sperimentalmente e di dimostrata alta precisione, su tutti i materiali normali noti (Definizione della IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry) La massa atomica relativa è detta anche peso atomico, in ogni caso questa grandezza è adimensionale.

15 Massa atomica relativa Il caso del fosforo Il fosforo è un elemento mononuclidico, è cioè costituito esclusivamente dal nuclide 31 P. La massa atomica relativa del fosforo è 30, Ciò significa che la massa di un atomo di fosforo-31 è 30, volte maggiore della dodicesima parte della massa dell atomo di carbonio 12.

16 Massa atomica relativa Il caso del silicio Il silicio è un elemento polinuclidico costituito in maggioranza (92,21 %) dall isotopo 28 Si (27, amu) ma contenente il 4,70 % dell isotopo 29 Si (28, amu) e il 3,09 % dell isotopo 30 Si (29,97376 amu). La massa atomica relativa del silicio è 28,086. Ciò significa che la massa di un atomo di silicio naturale (media tra quelle dei tre isotopi) è 28,086 volte maggiore della dodicesima parte della massa dell atomo di carbonio 12.

17 Condizioni standard per i gas E' utile definire le condizioni standard di uno stato di riferimento per i gas. Si è assunta come temperatura standard 0 C Si è assunta come pressione standard 1 atm Si ricordi che 0 C corrispondono a 273,15 K

18 Gli isotopi I nuclei degli atomi sono caratterizzati dal numero di protoni e di neutroni che contengono. Gli atomi di un elemento hanno tutti lo stesso numero di protoni, ma possono avere un numero diverso di neutroni. Gli atomi di un elemento che hanno un numero diverso di neutroni sono detti isotopi di quell'elemento

19 Simboli atomici A Z X 16 8 O Cl X simbolo dell'elemento, ad es. Ne, neon A numero di massa dell'isotopo: numero dei protoni + numero dei neutroni Z numero atomico: numero dei protoni, carica nucleare

20 La tavola periodica degli elementi

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26 La legge di Gay-Lussac, 1808 Data la reazione fra due gas, i volumi dei reagenti e dei prodotti gassosi stanno fra di loro in rapporto come numeri interi semplici 1 vol. di idrogeno più 1 vol. di cloro danno 2 vol. di cloruro di idrogeno 2 vol. di idrogeno più 1 vol. di ossigeno danno 2 vol. di acqua (vapore)

27 La legge di Avogadro, 1811 Volumi uguali di gas diversi, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di molecole

28 L'interpretazione della legge di Gay-Lussac Il caso della reazione fra idrogeno e cloro

29 L'interpretazione della legge di Gay-Lussac Il caso della sintesi dell'acqua