Indice. 1 Nomenclatura dei composti inorganici G. Depaoli. 2 Struttura dell atomo: il nucleo G. Depaoli. Prefazione

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1 Indice Prefazione xi 1 Nomenclatura dei composti inorganici G. Depaoli 1.1 Elementi Ioni e molecole Ossidi Idrossidi (o idrati) Idracidi Ossiacidi Sali 10 Esercizi 13 2 Struttura dell atomo: il nucleo G. Depaoli 2.1 Introduzione Primi esperimenti Natura del nucleo Dimensioni del nucleo Barriera nucleare coulombiana Difetto di massa ed energia di legame nucleare Unità di massa atomica Concetto di mole Energia di legame per nucleone Rapporto neutroni-protoni Tipi di decadimento radioattivo Decadimento alfa Decadimento beta (b e b + ) Decadimento gamma Radioattività naturale Unità di misura della radiazione Misura della radioattività Impieghi dei radioisotopi Energia dalle reazioni nucleari 40 Esercizi 47

2 vi Indice ISBN Struttura dell atomo: gli elettroni D.A. Clemente, G. Depaoli 3.1 Introduzione Fotoni e radiazioni elettromagnetiche Interazione della radiazione elettromagnetica con la materia Postulati della teoria di Bohr-Sommerfeld Teoria di Bohr dell atomo di idrogeno Caratteristiche ondulatorie dell elettrone Principio di indeterminazione di Heisenberg Equazione d onda di Schrödinger e sue soluzioni Equazione d onda di Schrödinger per l atomo di idrogeno Forme degli orbitali Numeri quantici Numero quantico di spin m s Energia degli orbitali Configurazione elettronica degli atomi Periodicità nella configurazione elettronica esterna Periodicità di alcune proprietà atomiche 74 Esercizi 81 4 Il legame chimico D.A. Clemente, G. Depaoli 4.1 Introduzione Legame ionico Legame covalente Strutture di Lewis e l ordine di legame Carica formale nelle strutture di Lewis Mesomeria o risonanza Energia di risonanza Eccezioni alla regola dell ottetto Teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) Alcune applicazioni della teoria VSEPR Sviluppi e limitazioni della teoria VSEPR Teoria del legame di valenza (Valence Bond, VB) Orbitali ibridi Diamagnetismo e paramagnetismo Legame chimico e teoria degli orbitali molecolari (LCAO, Linear Combination of Atomic Orbitals) 108 Esercizi Le equazioni chimiche G. Depaoli 5.1 Bilanciamento di un equazione chimica Numero di ossidazione (stato di ossidazione) Metodi per bilanciare un equazione chimica 122

3 ISBN Indice vii 5.4 Regole per il bilanciamento delle equazioni redox Rapporti quantitativi tra le specie di un equazione chimica bilanciata Resa di una reazione Determinazione della formula minima (formula empirica) di un composto 129 Esercizi Lo stato gassoso G. Depaoli, B. Longato 6.1 Pressione e volume di un gas Leggi dei gas Legge generale dei gas ideali Applicazioni della legge generale dei gas Legge di Dalton delle pressioni parziali Teoria cinetica dei gas Diffusione ed effusione gassosa Dissociazione gassosa Comportamento dei gas reali 149 Esercizi Lo stato solido D.A. Clemente 7.1 Stato cristallino e stato amorfo Cristalli perfetti, imperfetti, singoli e geminati Forma esterna e abito cristallino Gli elementi di simmetria macroscopica Le 32 classi cristallografiche e i 32 gruppi puntuali Gli elementi di simmetria microscopica Reticoli cristallini bidimensionali e tridimensionali I sette sistemi cristallini Definizione e uso delle coordinate frazionarie I 14 reticoli tridimensionali di Bravais Calcolo della densità di un cristallo e del numero di molecole Z contenute nella cella cristallina Diffrazione dei raggi X da parte dei cristalli Cristalli ionici Cristalli molecolari Solidi covalenti Struttura dei metalli e delle leghe 184 Esercizi Lo stato liquido G. Depaoli, M. Vidali 8.1 Introduzione Viscosità Tensione superficiale 193

4 viii Indice ISBN Tensione o pressione di vapore Tensione di vapore e temperatura Temperatura di ebollizione Forze inter- e intramolecolari Le fasi e le transizioni di fase 201 Esercizi Le soluzioni e le loro proprietà G. Depaoli, M. Vidali 9.1 Definizioni e proprietà Modi di esprimere il contenuto delle soluzioni Diluizione delle soluzioni Soluzione di un gas in un liquido. La legge di Henry Proprietà delle soluzioni Equilibri fisici in un sistema a due componenti 225 Esercizi Termodinamica P. Di Bernardo, G. Sotgiu 10.1 Energia interna Entalpia Termochimica Misure calorimetriche Legge di Hess e applicazioni della termochimica Spontaneità delle trasformazioni chimiche Entropia Energia libera di Gibbs (G) L energia libera di Gibbs e la composizione di un sistema Equilibrio chimico e G 261 Esercizi L equilibrio chimico in sistemi omogenei ed eterogenei G. Depaoli, U. Mazzi 11.1 Equilibri chimici in sistemi omogenei (miscugli gassosi e soluzioni) Quoziente di reazione Q e costante di equilibrio K Equilibri in fase gassosa Influenze esterne sull equilibrio chimico Equilibrio chimico in sistemi eterogenei 279 Esercizi Equilibri acido-base D.A. Clemente, G. Depaoli 12.1 Definizione di acido e di base Struttura del protone in acqua 297

5 ISBN Indice ix 12.3 Ancora sulle coppie coniugate acido-base Acidi e basi secondo Lewis Ruolo dell acqua nelle reazioni acido-base Prodotto ionico dell acqua Effetto dell aggiunta di un acido o di una base all acqua pura. Definizione di K a e K b Relazione tra K a e K b di una coppia coniugata Concetto di ph Concetto di elettroneutralità di una soluzione e modo di esprimerla con un equazione Calcolo del ph di soluzioni di acidi forti e di basi forti Alcuni utili suggerimenti per la risoluzione dei problemi sugli equilibri acido-base Calcolo del ph di soluzioni di acidi monoprotici deboli e di basi monoprotiche deboli Acidi poliprotici ph di un acido poliprotico ph di una base poliprotica ph delle soluzioni saline Soluzioni tampone Titolazioni Curve di titolazione acido-base Scelta dell indicatore nelle titolazioni 335 Esercizi Elettrochimica R. Bertani, P. Di Bernardo 13.1 Celle galvaniche Ponte salino Forza elettromotrice della pila Rappresentazione convenzionale delle semipile Potenziale elettrodico e concentrazione Alcuni esempi di applicazione dell equazione di Nernst Potenziali standard e previsione del decorso di una reazione Uso della tabella dei potenziali standard Tipi di semicelle Utilizzazione della misura della forza elettromotrice di una pila Pile commerciali Elettrolisi Tensione di decomposizione elettrolitica e sovratensione Purificazione elettrolitica del rame. Un esempio di applicazione industriale dell elettrolisi Leggi di Faraday Altre applicazioni dei processi elettrolitici Processi di corrosione 378 Esercizi Cinetica chimica R. Bertani, B. Longato 14.1 Velocità di una reazione Velocità e concentrazioni 388

6 x Indice ISBN Forma integrata della legge cinetica Meccanismi di reazione Reazioni di equilibrio Effetto della temperatura sulla velocità di reazione Teoria delle collisioni Catalisi Catalisi enzimatica 402 Esercizi Chimica inorganica con complementi di chimica organica R. Bertani 15.1 Origine degli elementi Idrogeno Elementi del Gruppo 1: i metalli alcalini Elementi del Gruppo 2: i metalli alcalino-terrosi Elementi del Gruppo Elementi del Gruppo Elementi del Gruppo Elementi del Gruppo Elementi del Gruppo Elementi del Gruppo 18 o zero (0) Elementi di transizione Chimica dei materiali D.A. Clemente, M. Gleria, G.A. Rizzi 16.1 Note introduttive La Tavola Periodica e i materiali Tipi di materiali: struttura e legame Metodi di preparazione Legame nei solidi e loro proprietà elettroniche Silicati Materiali ceramici, vetro e cementi Concetti generali sui polimeri Parametri fondamentali Polimeri organici Proprietà dei polimeri organici Polimeri inorganici Polisilossani (siliconi) Poli(organofosfazeni) Classificazione dei polimeri: architettura Proprietà meccaniche 568 Indice analitico 575