Sommario. Prefazione XIII. 2.L1 Gli atomi si vedono? 33

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1 Sommario Prefaione XIII Capitolo 1 Chimica, tecnologia e società 1.1 Introduione Relaione fra proprietà atomiche e tecnologiche dei materiali Risorse naturali e sviluppo di sciena e tecnologia L interaione dell attività umana con l ambiente 12 Capitolo 2 Il modello atomico della materia 2.1 La materia L atomo Le grandee fondamentali e la mole Energia, temperatura e stati di aggregaione della materia 31 Letture 33 2.L1 Gli atomi si vedono? 33 Domande 34 Esercii 34 Capitolo 3 Il modello elettronico dell atomo e le proprietà periodiche 3.1 Il modello dell elettrone: particella oppure onda elettromagnetica? Le correlaioni fra le radiaioni elettromagnetiche e l elettrone Il modello elettronico dell atomo di idrogeno La configuraione elettronica degli atomi polielettronici Le proprietà periodiche La classificaione degli elementi in metalli e non metalli 54 ApprofondimentI 55 3.A1 Il principio di indeterminaione di Heisenberg 55 3.A2 La distribuione della probabilità radiale 57 Letture 60 3.L1 Gli effetti dei campi elettromagnetici sulla salute 60 Domande 62 2p 2p 2p 3d 2 2 3d 2 3d 3d 3d

2 VI Sommario ISBN σ π Capitolo 4 Il legame covalente 4.1 Il legame chimico 63 π 4.2 Il legame covalente nelle molecole biatomiche La geometria e il legame nelle molecole poliatomiche Regole empiriche per scrivere le formule di struttura Il modello della risonana fra formule limite Energia e distana di legame Legami covalenti polari e legami ionici 81 Approfondimenti 82 4.A1 Il modello degli orbitali ibridi 82 4.A2 Il legame chimico secondo il modello dell orbitale molecolare 86 Domande 89 Esercii 89 Geometria delle specie chimiche sul tuo smartphone 90 Cl Na + Capitolo 5 Il legame ionico 5.1 Il modello del legame ionico Gli ioni che costituiscono le sostane ioniche La geometria locale dei composti ionici 97 Approfondimenti 98 5.A1 L energia reticolare e il tipo di ioni 98 Domande 100 Capitolo 6 Il legame nei metalli 6.1 I metalli: legame e struttura, un modello semplificato Il modello a bande del legame metallico ll modello di conduione elettrica in un solido configuraione elettronica e proprietà elettriche La conduione termica L energia del legame metallico 107 Letture L1 L idrogeno è un metallo, per Giove! L2 Il legame metallico, il Titanic e la Rolls Roce 109 Domande 110

3 ISBN Sommario VII Capitolo 7 Le interaioni intermolecolari 7.1 Le interaioni di van der Waals Il legame a ponte di idrogeno stato di aggregaione di sostane molecolari ed energia del legame intermolecolare 119 Domande 121 Li + Rb + Capitolo 8 Il modello e le proprietà dello stato solido 8.1 Il modello ideale dello stato solido Le strutture cristalline in alcune serie di sostane reali alcune proprietà dei solidi correlate al legame chimico 131 Approfondimenti A1 I reticoli cristallini e le celle elementari A2 I metalli con la memoria della propria forma 136 Letture L1 I diamanti sono per sempre? L2 La peste dello stagno e la tragica fine di Robert Scott 138 Domande 140 Esercii 140 Capitolo 9 I modelli e le proprietà degli stati gassoso e liquido 9.1 Un modello dello stato gassoso I gas reali Lo stato liquido Lo stato vetroso o amorfo 151 ApprofondimentI A1 un modello dei gas reali: l equaione di van der Waals A2 Il discostamento dei gas reali dal comportamento ideale 153 Letture L1 amedeo Avogadro, un genio incompreso della chimica L2 In volo con il più leggero dell aria : l estinione dei dirigibili L3 La respiraione alle grandi altee e alle grandi profondità 157 Domande 158 Esercii 158

4 VIII Sommario ISBN liquido gas liquido gas Capitolo 10 Transiioni e diagrammi di stato per sistemi a un componente 10.1 Introduione Le transiioni di stato e i principi della termodinamica La transiione solido-gas La transiione solido-liquido Energetica delle transiioni di stato e fore di coesione I diagrammi di stato a un componente 174 ApprofondimentI A1 La capacità termica A2 L effetto Joule-Thomson A3 I gas reali 180 Letture L1 alla scoperta dei diagrammi di stato 181 Domande 184 H O Na + Cl Capitolo 11 I sistemi a più componenti 11.1 La composiione delle soluioni La dissoluione di un soluto in un solvente La solubilità e il principio di Le Chatelier-Braun Le soluioni ideali e le proprietà colligative Proprietà elettriche delle soluioni I sistemi dispersi I diagrammi di stato a due componenti Le soluioni solide 206 Approfondimenti A1 tensione superficiale, tensioattivi, viscosità e tribochimica A2 Ripartiione di un soluto fra solventi immiscibili 209 Letture L1 L osmosi inversa e la desaliniaione dell acqua marina L2 L energia osmotica L3 La pressione osmotica, le fleboclisi e la salatura delle sostane alimentari L4 Le bevande gassate e l embolia dei subacquei 213 Domande 213 Esercii 214

5 ISBN Sommario IX Capitolo 12 Le reaioni chimiche e la stechiometria 12.1 Il significato quantitativo delle formule Il numero di ossidaione Le reaioni chimiche 221 Domande 231 Esercii 232 Capitolo 13 L equilibrio e la termodinamica delle reaioni in fase gassosa 13.1 L aspetto sperimentale dell equilibrio Gli effetti di perturbaioni esterne sullo stato di equilibrio di una reaione La termodinamica delle reaioni 240 Approfondimento A1 L inquinamento atmosferico dovuto agli ossidi di aoto 252 Lettura L1 frit Haber e le armi chimiche della Prima Guerra Mondiale 255 Esercii 259 Domande 260 Capitolo 14 Le proprietà cinetiche delle reaioni 14.1 Gli aspetti termodinamici e cinetici di una reaione La velocità di reaione Le leggi cinetiche integrate delle reaioni del primo e del secondo ordine Il meccanismo delle reaioni e i processi elementari La teoria delle collisioni La catalisi Le reaioni fotochimiche 277 APPROFONDIMENTI A1 La legge di aione di massa e K eq della reaione 279 LETTURE L1 La combustione degli idrocarburi nei motori e il convertitore catalitico L2 La formaione dell oono: un effetto delle reaioni fotochimiche L3 La catalisi enimatica 283 Domande 285 Esercii 285

6 X Sommario ISBN Capitolo 15 Gli equilibri acido-base e di solubilità in soluione acquosa 15.1 Gli equilibri acido-base applicaioni degli equilibri acido-base Gli acidi e le basi di Lewis Il prodotto di solubilità La solubiliaione dei composti ionici poco solubili 302 Approfondimenti A1 Le soluioni tampone A2 Le titolaioni acido-base 307 Letture L1 Il tampone carbonato nel sangue e il mal di montagna L2 Il calcare : come si forma e come si ridiscioglie 309 Domande 311 Esercii 312 Capitolo 16 Elettrochimica: reaioni di ossido-riduione e poteniale elettrico 16.1 Le reaioni di ossido-riduione e i sistemi elettrochimici Le celle voltaiche e le reaioni di ossido-riduione I poteniali di elettrodo L equilibrio chimico nei sistemi elettrochimici Celle a concentraione Le reaioni elettrochimiche che coinvolgono alcuni metalli I poteniali standard e alcuni equilibri particolari prevedere i prodotti delle reaioni dai poteniali standard La cinetica nelle reaioni di ossido-riduione L elettrolisi La relaione fra carica elettrica e quantità di materia La sovratensione La conducibilità delle soluioni di elettroliti 337 Approfondimenti A1 Batterie primarie e secondarie di uso comune A2 Le celle a combustibile A3 Le celle di Grätel A4 processi elettrochimici industriali 343 Letture 344

7 ISBN Sommario XI 16.L1 nella guerra delle correnti fra Tesla ed Edison vinse J.P. Morgan 344 Domande 347 Esercii 347 Capitolo 17 Il modello e le trasformaioni del nucleo 17.1 Le fore di legame nel nucleo La distribuione naturale dei nuclidi stabili Il decadimento radioattivo La fissione e la fusione nucleari Gli elementi transuranici 364 Approfondimenti A1 Le particelle fondamentali della materia A2 L origine degli elementi 367 Letture L1 alcune tappe fondamentali nella scoperta della fissione nucleare L2 La fissione nucleare controllata e il rischio delle centrali nucleari L3 La radioattività nella vita quotidiana 371 Domande 374 Esercii H 3 H n h 4 He Capitolo 18 La chimica degli elementi 18.1 Le sostane elementari alcune serie di composti inorganici Alcuni composti comuni acqua, ammoniaca, acidi alogenidrici e composti a essi collegati alcune proprietà degli elementi di transiione, lantanoidi, attinoidi e loro composti Le proprietà magnetiche delle sostane Il colore delle sostane 415 Letture L1 La vita è anche inorganica 418 Domande 419

8 XII Sommario ISBN Capitolo 19 Chimica organica 19.1 Introduione Gli idrocarburi alifatici Gli idrocarburi aromatici Il petrolio I derivati degli idrocarburi 434 Letture L1 aminoacidi, proteine, acidi nucleici e ingegneria genetica 464 Domande 468 Capitolo 20 La biosfera, le risorse naturali e gli effetti antropici 20.1 Introduione L atmosfera e l idrosfera La litosfera I cicli della biosfera combustibili fossili, produione di energia e impatto sull ecosistema 491 Capitolo 21 I materiali per le tecnologie innovative 21.1 I materiali ceramici Materiali per l elettronica Materiali per l ottica Energia dal Sole nanotecnologia: nanotubi, grafene e nanoparticelle Epilogo: il mantello invisibile e i possibili scenari dei materiali del futuro (o futuribili?) 526 Appendice A.1 alcune regole di nomenclatura chimica 529 A.2 Grandee fondamentali, derivate e loro unità di misura 534 A.3 Costanti fisiche fondamentali 536 A.4 Brevi biografie dei personaggi citati 536 Indice analitico 554