Indice. Teoria atomica della materia. Legame chimico. Struttura elettronica degli atomi

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1 Prefazione alla seconda edizione Prefazione alla prima edizione 1 Teoria atomica della materia 1.1 Cenni allo sviluppo storico della teoria atomica della materia Legge della conservazione della massa (di Lavoisier) Teoria atomica di Dalton Determinazione dei pesi atomici e delle formule chimiche (principio di Avogadro e regola di Cannizzaro) Equazioni chimiche. Relazione massa-energia Particelle fondamentali dell atomo Numero atomico, numero di massa. Isotopi Pesi atomici e unità di massa atomica Mole. Numero di Avogadro. Masse atomiche (o molecolari) assolute Cenni alla spettrometria di massa (determinazione sperimentale dei pesi atomici assoluti) 19 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO 20 2 XI XIII Struttura elettronica degli atomi 2.1 Cenni sulle radiazioni elettromagnetiche Modello atomico planetario e spettri atomici Modello atomico di Bohr Postulato di De Broglie. Principio di indeterminazione di Heisenberg Meccanica quantistica od ondulatoria Soluzioni dell equazione di Schrödinger per l idrogeno Descrizione degli orbitali atomici Atomi polielettronici Principio di esclusione di Pauli e regola di Hund Configurazioni elettroniche degli elementi della tavola periodica. Principio di Aufbau Struttura elettronica e tavola periodica degli elementi Proprietà periodiche Raggi atomici e raggi ionici Energie di ionizzazione Affinità elettronica Elettronegatività Tipi di elementi 59 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO 60 3 Legame chimico 3.1 Energia di legame Legame ionico Legame covalente Teoria a coppia di elettroni (teoria di Lewis) Teoria del legame di valenza (teoria VB) Teoria dell orbitale molecolare (teoria MO) Legame metallico Teoria delle bande Conduttori, isolanti e semiconduttori Semiconduttori estrinseci (positivi e negativi) Importanza tecnologica dei semiconduttori Cenni ai superconduttori Legami deboli Interazioni dipolari Legame di idrogeno 118 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO 122

2 ISBN Nomenclatura dei composti inorganici e reazioni chimiche 4.1 Numero di ossidazione Classificazione e nomenclatura dei composti inorganici Idruri e ossidi Idrossidi e ossoacidi Sali Ioni Reazioni chimiche Reazioni acido-base Reazioni di scambio Reazioni di ossido-riduzione (reazioni redox) 150 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Stato gassoso 5.1 Proprietà dei gas Equazione dei gas perfetti (o ideali) Leggi semplici dedotte dall equazione dei gas perfetti Applicazioni dell equazione dei gas perfetti Miscele gassose Diffusione ed effusione dei gas. Legge di Graham Cenni sulla teoria cinetica dei gas Gas reali. Equazione di van der Waals Liquefazione dei gas 175 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Stato liquido 6.1 Proprietà dei liquidi Evaporazione di un liquido e tensione di vapore Ebollizione di un liquido Sublimazione. Fusione e solidificazione Diagrammi di stato di H 2 O e CO Fluidi supercritici 197 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Stato solido 7.1 Tipi di solidi e loro proprietà Reticoli cristallini e celle elementari Diffrazione dei raggi X da parte dei cristalli Tipi di solidi cristallini Cristalli metallici Cristalli ionici Cristalli covalenti Cristalli molecolari Difetti nei cristalli Allotropia, polimorfismo e isomorfismo Cristalli liquidi 228 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Soluzioni 8.1 Natura delle soluzioni Entalpia di soluzione Concentrazioni delle soluzioni Solubilità dei gas Tensione di vapore delle soluzioni Proprietà colligative delle soluzioni Abbassamento della tensione di vapore Innalzamento della temperatura di ebollizione. Abbassamento della temperatura di congelamento Pressione osmotica Anomalie delle proprietà colligative Colloidi o dispersioni colloidali 257 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Termodinamica chimica 9.1 Terminologia termodinamica Primo principio della termodinamica Calori o entalpie di reazione Equazioni termochimiche e diagrammi entalpici Determinazione dei calori di reazione Entalpie normali (o standard) di formazione Applicazione dei calori standard di formazione Energie di legame Entropia e secondo principio della termodinamica Entropia come funzione di probabilità 293 VI

3 ISBN Terzo principio della termodinamica. Entropie assolute normali (o standard) Criterio di spontaneità. Energia libera di Gibbs Energia libera normale (o standard) di formazione e suo utilizzo Variazione dell energia libera con la temperatura Energia libera di Gibbs e costante di equilibrio 303 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Equilibrio chimico 10.1 Equilibri nei sistemi omogenei Utilizzo della costante di equilibrio Equilibri eterogenei implicanti fasi gassose Spostamento dell equilibrio. Principio dell equilibrio mobile Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura Scelta delle migliori condizioni di reazione Regola delle fasi per gli equilibri eterogenei 329 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Equilibri tra le fasi 11.1 Sistemi a un componente Sistemi a due componenti. Miscele binarie liquide Sistemi di due liquidi completamente immiscibili Sistemi di due liquidi completamente miscibili Sistemi condensati a due componenti Cenni ai principali tipi di leghe metalliche Analisi termica Completa miscibilità dei due componenti allo stato liquido, completa immiscibilità allo stato solido con presenza di punto eutettico Completa miscibilità allo stato liquido, completa immiscibilità allo stato solido con formazione di un composto 12 con temperatura di fusione congruente Completa miscibilità sia allo stato liquido sia allo stato solido 359 Equilibri in soluzione 12.1 Equilibri di solubilità Equilibri acido-base Natura degli acidi e delle basi Forza degli acidi e delle basi Acidi poliprotici e basi poliprotiche Solventi anfiprotici Correlazione forza-struttura molecolare degli acidi e delle basi Acidi e basi secondo Lewis Autoionizzazione dell acqua. Prodotto ionico dell acqua Scala di ph e di poh Determinazione del ph Equilibri idrolitici o idrolisi Soluzioni tampone Titolazioni acido-base Anfoterismo 400 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Elettrochimica 13.1 Introduzione Conduzione elettrolitica ed elettrolisi Stechiometria dell elettrolisi. Leggi di Faraday Celle galvaniche Lavoro elettrico e lavoro chimico Potenziali di elettrodo standard Forza elettromotrice standard di una cella galvanica Forza elettromotrice non standard. Equazione di Nernst Applicazioni dei potenziali di elettrodo Previsione delle reazioni chimiche Metalli che si sciolgono negli acidi Determinazione della costante di equilibrio di una reazione dai potenziali normali di riduzione Misura del ph con il piaccametro Corrosione dei metalli Protezione contro la corrosione 447 VII

4 ISBN Potenziali di elettrodo ed elettrolisi Celle galvaniche di importanza tecnica Batterie primarie o pile a secco Batterie secondarie o pile ricaricabili Celle a combustibile 458 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Energia di legame nucleare. Stabilità dei nuclei Cinetica chimica 14.1 Finalità della cinetica chimica Velocità di reazione Influenza della concentrazione dei reagenti Meccanismi di reazione Influenza delle radiazioni Influenza della temperatura Teoria dello stato di transizione o del complesso attivato Catalizzatori e catalisi Derivazione della costante di equilibrio da considerazioni cinetiche 491 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Composti di coordinazione 15.1 Composti di coordinazione. Leganti Nomenclatura dei composti di coordinazione Struttura dei composti di coordinazione Isomeria Isomeria strutturale Stereoisomeria Il legame nei composti di coordinazione Teoria del campo cristallino: energie degli orbitali d Teoria del campo cristallino: configurazioni elettroniche e comportamento magnetico I colori dei composti di coordinazione La serie spettrochimica dei leganti Reazioni di sostituzione dei leganti e stabilità degli ioni complessi Applicazioni dei composti di coordinazione 521 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Chimica nucleare 16.2 Equazioni nucleari bilanciate Reazioni di decadimento nucleare Cinetica delle reazioni di decadimento nucleare Fissione e fusione nucleari Applicazioni di radionuclidi 541 ESERCIZI DI VERIFICA E DI APPROFONDIMENTO Elementi di chimica inorganica 17.1 Introduzione Idrogeno Stato naturale e proprietà Preparazione Composti Usi dell idrogeno Gruppo 1. Metalli alcalini Stato naturale e proprietà generali Preparazione degli elementi Composti Gruppo 2. Metalli alcalino-terrosi Stato naturale e proprietà generali Preparazione degli elementi Composti Gruppo Stato naturale e proprietà generali Preparazione e proprietà del boro Composti del boro Preparazione e proprietà dell alluminio Composti dell alluminio Gruppo Stato naturale e proprietà generali Stato elementare del carbonio Ossidi del carbonio Preparazione del silicio Diossido di silicio Silicati e alluminosilicati Prodotti tecnici del silicio Preparazione e composti dello stagno e del piombo 571 VIII

5 ISBN Gruppo Stato naturale e proprietà generali Preparazione e proprietà dell azoto Composti dell azoto Preparazione e proprietà del fosforo Composti del fosforo Gruppo 16. Calcogeni Stato naturale e proprietà generali Preparazione e proprietà dell ossigeno Composti dell ossigeno Preparazione e proprietà dello zolfo Composti dello zolfo Gruppo 17. Alogeni Stato naturale e proprietà generali Preparazione degli alogeni Composti degli alogeni Gruppo 18. Gas nobili Stato naturale e proprietà generali Elementi di transizione Proprietà generali Cromo Manganese Ferro Rame Zinco e mercurio Elementi di chimica organica 18.1 Introduzione Idrocarburi Idrocarburi alifatici saturi: alcani Idrocarburi alifatici insaturi: alcheni Idrocarburi alifatici insaturi: alchini Idrocarburi aliciclici saturi e insaturi Idrocarburi aromatici Fonti di approvvigionamento e produzione degli idrocarburi Gruppi funzionali Gruppo alogenidrico JX (X=F, Cl, Br, I) Gruppo ossidrile JOH Gruppo etereo JOJ Gruppo aldeidico JCHO Gruppo chetonico Gruppo carbossilico JCOOH Gruppo estereo JCOOJ Gruppi amminici NH 2, Gruppo ammidico JCONH Contemporanea presenza di gruppi JNH 2 e JCOOH 621 NH, C O N 18.4 Cenni ai polimeri sintetici Polimerizzazione per addizione Polimerizzazione per condensazione Polimeri termoplastici e polimeri termoindurenti 627 Appendice 629 analitico 633 IX