La Vita è una Reazione Chimica

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1 La Vita è una Reazione Chimica Acqua Oro Zucchero

2 Le soluzioni

3 La diluizione è il procedimento per preparare una soluzione meno concentrata da una soluzione più concentrata. Diluizione Aggiungi Solvente Moli di soluto prima della diluizione (i) = Moli di soluto dopo la diluizione (f) M i V i = M f V f

4 Come prepareresti 60.0 ml di HNO M da una soluzione standard di HNO M? M i V i = M f V f M i = 3.00 M f = V f = 0.06 L V i =? L V i = M f V f M i = x = L = 4 ml 4 ml di acido + 56 ml di acqua = 60 ml di soluzione

5 Acidi e basi

6 Una soluzione è una miscela omogenea di 2 o più sostanze Il soluto è(sono) la(le) sostanza(e) presente(i) in minore quantità Il solvente è la sostanza presente in maggiore quantità Soluzione Solvente Soluto Bibite (l) H 2 O Zucchero, CO 2 Aria (g) Lega leggera per saldatura (s) N 2 Pb O 2, Ar, CH 4 Sn

7 Un elettrolita è una sostanza che, quando sciolta in acqua, dà luogo ad una soluzione che può condurre elettricità. Un non elettrolita è una sostanza che, quando sciolta, produce una soluzione che non conduce elettricità. non elettrolita elettrolita debole elettrolita forte

8 Chi conduce l elettricità in soluzione? Cationi (+) e Anioni (-) Elettrolita forte 100% dissociazione NaCl (s) H 2 O Na + (aq) + Cl - (aq) Elettrolita debole non completamente dissociato CH 3 COOH CH 3 COO - (aq) + H + (aq)

9 Acidi Hanno un sapore agro. L aceto deve il suo sapore all acido acetico.gli agrumi contengono acido citrico. Provocano il cambio di colore nei coloranti vegetali. Reagiscono con alcuni metalli per produrre idrogeno gassoso. 2HCl (aq) + Mg (s) MgCl 2 (aq) + H 2 (g) Reagiscono con carbonati e bicarbonati per produrre diossido di carbonio gassoso 2HCl (aq) + CaCO 3 (s) CaCl 2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O (l) Le soluzioni acquose di acidi conducono l elettricità.

10 Basi Hanno un sapore amaro. Sono lisciviose. Molti saponi contengono basi. Provocano il cambio di colore nei coloranti vegetali. Le soluzioni acquose di basi conducono l elettricità.

11 Un acido di Arrhenius è una sostanza che in acqua produce ioni H + (H 3 O + ) Una base di Arrhenius è una sostanza che in acqua produce ioni OH -

12 Ione Idronio, protone idratato, H 3 O +

13 Un acido di Brønsted è un donatore di protoni Una base di Brønsted è un accettore di protoni base acido acido base Un acido di Brønsted deve contenere almeno un protone ionizzabile!

14 Acidi monoprotici HCl H + + Cl - HNO 3 H + + NO - 3 CH 3 COOH H + + CH 3 COO - Acidi diprotici H 2 SO 4 H + + HSO 4 - Elettrolita forte, acido forte Elettrolita forte, acido forte Elettrolita debole, acdo debole Elettrolita forte, acido forte HSO 4 - H + + SO 4 2- Elettrolita debole, acido debole Acidi triprotici H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4 - H 2 PO - 4 H + + HPO 2-4 HPO 2-4 H + + PO 3-4 Elettrolita debole, acido debole Elettrolita debole, acido debole Elettrolita debole, acido debole

15 Identificare le seguenti specie come acidi di Brønsted, basi, o entrambi. (a) HI, (b) CH 3 COO -, (c) H 2 PO 4 - HI (aq) H + (aq) + I - (aq) Acido di Brønsted CH 3 COO - (aq) + H + (aq) CH 3 COOH (aq) Base di Brønsted H 2 PO 4 - (aq) H + (aq) + HPO 4 2- (aq) Acido di Brønsted H 2 PO 4 - (aq) + H + (aq) H 3 PO 4 (aq) Base di Brønsted

16 Il Prodotto Ionico dell Acqua H 2 O (l) H + (aq) + OH - (aq) K c = [H+ ][OH - ] [H 2 O] [H 2 O] = costante K c [H 2 O] = K w = [H + ][OH - ] La costante del prodotto-ionico (K w ) èil prodotto delle concentrazioni molari degli ioni H + e OH - ad una determinata temperatura. La soluzione è A 25 0 C K w = [H + ][OH - ] = 1.0 x [H + ] = [OH - ] [H + ] > [OH - ] [H + ] < [OH - ] neutra acida basica

17 Qual è la concentrazione degli ioni OH - in una soluzione di HCl la cui concentrazione di ioni idrogeno sia 1.3 M? K w = [H + ][OH - ] = 1.0 x [H + ] = 1.3 M [OH - ] = K w [H + ] 1 x = = 7.7 x M 1.3

18 ph Una Misura dell Acidità ph = -log [H + ] La soluzione è At 25 0 C neutra [H + ] = [OH - ] [H + ] = 1 x 10-7 ph = 7 acida [H + ] > [OH - ] [H + ] > 1 x 10-7 ph < 7 basica [H + ] < [OH - ] [H + ] < 1 x 10-7 ph > 7 ph [H + ]

19 poh = -log [OH - ] [H + ][OH - ] = K w = 1.0 x log [H + ] log [OH - ] = ph + poh =

20 Reazione di Neutralizzazione acido + base sale + acqua HCl (aq) + NaOH (aq) H + + Cl - + Na + + OH - H + + OH - NaCl (aq) + H 2 O Na + + Cl - + H 2 O H 2 O

21 Analisi Gravimetrica 1. Sciogli la sostanza incognita in acqua 2. Fai reagire la sostanza incognita con quella conosciuta per formare un precipitato 3. Filtra ed asciuga il precipitato 4. Pesa il precipitato 5. Usa la formula chimica e la massa del precipitato per determinare la quantità dello ione incognito

22 Titolazioni In una titolazione una soluzione di concentrazione accuratamente nota viene aggiunta gradualmente ad un altra soluzione di concentrazione incognita fino a che la reazione chimica tra le due soluzioni non sia completa. Punto di equivalenza il punto a cui la reazione è completa Indicatore sostanza che cambia colore al (o vicino al) punto di equivalenza Aggiungi lentamente una base ad un acido incongnito FINO A QUANDO l indicatore non cambia colore

23 Quale volume di una soluzione M di NaOH è necessario per titolare ml di una soluzione 4.50 M di H 2 SO 4? SCRIVI LA REAZIONE CHIMICA! M H 2 SO 4 + 2NaOH 2H 2 O + Na 2 SO 4 volume di acido moli di acido moli di base volume di base acido rx coef. M base 4.50 mol H 2 SO 4 2 mol NaOH 1000 ml soln ml x x x = 158 ml 1000 ml soln 1 mol H 2 SO mol NaOH

24 I gas

25 Elementi che esistono come gas a 25 0 C and 1 atmosfera

26 Caratteristiche fisiche dei gas Assumono il volume e la forma dei loro contenitori. Sono i più comprimibili tra gli stati della materia. Si mescolano completamente e in modo omogeneo se costretti in un medesimo contenitore. Hanno densità decisamente inferiore rispetto ai liquidi e ai solidi.

27 Pressione = Forza Area (forza = massa x accelerazione) Unità di pressione 1 pascal (Pa) = 1 N/m 2 1 atm = 760 mmhg = 760 torr Pressione atmosferica 1 atm = 101,325 Pa Barometro Barometer

28 Legge di Boyle P α 1/V P x V = costante P 1 x V 1 = P 2 x V 2 Temperatura costante Quantità di gas costante

29 Un campione di cloro gassoso occupa un volume di 946 ml ad una pressione di 726 mmhg. Qual è la pressione del gas (in mmhg) se il volume è ridotto a 154 ml a temperatura costante? P 1 = 726 mmhg P x V = costante P 1 x V 1 = P 2 x V 2 P 2 =? V 1 = 946 ml V 2 = 154 ml P 2 = P 1 x V 1 V mmhg x 946 ml = = 4460 mmhg 154 ml

30 Espansione e compressione di un gas Tubo capillare Mercurio Bassa temperatura All aumentare di T Alta temperatura V aumenta

31 Variazione del volume del gas con la temperatura a pressione costante. Legge di Charles e Gay- Lussac V α T V = costante x T V 1 /T 1 = V 2 /T T (K) = t ( 0 C) La temperatura deve essere in Kelvin

32 Un campione di monossido di carbonio gassoso occupa 3.20 L a C. A quale temperatura il gas occuperà un volume di 1.54 L se la pressione resta costante? V 1 /T 1 = V 2 /T 2 V 1 = 3.20 L T 1 = K V 2 = 1.54 L T 2 =? T 1 = 125 ( 0 C) (K) = K T 2 = V 2 x T 1 V L x K = = 192 K 3.20 L

33 Legge di Avogadro V α numero di moli (n) V = costante x n Temperatura costante Pressione costante V 1 / n 1 = V 2 / n 2 3H 2 (g) + N 2 (g) 2NH 3 (g) 3 molecole + 1 molecola 2 molecole 3 moli + 1 mole 2 moli 3 volumi + 1 volume 2 volumi

34 Equazione dei gas ideali Legge di Boyle:V α 1 (a n e T costanti) P Legge di Charles: V α T (a n e P costanti) Legge di Avogadro: V α n (a P e T costanti) V α nt P V = costante x nt P = R nt P R è la costante dei gas PV = nrt

35 Le condizioni 0 C e 1 atm sono dette temperatura e pressione normali (c.n.). Gli esperimenti mostrano che in c.n. 1 mole di un gas ideale occupa L. PV = nrt R = PV nt = (1 atm)(22.414l) (1 mol)( K) R = L atm / (mol K)

36 Qual è il volume (in litri) occupato da 49.8 g di HCl in c.n.? T = 0 0 C = K PV = nrt V = nrt P P = 1 atm 1 mol HCl n = 49.8 g x g HCl = 1.37 mol V = L atm 1.37 mol x x K mol K 1 atm V = 30.6 L

37 atm)? PV = nrt nr V P 1 T 1 L argon è un gas inerte utilizzato nelle lampadine per ritardare la vaporizzazione del filamento. Una lampadina contenente argo a 1.20 atm e 18 0 C è riscaldata a 85 0 C a volume costante. Qual è la pressione finale dell argon nella lampadina (in = P T = costante = P 2 T 2 P 2 = P 1 x T 2 T 1 n, V e R sono costanti P 1 = 1.20 atm T 1 = 291 K = 1.20 atm x 358 K 291 K P 2 =? T 2 = 358 K = 1.48 atm

38 Calcoli di densità (d) d = m V = PM RT m è la massa del gas in g M è la massa molare del gas Massa molare (M ) di una sostanza gassosa M = drt P d è la densità del gas in g/l

39 Reazioni di Ossido-Riduzione (reazioni di trasferimento di elettroni) 2Mg 2Mg e - O 2 + 4e - 2O 2- Semi-reazione di ossidazione (perdita di e - ) Semi-reazione di riduzione (acquisto di e - ) 2Mg + O 2 + 4e - 2Mg O e - 2Mg + O 2 2MgO

40 Zn (s) + CuSO 4 (aq) ZnSO 4 (aq) + Cu (s) Zn Zn e - Zn è ossidato Zn è l agente riducente Cu e - Cu Cu 2+ è ridotto Cu 2+ è l agente ossidante Un filo di rame reagisce con nitrato di argento per formare argento metallico. Qual è l agente ossidante nella reazione? Cu (s) + 2AgNO 3 (aq) Cu(NO 3 ) 2 (aq) + 2Ag (s) Cu Cu e - Ag + + 1e - Ag Ag + è ridotto Ag + è l agente ossidante