Tutorato di Chimica Generale ed inorganica. Dr. Chiara Gionco

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2 Come funziona Si tratta di un aiuto per non rimanere indietro, provate a stare al passo con le lezioni 1h30 esercizi frontali, 30 di sportello Richiamo dei concetti fondamentali spiegati a lezione Interattivo: fate domande!!!!!!!!!! Se avete problemi con un esercizio, mandatemi testo e riferimento dello stesso (specificando il corso di appartenenza) entro 24 ore prima (chiara.gionco@unito.it) Ogni volta che verrà affrontato un concetto, vi lascerò un paio di esercizi tipo, di autovalutazione, per verificare la comprensione dei concetti.

3 Come funziona 20 ore = 10 incontri 1. Introduzione, unità di misura, cifre significative, nomenclatura, mole, massa molare 2. Relazioni ponderali, bilanciamenti di massa, reagente limitante, resa, Bilanciamenti red-ox 3. Relazioni ponderali, bilanciamenti di massa, reagente limitante, resa, Bilanciamenti red-ox 4. Soluzioni 5. Legge dei gas, Equilibri generici, Equilibri gassosi 6. Equilibri acido-base, acidi poliprotici 7. Equilibri di idrolisi 8. Soluzioni tampone 9. Prodotto di solubilità 10. Elettrochimica

4 Domande?

5 Ripasso Controllo dimensionale: Vi permette di discriminare facilmente eventuali errori dovuti a formule inverse errate p = nrt V = mol atm l mol K l K = atm pv = nrt p = V nrt = mol l = atm l mol K K 1 atm

6 Ripasso Conversioni: Per passare da un unità di misura ad un altra o, più spesso, da un multiplo di unità di misura ad un altro multiplo della stessa unità di misura G- giga- M- mega- chilo- etto- dah- k- deca- unità d- deci- nano- c- m- m- n- milli - centi- micro-

7 Notazione scientifica: Ripasso Vi permette di passare facilmente da un multiplo all altro, e fare velocemente stime del risultato.

8 Ripasso Proporzioni e percentuali: correlati Reagente puro al 70% su 100g di reagente solo 70 g sono del reattivo che mi interessa A : B = C : D correlati a) Se ho pesato 50 g di reagente, quale è in realtà la quantità effettiva che andrà a reagire? 70 g reattivo : 100g reagente = X : 50 g reagente X = (70 g reattivo 50 g reagente) / 100 g reagente = 35 g reattivo b) Se mi servono 50 g di sostanza reagente, quanto materiale dovrò pesare? 70 g reattivo : 100g reagente = 50 g reattivo : X X = (50 g reattivo 100 g reagente) / 70 g reattivo = 71 g reattivo

9 Ripasso: cifre significative Somme/differenze: Nelle addizioni e sottrazioni il risultato avrà lo stesso numero di decimali della quantità con il minor numero di cifre decimali MM(NO) = MA(N) + MA (O) = ( ) u.m.a. = u.m.a. = u.m.a 5 decimali 4 decimali

10 Ripasso: cifre significative Prodotti/quozienti: Nelle moltiplicazioni e divisioni il risultato avrà lo stesso numero di cifre significative del fattore con il minor numero di cifre significative. m (Cu) = n mol (Cu) MA (Cu) = 0.251mol g/mol = g = 16.0 g 3 cifre significative 5 cifre significative

11 Logaritmi: Ripasso: cifre significative Il risultato di un logaritmo si esprime sempre con un numero di cifre decimali uguali al numero di cifre significative dell argomento del logaritmo ph = -log[h + ] = - log ( ) = = cifre significative 3 decimali

12 La mole 1 mole contiene un numero di Avogadro ( ) di atomi o molecole n atomi/molecole = n moli N A n moli= n atomi/molecole N A

13 Massa molare La massa molare (atomica o molecolare, espressa in g/mol) è la massa di una mole (quindi atomi o molecole) di sostanza MM = m n mol m = n mol MM Per una molecola, è pari alla somma delle masse atomiche degli atomi presenti nella molecola MM (NH 3 ) = MA(N) + 3 MA(H) = = g/mol

14 Esercizi Calcolare la massa molare del cloro gassoso. Calcolare quanti atomi di ossigeno ci sono in 5.22g di nitrato di bario Calcolare il numero di moli di idrogeno gassoso ed il numero di moli di idrogeno atomico presenti in 4.543g di gas.

15 Pausa

16 Numero di ossidazione È la carica reale (ioni) o formale (composti covalenti) presente su un atomo. H 2 n.o. H = 0 CO 2 n.o. C = +4; n.o. O = -2 NaCl n.o. Na = +1; n.o. Cl = -1 SO 4 2- n.o. S = +6; n.o. O = -2 La somma dei numeri di ossidazione deve essere pari a zero in assenza di carica, altrimenti pari alla carica stessa.

17 Numero di ossidazione Nelle sostanze semplici il n.o. è sempre 0 Per gli ioni è pari alla carica H ha sempre n.o. pari a +1, eccetto negli idruri dove vale -1 O ha sempre n.o. pari a -2, eccetto nei perossidi dove vale -1 I metalli alcalini hanno n.o. pari a +1 I metalli alcalino terrosi hanno n.o. pari a +2 Gli alogenuri hanno n.o. pari a -1

18 Nomenclatura dei composti IUPAC Stock Tradizionale In tutte le tipologie di nomenclatura parto dall elemento con carica formale negativa (anione) e quindi passo a quello con carica formale positiva (catione) IUPAC Uso prefissi greci per indicare il numero di atomi presenti nella molecola (mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, epta-, etc ) Uso la desinenza uro per l elemento più elettronegativo (eccezione O che è ossido non ossigenuro). Esempi Cl 2 O 5 : Pentossido di dicloro FeS : Solfuro di ferro

19 Nomenclatura dei composti STOCK Uso la desinenza uro per l elemento con carica negativa (eccezione O che è ossido non ossigenuro). In caso di ioni poliatomici uso appropriati nomi specifici (che derivano dalla nomenclatura tradizionale). Il metallo viene segnato dopo con il suo stato di ossidazione scritto in numeri romani tra parentesi. Esempi Cl 2 O 5 : Ossido di cloro(v) FeS : Solfuro di ferro (II)

20 Nomenclatura dei composti TRADIZIONALE Considero un elemento X. Se X ha due stati di ossidazione, inserisco la desinenza oso (basso) o ico (alto). Se ne ha di più combino dal più basso al più alto: ipo-x-oso, X-oso, X-ico, per- X-ico. Esempi Cl 2 O 5 : Ossido clorico FeS : Solfuro ferroso

21 Composti binari dell idrogeno Combino l elemento X con l idrogeno, ho tre casistiche: X è un metallo, meno elettronegativo di H, la classe di composti è quella degli idruri, H ha n.o. -1. Formula generale XH m dove +m il n.o. di X X appartiene ai gruppi VIA e VIIA, è più elettronegativo di H, la classe di composti è quella degli idracidi, H ha n.o. +1. Formula generale H n X dove n è il n.o. di X. La nomenclatura tradizionale prevede Acido X-idrico. X è un non metallo dei gruppi IIIA, IVA, VA (N, P, C, As), H ha n.o. +1, la formula generale rimane XHm dove +m è il numero di ossidazione di X Composto IUPAC STOCK TRADIZIONALE LiH Idruro di litio Idruro di litio Idruro di litio MgH 2 Diidruro di magnesio Idruro di magnesio Idruro di magnesio SiH 4 Silano Idruro di silicio Idruro di silicio (silano) NH 3 Ammoniaca Idruro di azoto(iii) Ammoniaca PH 3 Fosfano / Fosfina CH 4 Metano / Metano H 2 S Solfuro di diidrogeno Solfuro di idrogeno Acido solfidrico HCl Cloruro di idrogeno Cloruro di idrogeno Acido cloridrico (acido muriatico)

22 Composti binari dell ossigeno Combino l elemento X con l ossigeno, ho due casistiche principali se il n.o. dell O è -2: X è un metallo, la classe di composti è quella degli ossidi basici X è un non metallo, la classe di composti è quella degli ossidi acidi, tradizionalmente chiamati anidridi (nome abolito) In altri casi posso avere: n.o. dell ossigeno pari a -1: classe dei perossidi n.o. dell ossigeno pari a -1/2: classe dei superossidi Composto IUPAC STOCK TRADIZIONALE CaO Ossido di calcio Ossido di calcio Ossido di calcio Fe 2 O 3 Triossido di diferro Ossido di ferro(iii) Ossido ferrico Cl 2 O 5 Pentossido di dicloro Ossido di cloro(v) Ossido clorico Cl 2 O Ossido di dicloro Ossido di cloro(i) Ossido ipocloroso Cu 2 O Ossido di dirame Ossido di rame(i) Ossido rameoso CuO Ossido di rame Ossido di rame(ii) Ossido rameico H 2 O 2 Diossido di diidrogeno Perossido d idrogeno Perossido di idrogeno (acqua ossigenata) KO 2 Diossido di potassio Superossido di potassio

23 Sali binari Sono composti da un metallo ed un non metallo. Possono essere derivati dalla reazione di un idrossido e un idracido. Composto IUPAC STOCK TRADIZIONALE NaCl Cloruro di sodio Cloruro di sodio Cloruro di sodio (Sale da cucina) FeS Solfuro di ferro Solfuro di ferro(ii) Solfuro ferroso AlBr 3 Tribromuro di alluminio Bromuro di alluminio Bromuro di alluminio Idrossidi Sono composti da un metallo e ioni ossidrili (OH - ). Possono essere derivati dalla reazione di un ossido basico e acqua. Hanno formula generale: X(OH) n dove +n è il n.o. di X Composto IUPAC STOCK TRADIZIONALE KOH Idrossido di potassio Idrossido di potassio Idrossido di potassio Sn(OH) 2 Diidrossido di stagno Idrossido di stagno(ii) Idrossido stannoso Zn(OH) 2 Diidrossido di zinco Idrossido di zinco Idrossido di zinco

24 Ossiacidi Possono essere derivati dalla reazione di un ossido acido e acqua. Hanno formula generale: H n X m O z Per la nomenclatura IUPAC si utilizza la dicitura: Acido z-osso-x-ico (n.o. romano) Per la nomenclatura tradizionale i soliti prefissi e suffissi relativi al n.o. di X. La nomenclatura Stock non viene utilizzata. Composto IUPAC TRADIZIONALE H 2 CO 3 Acido triossocarbonico(iv) Acido carbonico HClO 3 Acido triossoclorico(v) Acido clorico H 2 SO 4 Acido tetraossosolforico(vi) Acido solforico HNO 3 Acido triossonitrico(v) Acido nitrico H 2 SO 3 Acido triossosolforico(iv) Acido solforoso Casi particolari: gli ossidi acidi di P, B, Si possono reagire con una o più molecole di acqua. I composti risultanti sono diversi. Nella nomenclatura tradizionale si aggiunge il prefisso orto- (che si può omettere) per l acido ottenuto dall idratazione massima, il prefisso meta- per l acido ottenuto dall idratazione minima, piro- per l idratazione intermedia (se esistente). Esempio: P 2 O 5 + H 2 O HPO 3 Acido metafosforico P 2 O 5 + 2H 2 O H 4 P 2 O 7 Acido pirofosforico P 2 O 5 + 3H 2 O H 3 PO 4 Acido (orto)fosforico

25 Sali ternari Sono composti da un metallo ed un anione poliatomico. Possono essere derivati dalla reazione di un idrossido e un ossiacido. Per la nomenclatura IUPAC si utilizza la dicitura: z-osso-x-ato (n.o. romano) di n-y Per la nomenclatura tradizionale il suffisso oso si trasforma in ito ed il suffisso ico si trasforma in ato per la parte anionica. Per la parte cationica rimangono oso e -ico. La nomenclatura Stock non viene utilizzata. Composto IUPAC TRADIZIONALE CuSO 4 5H 2 O Tetraossosolfato(VI) di rame pentaidrato Solfato rameico pentaidrato FePO 4 Tetraossofosfato(V) di ferro Fosfato ferrico NaNO 2 Diossonitrato(III) di sodio Nitrito di sodio (NH 4 ) 2 SO 4 Tetraossosolfato(VI) di di-tetraidruro d azoto Solfato d ammonio KMnO 4 Tetraossomanganato(VII) di potassio Permanganato di potassio Sali quaternari Derivano da una dissociazione incompleta dell acido o dell idrossido. Composto IUPAC TRADIZIONALE NaHCO 3 Triossoidrogenocarbonato(IV) di sodio Carbonato acido (bicarbonato) di sodio LiH 2 PO 4 Tetraossodiidrogenofosfato(V) di litio Fosfato biacido di litio KHSO 3 Triossoidrogenosolfato(IV) di potassio Solfito acido (bisolfito) di potassio

26 Eccezioni e casi particolari HN 3 : Acido Azotidrico Azoturo di (H N N N) NH 3 : Ammoniaca PH 3 : Fosfano (Fosfina) AsH 3 : Arsano (Arsina) SbH 3 : Stibano (Stibina) BH 3 : Triidruro di boro (Borano) AlH 3 : triidruro di alluminio X n Cr 2 O 7 : dicromato di X X n S 2 O 8 : perossodisolfato di X CH 4 : metano Acidi organici HCOOH: Acido formico Formiato di CH 3 COOH: Acido acetico Acetato di HOOCCOOH (C 2 O 4 H 2 ): Acido ossalico Ossalato di

27 Riassunto nomenclatura tradizionale Considero un elemento X. Se X ha due stati di ossidazione, inserisco la desinenza oso (basso) o ico (alto). Se ne ha di più combino dal più basso al più alto: ipo-x-oso, X-oso, X- ico, per-x-ico. Composti binari di X con O e H a) Composti con O: X a O b (n ox (O)=-2) Ossido di X (o ossido X-oso etc). Se X è un metallo ho un ossido basico, se X è un non metallo ho un assido acido (anche detto anidride). Nel caso in cui n ox (O)=-1, ottengo un perossido, nel caso n ox (O)=-1/2, ottengo un superossido. b) Composti con H. Se H è più elettronegativo di X X a H b : idruro di X Se H è meno elettronegativo di X H a X b : X-uro di idrogeno, in generale acido X-idrico. Vale per alogenuri e calcogenuri. C, N, P, As, Sb sono eccezioni. Se aggiungo acqua ad un ossido basico ottengo un idrossido X a O b + H 2 O X(OH) n idrossido di X (o X-oso etc) Se aggiungo acqua ad un ossido acido ottengo un ossiacido Y a O b + H 2 O H c Y d O e acido Y-ico (o Y-oso etc) Idrossido + Acido Sale + H 2 O Formula generale: X a (Y b O c ) n Nomi: la desinenza oso si trasforma in ito la desinenza ico si trasforma in ato la desinenza idrico si trasforma in uro

28 Esercizi Ho tre campioni di Fe. Il primo pesa 6.70 g, il secondo è formato da moli, il terzo contiene atomi. Quale è il campione formato da più atomi? Quante molecole ci sono in un campione nel quale moli di triossido di zolfo vengono aggiunte a g dello stesso composto? Quale sostanza tra bornite (Cu 5 FeS 4 ) e solfuro rameoso contiene la maggiore percentuale in peso di rame?

29 Esercizi: dalla formula al nome Composto IUPAC STOCK TRADIZIONALE HBO 2 NaN 3 AuOH Li 2 SO 3 Li 3 N H 2 Te KH Cl 2 O 7 PbO 2 HClO H 2 MnO 4 FeCl 3 Ti(OH) 4 Ru(NO 3 ) 3

30 Esercizi: dal nome alla formula Composto IUPAC STOCK TRADIZIONALE Ossido di oro(i) Carbonato di calcio Fosfano Triossofosfato (V) di sodio Solfuro di disodio Triossobromato(V) di sodio Idruro di calcio Ossido di manganese(vii) Idrossido di sodio (soda caustica) Solfato ferroso eptaidrato Acido borico Acido fluoridrico Nitrato di calcio