Chimica generale ed inorganica

Andrea Caneschiandrea.caneschi@unifi.it

Dante Gatteschidante.gatteschi@unifi.it

Testi

• Burns Fondamenti di Chimica EdiSES

• Bertini Luchinat Mani Chimica Casa Editrice Ambrosiana

• Sabatini Dei Chimica generale ed inorganica Idelson Gnocchi

Sito web

• http://www.chim1.unifi.it/dida/index.html

Verifiche programmate

• Fine ottobre: calcoli sulle moli

• Fine novembre: formule di struttura

• Prima delle vacanze: equilibri acido base

Introduzione 1-3

Chimica: Origini

• Reazioni di combustione: metallurgia, ceramica

• Saponi e tinture

• Concia delle pelli

• Alchimia

Verso la Chimica moderna

• Coloranti artificiali

• Fertilizzanti e la sintesi dell’ammoniaca

• Chimica del petrolio

• Chimica farmaceutica

Alcuni Elementi

Bromo

Mercurio

Rame

Fosforo

Iodio

Cadmio

Dalton

STM di GaAs

Mosche e nuclei

Materia ed energia

• Materia: tutto ciò che occupa spazio e possiede massa

• Fisica: studia le trasformazioni della materia

• Chimica: studia le trasformazioni associate alle variazioni di legame tra atomi

Grandezze fisiche

• Misura di una grandezza è data dal rapporto tra la grandezza da misurare e un campione della grandezza scelto come unità di misura

• Grandezze fondamentali e grandezze derivate

Grandezze fondamentali

• Lunghezza

• Massa

• Tempo

• Temperatura

• Intensità di corrente elettrica

• Intensità luminosa

• Quantità di materia

Sistema Internazionale SI

Grand. Fond. Unità Simbolo

Lunghezza metro m

Massa chilogrammo kg

Tempo secondo s

Corrente el. ampere A

Temperatura kelvin K

Int. di luminosità candela cd

Quant. di sostanza mole mol

Prefissi dei multipliNome Simbolo Fatt. molt. n (10n)

Yotta Y 24

Zetta Z 21

Esa E 18

Peta P 15

Tera T 12

Giga G 9

Mega M 6

Chilo k 3

Etto h 2

Deca da 1

Prefissi dei sottomultipliNome Simbolo Fatt. molt. n (10n)

Yocto y -24

Zepto z -21

Atto a -18

femto f -15

pico p -12

nano n -9

micro μ -6

milli m -3

Centi c -2

Deci d -1

La scala delle cose

Un capello?

60.000-120.000 nm

Un globulo rosso?

2.000- 5.000 nm

Un atomo?

0.1-0.5 nm

DNA

2- 12 nm

ATP sintetasi

10 nm

http://www.iubmb-nicholson.org/swf/ATPSynthase.swf

• Catalizza la sintesi di ATP da ADP

• Meccanismo complesso con moti concertati delle varie subunità

• Boyer, Walker, Shaw Nobel Chimica 1997

Alcuni calcoli semplici

• Scrivere in notazione scientifica: 0,000456; 3456789;0,35;

• Calcolare: 3,34x10-3 m quanti millimetri sono? E quanti μ? 1 nm quanti Ångstrøm è? (1 Å= 10-10 m)

• Calcolare: 3,247x10-3 +3,35x10-4; 1,234x10-1 – 1,2345; 2,2x10-4 .5,6x102; 9,456x10-10: 1,1x1012;

ancora

• Esprimere con prefissi più adatti le unità di misura per esprimere le seguenti quantità: 3,45x10-8 m; 1,66x10-27 kg

Energia

• La capacità di fornire lavoro

• Energia nucleare

• Energia radiante

• Energia elettrica

• Energia chimica

• Energia meccanica

• Energia termica

Nucleare

Radiante

Elettrica Chimica

Meccanica Termica

Dal sole

fotosintesi

chemioluminescenzalampade fotovoltaico

Motori el.dinamo

pile

elettrolisi

muscoli

motori

attrito

Reazioni chim. eso

Reazioni chim. endo

Stati di aggregazione della materia

• Solido

• Liquido

• Gassoso

GAS

LIQUIDO

SOLIDO

Cristallino

Vetroso

sublimazione

brinamentoEvaporazione, ebollizione condensazione

congelamento

liquefazione

devetrificazione

solidificazionefusione

Chimica e materia

• Materiali

• Sostanza o sostanza pura: composizione e struttura

• Fase: una porzione di un sistema che presenta identica proprietà

MATERIA

MISCUGLI

ETEROGENEI

SOSTANZE

COMPOSTI

ELEMENTI

Grossolani

(granito,calcestruzzo, legno)

Dispersi

Sospensioni

(nebbie, fumi)

Emulsioni (latte)

MISCUGLI

OMOGENEI (Vino, bronzo, aria)

ELEMENTIELEMENTIELEMENTI

(Sale, zucchero, acqua)

(idrogeno, ossigeno, sodio)

Componenti aria secca (% in vol)

Metodi di separazione in un sistema eterogeneo

• Sedimentazione, decantazione

• Filtrazione

• Centrifugazione

• Ventilazione

• Separazione magnetica

Metodi di separazione in un sistema omogeneo

• Cristallizzazione

• Distillazione

• Estrazione con solventi

Criteri di valutazione della purezza delle sostanze

• Ppm e ppb

• Punto di fusione

• Punto di ebollizione

• Cromatografia

• Spettrometria di massa

• Spettroscopie: IR, NMR, XPS, EPR etc.

• Diffrazione raggi X

Struttura atomica-molecolare della materia

• Atomi: numero atomico e numero di massa

• Massa atomica

• Masse atomiche geonormali

• La mole

• La costante di Avogadro

Costanti fisiche fondamentaliUnità di massaatomica

u.m.a.

1.660566.10- 27

kgMassaelettrone

me 9.109534.10- 31

kgMassaprotone

mp 1.672648.10- 27

kgMassaneutrone

mn 1.674954.10- 27

kgCaricaelettrone

e 1.602189.10- 19

CCostante diAvogadro

NA 6.022045.1023

mol- 1

Costanti fisiche fondamentali

Costante deigas

R 8.31441 J mol-1K-1

Costante diBoltzmann

kB 1.380662.10-

23K-1

Costante diPlanck

h 6.626176.10-34

J sCostante diFaraday

F 9.648456.104

Cmol-1

Volumemolare gasideale

Vm 0.022414 m3

mol-1

Velocitàluce nelvuoto

c 2.997925.108

s-1