Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

242
INTRODUZIONE - Unità di misura, errore sperimentale e cifre significative. IL NUCLEO ATOMICO - Protoni e neutroni, stabilità dei nuclei, fissione e fusione, difetto di massa, unità di massa atomica, massa molare. STECHIOMETRIA Mole; coefficienti stechiometrici. Agente limitante. Gas ideali e miscele gassose. Concentrazione di soluzioni. STRUTTURA ATOMICA - Orbitali atomici. Numeri quantici. Tavola periodica e proprietà periodiche. LEGAME CHIMICO - Legame covalente: teoria OM e teoria VSEPR; elettronegatività e % ionicità. Forze intermolecolari e legame a idrogeno. Reticoli covalenti. Legame ionico. Legame metallico e semiconduttori. Correlazione fra configurazione elettronica degli atomi, tipi di legame chimico formati e proprietà della materia (stato fisico, solubilità, conducibilità, proprietà meccaniche). TERMOCHIMICA - Calorimetria. Entalpia. Legge di Hess. Combustioni. TERMODINAMICA - Entropia. Primo e secondo principio della termodinamica. Spontaneità. Energia libera. Zero assoluto. EQUILIBRI - Concetto di equilibrio e modi di influenzare la posizione di un equilibrio: legge di azione di massa, effetto di T e di P. Equilibri gassosi. Equilibri eterogenei: passaggi di stato, equazione di Clausius-Clapeyron, diagrammi di stato, regola delle fasi e varianza, legge di Raoult e distillazione, azeotropi, proprietà colligative, diagrammi eutettici. Equilibri in soluzione: acidi e basi, idrolisi, solubilità e precipitazione. Equilibri ossidoriduttivi: potenziali redox, legge di Nernst, pile, corrosione e protezione dei metalli, elettrolisi. CINETICA E CATALISI - Velocità di reazione, costante di velocità e modi di influenzarle: effetto delle concentrazioni, di T, di P e catalisi. Catalisi omogenea ed eterogenea. Reazioni a catena.

description

Dispense di chimica generale + esercizi

Transcript of Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Page 1: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������������� ��� � ���

��������������

INTRODUZIONE - Unità di misura, errore sperimentale e cifre significative.

IL NUCLEO ATOMICO - Protoni e neutroni, stabilità dei nuclei, fissione e fusione, difetto di

massa, unità di massa atomica, massa molare.

STECHIOMETRIA Mole; coefficienti stechiometrici. Agente limitante. Gas ideali e

miscele gassose. Concentrazione di soluzioni.

STRUTTURA ATOMICA - Orbitali atomici. Numeri quantici. Tavola periodica e proprietà

periodiche.

LEGAME CHIMICO - Legame covalente: teoria OM e teoria VSEPR; elettronegatività e %

ionicità. Forze intermolecolari e legame a idrogeno. Reticoli covalenti. Legame ionico. Legame

metallico e semiconduttori. Correlazione fra configurazione elettronica degli atomi, tipi di legame

chimico formati e proprietà della materia (stato fisico, solubilità, conducibilità, proprietà meccaniche).

TERMOCHIMICA - Calorimetria. Entalpia. Legge di Hess. Combustioni.

TERMODINAMICA - Entropia. Primo e secondo principio della termodinamica.

Spontaneità. Energia libera. Zero assoluto.

EQUILIBRI - Concetto di equilibrio e modi di influenzare la posizione di un

equilibrio: legge di azione di massa, effetto di T e di P. Equilibri gassosi. Equilibri eterogenei:

passaggi di stato, equazione di Clausius-Clapeyron, diagrammi di stato, regola delle fasi e varianza,

legge di Raoult e distillazione, azeotropi, proprietà colligative, diagrammi eutettici. Equilibri in

soluzione: acidi e basi, idrolisi, solubilità e precipitazione. Equilibri ossidoriduttivi: potenziali redox,

legge di Nernst, pile, corrosione e protezione dei metalli, elettrolisi.

CINETICA E CATALISI - Velocità di reazione, costante di velocità e modi di

influenzarle: effetto delle concentrazioni, di T, di P e catalisi. Catalisi omogenea ed eterogenea.

Reazioni a catena.

Page 2: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� �����

��������������� ������������������������������������������������������

����������������������������������������� ������� ���������������������

������������ ���������������������������������������������

������������������������������ ������������������������� ��������������

����� ������ � ��� ���������� ��� ��� �������� ������� �������� !���� ����

�������� ���� �� ��������� ��� ��� ������ ������� ����������� ������ ��� ��

����� �����������������������������������������������������������������������

���������� �����"���������������������������������������������������

�������������#����������$�������������������������������������� �������

��$� ��� ���������� ������ ������ %���� ��� ����������� ��$� �������� ���� ���������

� ����������� ����������� ���� ��� ������ ����� ���� ������� � ���� ����� �� ������� ���

������������������������������������������������������� ���������� ��������

���������������������������������� ����������������������

������������ �������������

���� ����������� �� ������� ��� �� ��� ��������� ������������� �� ��� �� ��� ���������

�������������� �������������������������������������&��������������� ��������'���

� ����������&�����������������������������&�������������'���������������

���� ��� ��������� ��� ���� ����� ���� �������������� ���� ����� ��� ��� ��� ����

�������������������� ����&���������������'��������������

(������������������������ ���������������������� ���������'�)�*&�+�,�������

���� ���� ����� ���� ���� ������ ����� ��� &�� '� ����� ��� �� ��� �� �������

����������� �������� ������������ ��� ��� ��� ���� ��������� �� ����� ���� ���

������������ �������������

�������������� �

����������������� ����������

���� ��� �� ������������ ��

�����������

��� ����� �� ���

���������

����������� ���

��

���������������������������������������

Page 3: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

-�����&�)�.��������������������� ������������������������������������ �����������

��������������������-�����'�)�.���������������������������� ����������� �������

����������*&�+�,�)�.��������&�)�/��0����

��������������������������������������������������'�)��&�+���1����������&���'�

�� �������� ��� ����������� ��������� �� �������� ����������� ���������������� &�� ����

�������������*���,2����������������������������������������'�������� ������

��������������������������������������������������������������������������

����������������$� ��� �������� ���������������������� ������������������������

�����������������������������������������������������������������∆'�3∆&"�

��� ����������������������∆� ����������������������������������������∆&����� ����

1������ ������4���������������2����&��

5���������������∆&�)�,�1����&��������������.���,���∆&�)�,�/�.2�∆'�)�*��1����6�4�,2��

��������������*3,�)�*��

������� � ��������������� �� �� ��������������������� ����������� �����

������ ����� ���������������� ����� ������ �������������� ������������ ��

����� ����������� �� � �����!�� �������� �"�#�� ������� ��� �� ���� ����

�������� ���������������� �������� �� �����������������������

$���� � ������ �� �� ��� ��� �� �������� ����"���� ������ ���� ��%� !� ��� ��

����� �������������������%�

�"�#�� ���� ����� ���� ��� ���������� �� � �������� ���� ������ ���� � �� ��

��� ������ ���� �������� �� ����� ����� ��� � ������� ��������� ������

����� �� �� %�

��

��

������ ���������������������������

���������������������

��&�)�.�→�'�)�,�

��&�)�,�→�'�)�6�

���7������#�����������������

������������������������������

Page 4: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������ ��$� ������� ��� ������������ ��� ����� ���� �� ����������� ���

������������7������������8�������������� �������������������������������

���������

'�)��&*�+��&�+���

!������ ��������������� ������������� ������ ���� ��� ������� ������� �������

������������������������������������������� ����������������

x =- b ± b2 - 4 ac

2a�

%�������������������������������������������������������������8�������

������� ����� �������������������8����������������&��������������������

��������������������������������������������������������

�����������������

#������� ��� ������ �� ������� �� ��������� ��� �������� ��� ��� ������ ��

��������� ������� ������ ������������ #������� ��� ������ �� ������� ���� ����

����������������������������������������������������������������������

,.9�)�,.�&�,.�&�,.�&�,.�)�,....�

-������ ��������� ����� ������� :� ,� �� ��������� ��� �������� ������

���������������������������

,./9�)�,�3�,.9�)�,�3�,....�)�.�...,�

���������������������������.��� �,��

,..��)�*.�)�,69;<=.�)�,�

��������������������������������������������

��

,.,3*��)�,..�;�)��√�,.�

Page 5: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�������������������� �������������������������������������������������

������������������������������������������ ����������� ����������������

������������������ ���,���,.������������������������,.��

*9;<>�)�*�9;<>�&�,.9� � .�...;<�)�;�<�&�,./9�

���� ��� ��� ������������ ��������������� �������� ��� ��������� ������ ������� �

������1,.<�)���������,.=�)��������������2������� �����������������������������������

���������������������������

��������� ������������������������������������������

,.9�+�9� &�,.9� )� ;&,.9� � �����������������������,� &�,.9�+� 9&,.9�)� 1,�+�92� &� ,.9� ��

�������������� ������������,.9��

������������������������������������������,.9��&�,.9��)��,.9�+�9�)�,.?��

��,.9��&�,./*��)��,.9�/�*�)�,.*���� ������

1,.�&�,.�&�,.�&�,.2�&�1,.�&�,.�&�,.�&�,.2�)�,.?��

�1,.�&�,.�&�,.�&�,.2�3�1,.�&�,.�2�)�1,.�&�,.2�)�,.*��

��� �������� ��� ���� ,.� �� ������� ��� ���������� ���� ��� ��� ���� ������ ��������

�������������������������������������

��� 1,.92� )� 9�� �� ������ ��� ��������� 9�� ����������� ���������� �� ���� ����� �����

�������� �������� ���� �������� 1��� ����� ��� ,.2� ���� �������� ����������� ����

�����������������������1,.92���@���������������1,./92�)�/9��

���������� ����������������������������

������������������������ � ���!�������������"� � ������#�

������!����� �� �� ������!����#�"� � ������$�

�������������� �����������"������ ��� ��������������������������

���������� ������������������������������������������

���������� ��������������������������������������������

�������������������

��,.�,.�)�,�1�� �����,.,�)�,.2�"����,�)�.�1�� �����,..�)�,2���

���1,.9�&�,.>2�)����,.9�+����,.>���� ������1,.9�&�,.>2�)�,.�9�+�>�)�,.,,������,.,,�)�,,��

����������,.9�)�9������,.>�)�>��������������� �������,,��

���1,.9�&�,./*2�)����,.9�+����,./*�)����,.�9/*�)����,.*��

����9�)����1��&���&���&��2�)������+������+������+������)�9����,.�

����������,./*�)�/����,.*��

Page 6: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

%���������������������������������������������,.����������������������

��������� ��� ��������������,.�� ��� ��$� ������ ��� ��������� ��� ����� � ����������

������������������������������������������������������������)�*�>,?*?,?A�

���,.�)�*�6.*;?;A������������������%!&$&������������������������������������������

��������������������������������������������������

��� ��� ��� ��� ��� ��������� ����������� ��

������� ��� ������ ���� ������� �&�� ����

���������� ������ ������ � �������� ��� &��

������������������������������&�)�,��������,�

��&�)�.���B�������.�����&������������- ∞��

�������������� �������������������������������������������������������������

���� �� �������� ��� ���������� ������ ��������� ��� ���� �� ������� �� ����������

�������������������������������������������������������8���������������������&���

'�� �� ��������� ���������� ������ ���� �������������� ��������� ������������

�����(������������������������������������������������������������������

��� ���� ��� ��������� ���� �� ���� ����������� ������� ��� ���� ��� ���� ������� ���

������������ ���� ���������� ���� �������� ��� ������� ������ ��������� ����

������������� ������������ �� ������ ��������������������������� �������� ���������

�������������������������������������������������������������������������

'������ � &� � ����� �� ����� ������ ��� ��� ����� � ����� � ������ ������� �

���� �� ������� ��� � ������ ������ ��� � ���

��'�(�()*���������������(�()*������������������������+(�*,-�.���'��/���������������������������[+�������/�.�+��0�*/]��

&�

���&� ��� ��� ��� ��� ��� ���������

���������������������&�)�,�

��� ��� �� �������� 1���������� ���

������2�����������&�����������

�� ����� ��� &� ������ �� ����

�� �����1/∞2��

&�

�&�

Page 7: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

(10-4)2 x (103)

(10-7)3 x 2,5

log

(����������� ������������������ �����

@����������� ��� ������ ��� ���� � ��� ������ ���������������� ���� ��� ������

������ �������������� ���%�������������������� 1)*2������������������������ ����

������ ������������

1������� � �� &� �2�� �� ��� 3 ������

���������� ����� ��

!��� C�������� C��

B���� ����� �

������� ������������ ������� @�

B����������� C������ D�

������� �������� �������� ���

������� ���������� ���� � ���

��� ��������� ����� �������� �� ��� �������� ��������� ��� ��� ��� ���� �

������������������������������������������������

1������� � �� &� �2�� �� ��� 3 ������

E���� ��F��� +�)�C����/,�

#������� G���� ,�)�5���)�C���*�/,�

-������ ������ ���)�5��/*�)�C���/,�/,�

H���������������� ������ -�)�@��

#�� �������� ����������� ������������� �� ������ ������ ���� � ��� ������ �� ���� ���

��������� � ������������ ��������� ���� �� �������� �������� ��� ������ �� ��� ���

����������������������������������������������������"����C�����������������

���C����������D������ ����C���������������"�����������������������������

���1����������� ��������������������������2�����I�1�����������2��

������ ���������� ����������������������������������C�������D�������J�����C�����I�

�� ��������� ��� KD�� �� ��������� ��� �������� ��� ���� � ��� ������ ��� ���� �������� ��

Page 8: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������� ����� ��� ���� ���� ������� ��� ������ ��� �������� ��� ��������"� ���

�������������� �����������������������������������������������1���@�)���������

H�)��������L�)�G���2��

M���������������� �������������������������������������������������

%�� �� ��� ���� �� ��������� �������� �������� %�� ����������� ������������ �� ��� ���

��������������� ����������������������������� ��

M����� ����� ,���)�,./6��6�

B����������� �����H����� ,KH�)�,�D�

B���� ��� ,���)�6<..��

(����������������������������������������� ����1���2���������=�?.<<;�&�,.9�

-������������������������������ ������������

%��� �������� �������������������� �� ����������� ������ ���� � ��������� �������� ����

���������������������������������� ������������� ������������� ����� ������

�����������������������

�� ���� ��� ����� � ������

,.6� C��� C�

,.<� ����� !�

,.=� ����� N�

,./6� ������ ��

,./<� ����� µ�

,./=� ���� ��

M�� ������ �������������� ��������� ������� ����� � ������� �������������� ��

���� !� "�#$�%�&'( )� #���������������� ������������ ����������������������

������ ���� ��� ���� ������� ��� ���� � ��� ������ ���� ������ ��� ��� ��� �����

���� �������������� �������� ����������������������������� 1��������������

��� ����� ������ ��� �������� ��� ���������� ������ ���� �� �� �����O2�� ���

���������������� �������������������������������������

������)������������ �� � �� ������� M�1��62�)���1�2�����1����/62�

Page 9: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������� �

!�� ���� ���� �2�����3������������ ������������ ������������� �#��� �24�

��0*���� �0�,���+���������/�� ������� ���

&��������� ����������0���5��#��� ������� ��������������� %�

&���������+Å)��� ����������'������$������ ���������� ����-��� ���������� �

����������

&�"������������(����6�5�#��� ��6�������%� �� ����� � ���������� ������

�������� �2�� ��-�.���*����'�5��������������� ��������������7�� �� �0�����

����#����������������������������������#������ ����� ������������%�

8�������� ������-��"�#�������������������"���+���� �2��,�-��6��-/�

��� ���� ����������%�

P���������������������������������� �����������������������������������

�����������������������������������������������������������������������

�� ���� � ������������������ ��������� ������������ ������������������� ��� ��������

� ���������� �����������������������������������������������������������

������ ����� ������ ������ ������� 1���� ��� .�.9?2�� �� ������ ����� ���������������

Q������������������������������������������������� ������������������������� �

����1���=�96;9�±��.�...*����� ��������������������������������������������

���=�96;*���=�96;<2��-�������������������������������������������� ����������������

������1����<������������,�C��)�,...��2����������������� ������� ���������N��������

��� ��� ������� 1���� ��� 9�9;..2� �� ���� ��������� �� ������ ������� ����� ����

����������������������� �������������������������������

N��� ������� ���� �� ��� ���������� ������ �������� ����������� ��� �����

��� ������������������5�����������������������������������������������������

������ �������� ��������� ���� ������������� ������������������� � �����������

�������������������������������������������������������������������������

����� ������������ ��� ���������� ������ ������ ��� ���� ��� �������� �� ��������� ������

������ ������ ������ �� ����������� ���� �������� ���� ����� ����������� �� ���

������� �� ����� ������ ������� ����������� ������ ��� ��� ���������� ������

������� ��� �������� ��� ������ ������ �� ���� ������������ �������� ��� ������ �����

Page 10: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������������������������������������������������������������������������

�������������������������������������������������������� ��������������������

N������������������������������������������������������������������������

����������������� ��������������������������������������������������������

����� !������ ���� ������ ������� ��� ���� ���� �� ����� ���� ������� 1)� ����

������� ������������� ������2����������������������������������������������

���� 1.��/#�2������������ ������������������������������������� ������������� ��

������������������������������������������1.��/#�2�

x x x xx xx x xx

������������������������������� ����������������

�������������������������

���������������� ������������������ �����������������

��������������������������

5����� �������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������

��������� ���������������������������������������������������������������

���� 0������������������ ������������� �����1������������������������

�� ������� ����������$�������2�������������������� ���������

M MV V

-����������������� -���������������������

@����������������������� 5�����������������������

Page 11: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

#������1=�?;<9�+�,9�6*�+�.�..<>?=2�)�*9�,?6,?=�→�*9�,?��� ���������������������

�� ���� ���������� ��� �� ��� ���� ������������ �� ��������� 1<2� ������ ������ ���� �����

���������� ������ ��� ���� ������� � ���������� ��������� �� �������

��������������������������������� �������������������� �����������������������

��9��� ������� ������������������������������������������������������

=�?;<9�&�,�<�)�,;�>>.*9�→�,<�1������ ������� ��������������������������2�

�� ����� ��������� ���� ��� ��� ���������� ��� �� ������� ���� ����� ���������� ����

���� ����� ���� �������� Q�� ����� ���� ��� ������� � ������� ���������

������������������������������������ �������������������������������������

�� ������ ����� ���� ��� ���� �� ������ ��� ����������� ������ ���������� ����

��������� (��������������������� ���������� ��������������������������

����������������������������������������������������������

.���������� �����

M�� �� ����� �������� ��� ����� ������� ���� �������� ����� �������� ��� ��� ���

���������E��������� ��� ������������� �������� �������������������� ����������������

�������������� �

�1����23�

���������������������������������������������8������������������������

���� �����8�� ���� ����������� ��� ������������ �� ��� �����������������

���������� ���� 1���� �����������2� ��� ������������������������������ ����

����������������������������������������������������������������������������

����������� 1���������� �� ��������2� ��� ��� ������� ����� ����� ���� ���� ���� ��

���������������������� ���������������������������������������������������

���� ���� ���� ��� ������� � ���������� ������ ������� ���� �� ��������� ���

�����������������R������������������������1�����������������2�����������

��� ������ .�.?*����� ��D/,��/,�������� ��������������������������������������

��� �������������� ���� ����� 1����� B�� ���� -2� ������� ������ ����������� ��� ����

�����������������������

,2� ��� ������ ��� 4������ ���� ��������� ���� ��������� ��� ������������ ������� ���

�������������������������������� ��������������������

Page 12: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��1�3!�������������

Q������� ��� ��������� ������������������������ ��-� ������������� M���

���������� �� ������� ��� ��� ��������� �������� ��� ���������� �������� ������ ����

����� �� ��� ��� ��� ������ ���� �������� ������ ��������� 1�� ������2�� @� ������ ��

�������� ��� ��� ��� ���������� �������� ����� ��������� -� )� ������� &� 1,3M2�� ���� ��

���������������������������������������������������� �������� ���-���M���������

����������� ��������� ���-���,3M��

*2� ��� ������ ��� -������ �� ��� 5��67 ������ ���� ��������� ���� ��������� ���

���������������������������������� ���M���B��� ���-���B��������������� ����������

����������

Q��� ���� ��� ������� ��� ������ ���������� �� �������� ���������� ������ �����

�������������������������������������

%�� �������� ��� ��� ����������� ��� ������ ��� H�����"� ��� ������ ������ �� ����

��������� ��� ������ ����� ���� ��� ������������ ����� ����� ������ 1C�����2�� 5���

��� ������� ���������������� �������� ���������� ��������������������������

�������� ��� -�� ��������� S����������� ��� �� ������� ������ ����� � �� ��������

-� -�

M�,3M�

M� -�

B� B�

1M3B2-���)���������

1-3B2M���)�������I�

Page 13: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���� ����������� ��� ��� ����8� ��� �� ������ �� ��������� ��� ��� ����������� ��

����� ����� �������� ��� ������ �������$�������� %������� ��� ��� ��� �����������

������������������������������������������������������������� ���������M�)�

.�� ����������� ���� ��� ��� �� ������� ����������� �� ������ ��� ������������� ��� ������

�����������������������������������������������������������B�)�/�*>6�,;KH�)�

.�D��

62�������������8������������������������������������ ��������� �����������������

�������������1�����������������������������������������������2��

M�)��������&���

��� ������� ��������� ��� ������ ������ ��� �� ������� ��� ���� ��� ������ ���

��������������������������������R��

������� �

������� ��� ����������������� ��*9$���������� ���� ������ �������

3������ ���� �� ���� � �� �� ��� �� ���� ���������� ���2� �� ������ ���

��������� �-��9$��� ���#�������� ���������� � ���������� ����� �������

������ � ������ ���

��� ����� ������ ������������������������ +����/��� ����������7�:��9$�����:���

�������#���������� � �� ���������������������������+��:��/�� ����#����#���

��� ����%�

M�1�2�

B�1KH2�1M3B2-���)���������

.�;�����,����

*�����

/�*>6�,;�KH�

Page 14: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

)�����������������

H����������� ����� �� ���������� �����C�����������������4*>6�,;KH�� �������

�������������������������������� ��� ������������������C����������������

������ ����� ��� �������������� -��� ��� ������ ���� ������������ ��� KH� ��� ����

������������������ 1����������� ���������������� �������� ������ �����������2�

�����������*>6�,;��

*.KH�)�1*.+�*>6�,;2�)�*=6�,;�D�

#�������� ������ ����� ������������� �� ����� ����������� ���� ��� ������

������������ ������������������������������������������������������������������

-� )� ,� ���� �� ��� ,..� ������� @����� ����� �������������� ���� ��� ����� E�����������

����� ������ ��� ���������� ������� ��� ������� ��� ����������� ��� ����������

���������������������,?.KE�������������������E���������������������������

%��������������������������������������� ����������������������1∆B2�����������

���� ��������������D���KH��� �� �������� ��������� ���∆B� �����������������

���������� �� ��� ��������� �� ���� ��� ,..�� �������� �������� ��� ∆B� ��� KH� �� ������

�������������D��������������������� ���������������������������*>6��

5��������������������������������

%�� ������ ���������� ������ ������� ���������� ���� ��������� ������ � ������� ���

������� ��������� ���� ������ �������� %�� ������ ���������� �� ����������

��������������� �������

N�����������������������������������������������������������

%���������������������������������������������+9+����������������� ����������

������� ��������� ���� �������������� ������ ����������+9+� ����� ����������

����+9+������������� �������

%�� ��������� ���������� ���� ��� ������������� ��� �������� ��� ����� �� ���

��������������

'����� �����������������������,������������������*.KH��������������������;�

���������������������������*.KH��%����������������������������� ���������

Page 15: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������ ������ 1�������� �������2� �� � ��� <� ��� ������� ��� ������������ ������

1���������������������2������ ����9.KH��������*.KH��

%����������������������������������������������������������������������������

��������������������������������� ������������������������������������

������������� ������������������� ���������������������������������������

������1�2�&������� �1���/,2�)�����1�2�

�������������������������������������� ���������������� ��� ��� ��������

������ �������� ������������������� ����� �������� �������������� �����������

��� ���� ���������� 1��� ������� �������� ��A2� ������������������ ������ ���

������� ��

M������������������������������ ������������������������������ ������������

������� �� ������ ���������� ��� ����� � �� ���� ���� ���������� ���������

������������������ � ���������������������������� �����������

#������������������������� �������������� ����������������������8�������

������������������������������������������������� ��

E����152�)�����1C�2�&��������������1��/*2����������,�5�)�,�C����/*��Q�������

��������������� ��� ������ �� ���� �� ������� ��� �� �� ����� ������ =�?� �� /*�� ��� ��

����������� ��� ���� ��� ������ �� ������ ������ B��������� �������� ������ �������� ����

������ ���� ���� ���������� ��� ��� ��� ��� ������ ��� �� ����������� �������

����������������������7��-��������������������� ��������������������

�������

��������������������� ����������������������������"��������������� �����

�������������� ������������������������#���������������������������������

0���*���� �������������������#-�������� ���������� �������������� ��������������

������ ����� ������� ����������� ��� ��� ���� ������ ��� �� ��������� ����������

���������� �� ���� ��� ������ ��� �������� ���������� ��� ������ ��� ���� �� ����

����� ��� ����������� �� ��� � �������� ����������� ����������� ����� �� ���� 1�� )�

������������� ��� ������ 2"� ���� ���� ���� �������� ������ �� ���������� �� �7�

�����#-����������������������7������#���#��������������������L��

Page 16: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

L�)�C���*�/*�)�0�C��1��/,2*��)�C��1��/*2���

��� ����� 1�������� ���������2� �� ���� ��� ������ ��� ������ 1�������� �������2�� ���

������ ��� ��������� ��� ������ �� ����� �� #� ���� �� :!#;:� ,�� ��� ������� ��� ��

������� �����%�������������������������������������L��

���������������������������������� ����152����������������1�2���

5��)�C����/*���)�L�

H��������� ����� �����������������������������������������������������������

����������������������������������� ������������������������������������� ����

���������������������������������������������-� ������

F =q+ q-

4 π ε0 r2

��������+����/������H�����������������������������������������������������1�

���� �� ��������� �� �� ��� ����� �� ������2�� ε.� )� ?�?;9� &� ,./,*� H*L/,�/,� �� ����

������� ������������������������������������������� ����������������������������

��� ���������������� B���� �� ������������������ ��������������� �� ������ ����������

���������� ����� �� ������� � ������ �������� ����������� �������� �� ��� ��� ������������

���������

Page 17: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

1

IL NUCLEO ATOMICO E LA MOLE

Gli atomi sono costituiti da un nucleo, formato da protoni (carica elettrica positiva,

massa 1,6724 x 10-24

g) e neutroni (nessuna carica elettrica, massa 1,6745 x 10-24

g),

intorno al quale ruotano elettroni (carica elettrica negativa, massa 9,11 x 10-28

g).

Come si può notare, la massa dell’atomo è principalmente concentrata nel nucleo dato

che la massa degli elettroni si può considerare trascurabile [esercizio: per un atomo

formato da 17 protoni, 18 neutroni e 17 elettroni calcolare la massa del nucleo, la

massa totale e la differenza % tra i due dati]; tuttavia il volume è quello occupato dagli

elettroni in movimento intorno al nucleo: questo spazio è enormemente maggiore di

quello occupato dal solo nucleo.

Gli elettroni si trovano all’esterno dell’atomo e vengono scambiati fra atomi nel corso

delle reazioni chimiche: perciò è il numero e la disposizione degli elettroni, come verrà

discusso in seguito, che determina il comportamento chimico di un elemento. Dato però

che l’atomo isolato è una specie elettricamente neutra, il numero degli elettroni (-)

eguaglia quello dei protoni (+) e quindi il numero di protoni nel nucleo (numero

atomico, indicato con Z) è quello che determina l’individualità di un elemento chimico:

quando diciamo C (carbonio) intendiamo l’elemento con Z = 6, mentre ogni atomo che

abbia Z = 6 è un atomo di carbonio. Nel corso delle reazioni chimiche gli elettroni

possono essere persi, acquistati o messi in comune, mentre il numero di protoni di

ciascun atomo non varia, a meno che intervengano reazioni nucleari. Un dato elemento

può essere presente in natura sotto forma di diversi isotopi, diversi fra loro solo nel

numero di neutroni, e quindi nella massa nucleare, ma non nella reattività chimica. Il

carbonio esiste, ad esempio, negli isotopi12

C (il più comune),13

C e14

C (radioattivo). Il

�������������

� �������≈���������

������≈����������

��������≈≈≈≈����� ���

����

� �������≈���������

������≈����������

��� ���� ����������

������ ������������

��������������� ���

Page 18: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

2

numero scritto in alto a sinistra rappresenta il numero di massa dell’atomo, che è il

numero totale di tutte le particelle nucleari, protoni e neutroni. Dato che C ha Z = 6,

quindi, il numero di neutroni per i tre isotopi del carbonio indicati sopra si trova per

differenza ed è rispettivamente 6, 7 e 8.

Quiz: Quanti protoni, neutroni ed elettroni ha l’isotopo235

U ? Quanti protoni, neutroni ed

elettroni ha lo ione40

Ca2+

? Qual è l’isotopo del potassio (K) che ha lo stesso numero di

neutroni dell’isotopo40

Ca? Per rispondere è necessario usare la tavola periodica.

Va detto che, quando protoni e neutroni si fondono assieme a dare un nucleo (reazioni

di fusione nucleare), parte della loro massa viene persa e trasformata in energia

secondo la nota relazione di Einstein E = mc2, ove c è la velocità della luce nel vuoto

espressa in m s-1

. Infatti, il nucleo del12

C, che è costituito da 6 protoni e 6 neutroni, ha

una massa totale inferiore alla somma di 6 protoni + 6 neutroni isolati (la differenza

viene chiamata difetto di massa). Per definizione, viene chiamata unità di massa

atomica (uma) una massa pari a 1/12 della massa del12

C. 1 uma = 1,66 x 10-24

g (che,

sempre a causa del difetto di massa, è meno della media aritmetica fra le masse del

protone e del neutrone).

La crosta terrestre è composta di 91 elementi chimici, variamente combinati fra loro, ma

non tutti sono ugualmente abbondanti. Nella seguente figura è riportata la % in massa dei

più abbondanti fra gli elementi:

��

���������

������

���

�����

���

�� ���

���

������

����������

������ ����

Page 19: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

3

Il nucleo del globo terrestre è però costituito essenzialmente da Fe e Ni, mentre gli

elementi più abbondanti nell’universo sono H e He. Il motivo di ciò è da ricercare nel fatto

che non tutti i nuclei sono ugualmente stabili. Nella figura seguente si può vedere

riportata, contro il numero di massa, l’energia media di legame per nucleone, ossia

l’energia necessaria per disgregare completamente quel dato nucleo divisa per il numero

di particelle (protoni e neutroni) che lo costituiscono: tanto più alta è quest’energia, tanto

più è stabile il nucleo.

Si può intuire che il nucleo più stabile in assoluto è il ferro, e che è possibile ottenere

energia sia rompendo (fissione nucleare) nuclei più pesanti, sia aggregando (fusione

nucleare) nuclei più leggeri. Infatti va considerato che una specie è tanto più stabile,

quanto minore è il suo contenuto di energia e che la trasformazione di una specie instabile

in una più stabile è accompagnata da emissione di energia. La fissione nucleare,

realizzata nei reattori nucleari per la produzione di energia, deriva dalla rottura del nucleo

di235

U in frammenti più stabili, con emissione di neutroni e di energia, mentre la fusione

nucleare, che avviene nelle stelle, prevede la fusione di due nuclei di deuterio (l’isotopo

2H) a formare un nucleo di He. La fissione è provocata bombardando un nucleo di

235U

con neutroni, e dato che la fissione genera altri neutroni si può avere un processo a

catena.235

U non è l’isotopo di uranio presente in natura in maggior quantità, e l’uranio da

usare come combustibile nelle centrali nucleari deve essere trattato (arricchito) in modo

da contenerne una percentuale sufficiente.

Page 20: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

4

La fusione nucleare richiede altissime temperature per avvenire e pone grossi problemi

tecnologici, per cui la si può realizzare, ma non ancora in maniera economicamente

vantaggiosa.

La mole.

A causa delle piccolissime dimensioni degli atomi, sorge il problema di come valutarne

il numero o la massa. Anzitutto, la definizione di uma ha permesso di stabilire una scala

relativa delle masse degli atomi. Dato che la miscela isotopica naturale, cioè la

percentuale dei diversi isotopi, per ciascun elemento è sostanzialmente costante su

tutta la crosta terrestre, si può calcolare la massa atomica media di ciascun elemento.

Es. cloro (Cl), presente in natura sotto forma dei due isotopi35

Cl (75%) e37

Cl (25%). La

sua massa atomica media in uma è data da (35 uma x 0,75) + (37 uma x 0,25) = 35,5

uma

E’ quindi possibile anche calcolare la massa media in grammi di un atomo di un dato

elemento:

per Cl 35,5 uma x 1,66 x 10-24

g/uma = 5,893 x 10-23

g

per C 12,011 uma x 1,66 x 10-24

g/uma = 1,994 x 10-23

g

per Fe 55,847 uma x 1,66 x 10-24

g/uma = 9,27 x 10-23

g

Spesso risulta comodo considerare gruppi di oggetti costituiti da un numero di oggetti ben

definito: 1 paio di scarpe = 2 scarpe, 1 dozzina di uova = 12 uova, 1 risma di fogli = 500

fogli. Nel caso degli atomi, se pesarne uno può risultare impossibile con normali strumenti

Page 21: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

5

di misura, può convenire definirne una quantità grande abbastanza da poter essere

facilmente pesata: tale quantità è la mole, pari a circa 6,023 x 1023

atomi. Così come il

peso di una dozzina di uova dipende dalla massa di ciascun uovo, il peso di una mole di

atomi dipende dalla massa dell’atomo. In particolare:

per Cl 5,893 x 10-23

g/atomo x 6,023 x 1023

atomi/mole = 35,5 g/mol

per C 1,994 x 10-23

g/atomo x 6,023 x 1023

atomi/mole = 12,01 g/mol

per Fe 9,27 x 10-23

g/atomo x 6,023 x 1023

atomi/mole = 55,8 g/mol

Come si nota, la massa in grammi di una mole di un dato elemento è pari alla sua massa

relativa in uma; questo numero prende il nome di massa atomica e la sua unità di misura

è g/mol (ovvero g mol-1

). Usando questo dato, è possibile calcolare quanti atomi sono

contenuti in una data massa di un dato elemento: 36 g di carbonio : 12 g/mol = 3 moli di

atomi di carbonio. Il concetto di mole non si applica solo agli atomi, ma a qualsiasi tipo di

particelle (elettroni, molecole, chicchi di riso...).

Esercizi: quanto pesa un miliardo di atomi di oro? quanto pesa 1 mol di oro? a quante moli

corrisponde 1,00 kg di oro? a quante moli corrisponde 1,00 kg di magnesio ?

Stimare la massa di un chicco di riso (tenendo conto del metodo usato e della bilancia a

disposizione, esprimere questo dato con il corretto numero di cifre significative) e calcolare

la massa di una mole di chicchi di riso.

Reazioni chimiche e coefficienti stechiometrici

Una formula chimica è una notazione che indica quanti atomi, e di quale tipo, ci sono

in una sostanza. Ad esempio, Na2SO4 (solfato di sodio) è una sostanza costituita da 2

atomi di sodio (Na) e 4 di ossigeno per ogni atomo di zolfo (S). Qualsiasi campione di

solfato di sodio si possa prendere, conterrà questi tre elementi in questo rapporto. A

volte, la formula chimica indica com’è costituita una molecola della sostanza in

questione: l’acqua, H2O, è una sostanza costituita da molecole, ciascuna delle quali è

formata da tre atomi, uno di ossigeno (O) e due di idrogeno (H), legati fra loro. La

massa della molecola è data dalla somma delle masse degli atomi che la costituiscono.

L’acqua ha massa molecolare pari a circa 18 uma, e quindi 18 g di acqua contengono

circa 6,023 x 1023

molecole d’acqua. Il solfato di sodio, come si vedrà in seguito, non è

costituito da molecole e la sua formula significa solo che esso contiene sodio, zolfo e

ossigeno in rapporto 2 : 1 : 4. Una mole di solfato di sodio pesa circa 142 g.

Un’equazione stechiometrica rappresenta una reazione chimica fra diverse sostanze.

2 H2 + O2 = 2 H2O

Page 22: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

6

Quest’equazione indica che due molecole di idrogeno (H2, la forma in cui l’idrogeno si

trova in natura) reagiscono con una molecola di ossigeno (O2) per dare due molecole di

acqua, ovvero che due moli d’idrogeno (2 g/mol x 2 mol) reagiscono con una mole

d’ossigeno (32 g/mol x 1 mol) formando 2 moli d’acqua (18 g/mol x 2 mol). Si noti che

la massa totale è conservata: 4 g d’idrogeno + 32 g di ossigeno diventano 36 g

d’acqua.

Fe2O3 + 3 C = 2 Fe + 3 CO

Quest’equazione indica che una mole di ossido di ferro (Fe2O3) reagisce con 3 moli di

carbonio formando 2 moli di ferro e 3 moli di ossido di carbonio (CO). L’ossido di ferro è

costituito da due atomi di ferro per ogni tre atomi di ossigeno: quindi, se una mole di

Fe2O3 viene disgregata negli atomi che la costituiscono, si formano due moli di atomi di

ferro e tre moli di atomi di ossigeno. Nella reazione indicata, queste ultime reagiscono

con altrettante moli di C per dare 3 moli di CO. I numeri 1, 3, 2 e 3 che compaiono

davanti ai simboli chimici sono chiamati coefficienti stechiometrici.

Esercizi: a) Se 1 kg di zolfo (S, massa atomica 32.064 g/mol) viene ossidato

completamente con O2 (massa atomica O = 16.000 g/mol) a dare il composto SO2,

quanti g di quest’ultimo si formeranno? b) E' più conveniente estrarre il Fe da FeS

oppure da Fe3O4 ? Si suppongano uguali i costi dei minerali e quelli di produzione

Agente limitante

Se volete costruire una bicicletta dovete mettere insieme un telaio, due ruote, due

pedali, e un sellino. Potreste schematizzare quest’operazione come se fosse una

reazione chimica:

T + 2 R + 2 P + S = B

Se avete due telai, 4 ruote, 4 pedali e due sellini potete costruire due biciclette. I

“reagenti” sono presenti in rapporto stechiometrico fra loro, ossia ciascuno è disponibile

esattamente nella quantità necessaria. Ora, se invece prendiamo un telaio, 4 ruote, 26

pedali e due sellini, possiamo costruire solo una bicicletta: il fatto di avere un solo telaio

rappresenta un limite al numero di biciclette che possiamo costruire. Dopo aver

costruito la bicicletta rimaniamo con 2 ruote, 24 pedali e un sellino, che non possiamo

usare a meno di procurarci altri telai. In questa reazione il telaio è il reagente limitante,

mentre gli altri reagenti sono presenti in eccesso. Allo stesso modo, se mescoliamo 4

Page 23: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

7

g di H2 con 100 g di O2 otteniamo 36 g di acqua e rimangono non reagiti (100 - 32) = 68

g di O2. Il reagente limitante è l’idrogeno.

Esercizio: Facendo reagire 5 kg di Fe2O3 con 1 kg di C secondo la reazione seguente

Fe2O3 + 3 C → 3 CO + 2 Fequanti kg di ferro metallico si ottengono?

Concentrazione di soluzioni

Una soluzione è costituita da un solvente (il componente in maggior quantità, oppure il

componente liquido) e da un soluto disciolto. La concentrazione della soluzione si può

esprimere in vari modi:

molarità moli di soluto per litro di soluzione M = mol/L

molalità moli di soluto per chilo di solvente m = mol/kg

frazione molare moli di soluto rispetto alle moli totali xi numero puro

% in massa g di soluto / g di soluzione x 100 % numero puro

Si consideri una soluzione costituita da HCl 37% in massa (densità = 1,186 g/mL).

1 mL di questa soluzione pesa 1,186 g, di cui il 37% (pari a 0,439 g) è costituito da HCl,

e il resto da acqua. Quindi vi sono 0,439 g / 36,5 g/mol = 0,012 mol HCl per ogni mL di

soluzione: molarità 0,012 mol / 10-3

L = 12 M.

0,012 mol di HCl sono sciolti in (1,186 - 0,439) = 0,747 g d’acqua; quindi la molalità è

0,012 mol / 7,47 x 10-4

kg = 16 m

0,012 mol di HCl sciolte in (1,186-0,439) g / 18 g/mol = 0,0415 mol d’acqua. Le moli

totali sono (0,012 + 0,0415) = 0,0535 mol. La frazione molare è 0,012 mol / 0,0535 mol

(moli di soluto diviso moli totali) X = 0,22

Le tre espressioni della concentrazione sono equivalenti.

Si noti che per qualunque fase liquida, pura o in miscela, la densità è data dal rapporto

massa / volume; questo per le fasi condensate (liquidi e solidi) si esprime in g/mL,

mentre per i gas, che sono meno densi, è solitamente in g/L.

Esercizi: a) A 1.50 L di una soluzione acquosa 0.167 M di HCl vengono aggiunti 15.0

mL di soluzione acquosa di HCl 1.67 M. Determinare la molarità della soluzione finale

risultante. b) Calcolare la densità di una soluzione acquosa al 96,4% in massa di

H2SO4, sapendo che la sua molarità è 18,04 M

Page 24: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

8

Gas e miscele gassose

I gas sono caratterizzati dal non avere ne’ forma ne’ volume propri: le particelle si

muovono liberamente nel volume a disposizione con una velocità che dipende dalla

temperatura. Solitamente, il comportamento di gas abbastanza rarefatti (ad alte

temperature e basse pressioni) si può descrivere in maniera semplice, purché si

facciano opportune approssimazioni. Un gas viene detto ideale quando: a) è possibile

trascurare il volume proprio delle particelle rispetto al volume totale occupato, e quindi

le particelle si considerano come punti geometrici; b) le interazioni fra le particelle sono

trascurabili, ovvero le particelle non si incontrano abbastanza spesso da dar luogo ad

attrazioni apprezzabili; c) gli urti delle particelle con le pareti del recipiente sono

perfettamente elastici: l’energia cinetica delle particelle non viene dispersa sotto forma

di attriti. Questa è una situazione limite, che non viene mai verificata completamente

nella realtà: un gas viene considerato ideale quando l’errore che si commette usando

queste approssimazioni è piccolo, ovvero quando il gas è abbastanza rarefatto da

comportarsi in maniera abbastanza simile a questo modello.

In quest’ipotesi, il comportamento del gas segue la legge universale dei gas ideali:

PV = nRT

con P = pressione (in atm), V = volume (in L), T = temperatura (in K, gradi kelvin) e n =

numero di moli. R è la costante universale dei gas, dove “universale” significa che è

valida per qualunque gas (idrogeno, ossigeno, vapor d’acqua, neon ecc.) purchè in

condizioni ideali. R vale 0,0821 atm L mol-1

K-1

La scala di temperatura kelvin è una scala centigrada, che parte da -273,15°C = 0 K (lo

zero assoluto, la temperatura più bassa raggiungibile). Una temperatura in °C (gradi

Celsius) si converte in K per somma del termine 273,15: l’acqua congela a 273,15 K e

bolle a 373,15 K. Le temperature espresse in kelvin sono sempre positive.

Dalla legge universale dei gas si nota anche che volumi uguali di gas diversi, nelle

stesse condizioni di T e P, contengono lo stesso numero di moli.

Quando si ha a che fare con una miscela gassosa ideale, vale la legge di Dalton:

P = ΣΣΣΣ pi pi = xi P

Le due equazioni sono equivalenti (l’una si può ricavare dall’altra); pi è detta pressione

parziale del componente i, e si definisce come la pressione che il componente i

eserciterebbe se occupasse da solo lo stesso volume occupato dalla miscela, alla

stessa temperatura. La legge di Dalton afferma che la pressione totale della miscela è

data dalla somma delle pressioni parziali di tutti i componenti, ovvero che la pressione

Page 25: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

9

parziale di ciascun componente è una frazione della pressione totale, e dipende dalla

frazione molare del componente stesso. Analogamente, si ha anche la legge di

Amagat, per la quale i volumi parziali sono definiti allo stesso modo delle pressioni

parziali.

V = ΣΣΣΣ vi vi = xi V

In base a questa legge, per una miscela di gas ideali le % in volume corrispondono alle

% in moli.

Problema: Calcolare la densità dell’aria (80% N2, 20% O2 in volume) a 15°C e 1 atm

Page 26: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� ���������������������������������������������������������� ���������������������������������������

����� ������ ����� ������ ������ ��� �� ��������� ������ ��� �������� �����������

����������� ��������� ��� ����� ���� ������ ������ ������ ��� �� ������� ��� ������

������ �� ������ ���������� ������ ��������� ��� ����� �� ��� ��� �� ������� �� ���

����������� ���� �������������� ��� ������ ��� �������� �������� ��������� � � ��� ��

��������������!���������������������������������"� ��� ��������������� ������

�������������������!�������� ��������������������������������������������

#���� ���������������������������$������������� ������������$%�������������&� ���

������ �������� ��'$� ���������� ����������� ��� ����� ����� ��� �������� ��� ��������

����������������(�������������"&�

)'� ����� ��� ������ �� ���� ������ ������������� ��� ��� ���� ���� �����(�����

����������������� ���� $� ��� ���� ��� �*� �������������� ���� ��� ������ ���

������ !��� ����� �������������� �� ������ �� �������������� ���������������� ��

�������������������������������������������������!����%�

���������� ��!"##$$$��%�$��&'���#�&������������%��#�������������(�

������ $� ������(����� ��� &��� �))�� '��'�� λλλλ�� +�� !���� �� ������ ����'����� ���

�������(��������������������'���������������������'��!��))��,������������������

�������,�-����$��'�����%��*������������(������+����� �((���'����������������(�����$�

������������� ������(������� ����� ��� (��+���)��� νννν�� �� ������������ ��� ������ ���

�������������������'���"�������������������'���(������

���,�λλλλνννν�

������-�.�/���0�������$����������"���������������������

+��%!�������&����������������������������� �((���'�����$�����������������1���������

������(����������������������

Page 27: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������ ���%22���3�4����������23�4�25������6����������������

+'�������� ��� ��� �����(����� ���������������� $� ������������� ������(������� �����

��� !�����(�� ��� ������ ������������� ������(������� ����� ��� �((�� �'���� �

��������������(����%�

��,� νννν�

����� �-�7�7.�/����.8�9���$���������������:���4��

��� �������� ���������� ��� ��� ����������� ��������� �� �� ;�� ������� ��� ��������

������� ��� �����(����� ��� ������� ��� �((�� �'����� �� ������ �������%� $� ����������

���������� �� ���������� �������� ��� �������� �� ��((�� �� ������� ��������� ���������

����������������������!������������������$������ ����������������((�������������!����

�����������(���������������������������������������������������������

���������������� ����� ��� �((���'����� ��!������� �<����������= �� 5�������

��������� ��� ����� ��� !�(���������� ������ ���������� �� ���������(��� ��� ��

!��������� ��� ���������� ��������� ������� ��%� �������� ��� �������� ������

����'��������������������������������������������������� ��!����� ��� �������������

��������������������'�����

Page 28: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������-�.����!�'���������'�%���)�������&�����&�����%���)��

>�����?�����������������������������(��������������������������������������

����������� ��!�(�����������������������������������

@�������������������������������������!�������������((�������%!������'���%%��/���������

��� ���%%����� ���� ��!������� A����� �����!��� �� ����� ��������� �*� ���������� ��

�������������������������!����������������� �((���'��������������������

>��� �B���� ��� ����� ����� �������(������������ ����� �������� ��� ������������� ����� ���������������� ������� :���4� � ���������������� ��� ������� '��� +������� ��� ���������� ����� ������ �� �������� ����������������� ����� ��� ����� ������ ����������� ���������� ����� ���������� �� ����������������� ����� ��� ������"� ������������� ������ ��� ����� �������� A����� ��������� �� ��� ��������� ������ ����������� ������ ����������� �������� ����������������� ���������"������������������ �� ������ ���������� �������������������������'��������1�����8 ��

A����� ��� �������� �� ������ ������ ���������� !�(������� ��� �����

���'����(���������������������������������������������������� ��� �����������'���

���'�������������������������������������������������%��'�����������������������������

������ !������������� �� ��C� ������ ��������� ���������� �'�������� ��� ������ ������

!�������� ����(��������������+��������������������������C��!!�����������������

Ealto - Ebasso = hc / λ = λ = λ = λ = hνννν

�������0����1�&&�������������+�����))����

Page 29: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������������������� D���� !�����(������������������������� �������������

���'� ��������$���C��������������

5������������ ����������%���� D� �'���������������������������������������'�������

�����((���&� ���� ������(����� ��� $� ������ ����� ����((����� ��� ������� �����������

�������������#��E�������� �������� ����������������� �������������������������

�����(����� �������������� �� ����'����� �������� ��� �*� ��������� ��� ����� ��� ���

���������� ������� (����� ��������������������� ���������� ������������������

���������� !����� ��������� �'������ ,������ ��� ����� ��� �� ���������� �*� �������

���������������������

mc2 = hν = h (c / λ)

mc = h / λ

,�����������������������������������������������������*����������������'������

������ �����!��� �� ��� ��� ������� �������� ��� ����� �*� ������� �������� ����� ���

�'����� ��� ��������� ��� !����� ������� ��� ��� ����!����(�� ��������� ������ ����������

�������� ������������ �� ������ ������� ��� ��� �((�� �'����%� �π�� -� �λ� ��� �� -�

����.��������������������������������������������������������������

#��������� ����������� ������������������'����� �����������*��'������((��

����� ������ ����(����� ������ ���������� �������� >��� �B�F� ������ !�������� ���

G���������� ��� !�����!��� '��'��������)������ ������� ��� ����� ���� $� ����������

�������2�������������������'��&��� �))��'��'��3-4�'*�����/����%��/�&������������������������3-�54�����

)�-� �

+'������������������������$�������(���������������!�����(�

)�-����

+'������������������������$�������(��������������������

Page 30: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����������������������������������������(����� �����������"�����������������

��� ���������%� ��� ��������� ������ ������((�� ����������� ��� ������ ��� ������((��

�����*����������!�������������������%�

∆∆∆∆!�∆∆∆∆6�≥≥≥≥� �#�0ππππ�

��∆�� -� ������((�� ��� �������� ������ ������"� ��� ������ ∆/� -� ������((�� �����

����(������ � -� �������� ��� :���4 �� A����� ������((�� $� ������ ��� !����� �� ���

�������������(�����������������������/��������������� ����������(������ ������

�*� ������ !����� ��� ���� ����������� ��� ��� ������� �������� ����������������� ��

����������������������� �����������������������

H�������(�� ��� ��������������� ������������ ����������� �����������������

����������������������������� ������������������������������������� �$� ����������

����'������������������*������������������������������������������������'����������

�� ������������ ����� ��� �������� ��������������� ������ ���� (���� ��� ���(��� ���/���&� �

�����������������$�������������������"�������������'�����������

+�� �����(����� ������ !������ ����'�������(����� �� ����'�������� ��� ������ (���� ���

���(������������������������� �'�+��)�����'���� �7'��������'���(�������!!����(�����

��� �����'������� ��� �� ���(����� !���������� ���������� ����� ���(������ ������

(��)�����'��'��� ����� �����������ψψψψ��I��������!������!�(�����ψ�-�ψ�/�J�( � �������

���(����� ����'���(����� ��� 5 �K������� ����� !���������� ���������� ����� ������

!������������������������������������������ �� ����� ��������������������

�������� ������ !�(������ ����������� ������ ���� ���������� ���������� /�� J� �� (�� ����

������������!�����!����������'�������� �������������ψψψψ�����������������'��%����'��

!��/�/�&����������������������ψ��∆L��"��������������"��������������������������������

���(����������(������������∆L������������������������������/��J���(��

>���'���(��������5 �K������������������8���!!���������������������+�������������

�������������������������������������������������������������������������������

(����������(��� ��������������������%�

�� >�M)NO�A�,>I�HO�:N�>H�:,+)� � ����.���� � ��������

�� >�M)NO�A�,>I�HO�5)HO>#,N�O� � ����������� � !�����

��� >�M)NO�A�,>I�HO�M,@>)I�HO� � ���������P��� � �������(�����

��� >�M)NO�A�,>I�HO�#��5:�>� � � ±�Q� � � �������������(�����

Page 31: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

O���� �������� ��� ������ ������� ���������� �� �������� �� �������������� �� �����

������������� ��������������P�����������������������������*������������������������

��� ����� ��������������� ��� �������� ����� �������� �� �*� ��������� ��� �������� ����

�����������

��� ������ ������� ���������� �� $� ��������� ����� !����� ������ �������(�����

����������� �������� ��� ������ ,�� ������ ��������� ������ ������ ��� ������ ���

�������(����� $� ��� ��C� �������� ����������� ��$� �!����� ���������� ��� ����� % ��

���������� ������ �'������������ ������� ������������������� ���-� � � ���������(������

����� $� ��������� �� ��?� ���� ��� ������ �� �������(������ O����� ����� �������(�����

�!������ �� ��� ����������������� ���������������������� �������������-���� ���

����� �� �� �������(����� ��� !����� �������� ��� ����� ������� ������(�� ������ ����

���������������������������������'����������������������*������������(�������

���(��� �������� ���������� ��� ����� � �� O���� ������ �� ��� ����� ��� �������� ���$� �� ���

��������������������� ���������!�������"�����������������������!�������������������������

�� ��� ��C� ��� ��� �������� ��� ����%� ������ ��� ����� �������� �� ����� ������� ��C�

���������� �����������������������������������C������������+��!������������������������

���������������������������������������1������7�

������8�.�9&����/���&���%���%����!��

@��� ��������� ��� �� ����� ���������� ��������� ��(� D� �!������ ��$� ���������������

����� �� ������ �������� ������� ����� ���������� ������ ����� ��� ������ �����

���������������������������������!���������,�����(�������������������� ��F�������������

�����'�������������������1���������

Page 32: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

:�����!��� '�� �%�&�%����� '�� :��&�%� ������ ������� ������ ���� �������� ��������� ���

������������������((����������������������������������������!�������������������� �����

�������������������������������������������������!�������������������������������

���������������H�*������!��� ������������������������������������ ��������

������������ ��� ������� (���� ��� ���(���� �� ����� �� ������� �� ��� ������� � ��� ������

�������� �� ������ ������ ��� ����� ��������� ��� �������"� ��������� �� ������

���������������������(������1�����0 ��

�������;�.�9&���&��������� ������!��������%��%%����/���&��'�1�����1����1��%��'��

����)������!!�%���3,�%!�������!���&&�&�4������'��'��������������!������������'��

!�&����*��!!�%����� ��%������������.

������<�.������+�����/���&��'����!��'���&��&�����������)�����%!�)��&���

Page 33: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����&��'�� =��'%� :�������� ����������� ��������� ��� �������������� �����!����(�����

����������������� ������ !������������ �-����������������������C� ������� � �����������

�����������������������������������������������������������!!���������������������������

A����� ��� ������� ����� ��� ����� ���� ������������ ������ ��������� ������������ ��� ��

�������,����������� ����������� R-��� �������������� ������������ ��� �������� ���

�������"� ���� ����� ��������� ������� �� �������� ��� ������ ��� ��C� ������ �������� ��

�������� ������ �������� ��� ������ ����� ��� �������� ��� %����� �&����������

(��'������&�� ����'������� ��$� ������ �� ������� �������� ��� ������� ��������

��������"�� +'������ �*� �������� ��� ��!����(����� �-� ��� �������(����� ���

��������� � ��������� ��� ����� ����������� �������� ����'��������� �� ��� ������ ��?�

���������������������������������$����������������������������������������������

!�������������(����������������������������!�������������

��������������$��������������������������!����(����������������!������������

��� �� ������ ��� ����� ��� ��� ������ ������� R�� ������ �����!��� �� ��� ����� ���

������������� ��������������������� �����������"� ��� ����������������� +��

��1�&��!����'��������������������������������������������� �����������������������

�������������������������������������������������� �����������������

��!����(���������������������������$������������������������������������C���������

������������������������������������������������������������� ����������������

������ �'������ ��� ��� ����� ��������� ����!!� � ����� ����� ��� ������� ��!����(�����

����������� �������� ����� ���� ������ ���8� � �� ������������� ����� ���������

������� ���� ��������� ����� ��� ������� ����� ���((������� �!����'� � ��������� ���

�����(����� ������������ ������ ����� ��������"�� +�� � ���� ������ ��������� ������� $�

���������� ��� 1����� ��B%� ��� ������� ������ ��������((�� ��������� ��� ��� ������� ������

�������������������� �����*����� ������������������ ��������� ������������

��������!���������'���������������������������������������(�������������������

������ �������� �������� ������������ O���� ����� ������� ��������((���� ��� �� �����

������������������ ������������������������������ ������������ �������������

�������� �������� ���1������B���������������������������������� ����������:������G����

!����������������������������������������������

5�� ������ ������ !������ �� ��� ������� ��� �� �� �������� ���������� ����� ������� ��C�

������������ ������ �������� �����!!����(����� �������� ��'$� ������������� ��� !�����

����������������������������������!���������������������%��������������������������8�����

��������������������.���

Page 34: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������>��http://www.calion.com/cultu/atomo/energia.gif

5�� $� ������ �� ψ�� ������������ ��� ������"� ��� ����������"�� ��� ������ ���� $� ��C� �����

�������� ��� ������"� ��� ����������"� �������� ψ�� 8π���� �� ������ ����� �� �� ����

������ �� �������(����� �� ������ ����� ��� ������� ��� ������"� �������� ��� �����

����������������������������(��������'��������

��������?�.�@��%��*�'��!��/�/�&��*���'��&���

��� !���� ����� $� �������������� ���

������"� ��� ����������"� ��������

���� �������� � ��������� �����

������(�� ���� ����%� �� ��������

������ ���� �������������� ���

������(�� ������ ���� ����� ��

��� ���� ����� ����������

�'���������������������C�����������

Page 35: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

@����������������������������������������������&�����'��A��&��/%�

��+��+�� � ���3��((4�� � � ,� � � � �

�� � � ���

H����� ���������� �������� ��� ��� ����� ��������� R�!!� S� R�� ��� D� ���� ������ ����������

���������������������������((�������������������������

R�!!�-�R���σ�

σ�-�HO5I,>I)�#��5HG)NMO�

σ�-���.F������������������������������������������

σ�-���0F������������������������������������������� �

σ�-��������������������������������

������������R�!!�������������������������������(����������������������������������

�������� ��������"� ������� ��� ��!������ R�!!� ��������� ������������ ����'����� ������ ���

������ ����� �� ������ �� ������� ��� ��������� �� ������� ����� �� ��������� ��� $�

������������� ������(������� ��� �����(����� ��� ����((�(����� �:� �� ��$� �'��������

������������� ���������� ��������������� �� ������ TM� →�MP� P� ��U� �����'�!!����"�

����������� �,) �� ��$� �'������������������������������������ ��������������

������������T>�P����→�>�U��R�!!�$��������������������������(�����������������������

����� �%� ������ ��������� $� �'�����(����� ������� ����� ����������� ������ ��C�

������$��'���������� D������������������������C����������������

L���� ������������� �����R�!!��������������������$������������������������

����������������������!����������������� D��������������������������������� �����

������������������������������������������������������������������������������

����������������������������,���������������������������������������������%�

12+

+'������ ����������� �������� ��� ������� ��������

����'�����(��������������������������� ����������

���������������������������������������������'����� �

��� �� �� ����� ������� �������� ���.F �� 0� ��� ��������

�������������-�����0�/���0F ������������������

������ ��C� �������� ��� /� � �� ��� ������� ��� �����

��������!!����$%�

R�!!�-�R����σ�-����V���.F����0�/���0F ������/�� �-���0F�

Page 36: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

A�������?���������$� �������� ������'��������������������������� ������������

����� ����� ������� ������(�� ���� ������ :�C� ����� �����(����� $� ����� ��C� $� ��!!�����

��������������'���������������C� �'������$�������� ���1��������� �'����������������

����������������������������������������������������

����� ����� � � � ��'������� '��� ������ �������� &����� &�� ��1�&�� !����'���� �� '�� ��!"##$$$����%�(�����B�#A�C%��& �B��#%�!!���#�������&%#��C%��&��B��#��%�����%#���>������������R�!!������������������$�������������������������������������������

!��������������������������������������� ������������� ��R���������������

��������� .� @�((����)�� ���� �&�

�������'�����������'��%�'�����

�&��������'�&&���������D��'���

��!"##��/�&�%��%�/������#� �

�??�?#����0#�����%#����&��

���'��%�E!��

Page 37: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����'�������������������������������������������� ������������� ����������������C�

����������'����������������������������C���������1���������������. �

�������-�.���'�������!����'����'�����������������'���

��!"##$$$��$����'�#/��&��E�#� ���?-#�����������%#�����������%��F(�&�%#����

�??-�E!��

#�����R�!!�������������������������"�������� ����������!����)��&��'������))�)������

��!������ ���� �'�������� ���������� �� ���������� �� ���������� ��� �� �������

����������� �� ������(�� ��!������ ���� ������ A���'�������� $� �������������

������(������� �� R�!!� �� ����� �� ��������� $� �'�����(������ ��C� $� ��!!����� ����������

�'����������� +'���������� ���� �����(����� ��� ����((�(����� ��� !�(����� ���� ������

�������$��������������1�������8%�

�������0�� C!��! C%��%�! C�%����%���'�#���#����)�� ��&�

Page 38: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

,� �� �'�((����*� �&����������� ��!������ ���� �W���������� ��� �������� ����������

������������������$�������������������������� �������� ��� !����������������

!�����������������������������������������$������������"�����������G����

����������������������$����������������������������$��������������1�������F��

�������2�.���'�������!����'����'�&&�((����*��&�����������'��� ��!"##$$$������'�#G�!�� '#A�?�$�/����%#��'���������� ���C#�&�������((����C� ��&�

+'�!!����"� ����������� ���� ���� �������� $� ��� ��������� ������ ��������� �� ���� ��

����������

I����������������������%�� ���%22333�3�������������23����������2� ����2����/� ����

Page 39: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������������� ���� ��

�������������� ������

������������ ��������

��� �� ������ �� � � ���� � ������� ����� ������������� � ������ ����� �� � � ���� �

�������� ����� ����� ���������������� � �� �������� �������� �� ��� �� � �����

������������������ ������ ���� ���� �� ��� ������ ���� �������� ���������������� ���� ����

�� ��������� ������ ��� ����������� � ��������� ����������������

������������������������������������������������� �������������� ���������������������

����� ����� ����� ��� ����� ����� ������ ���� ���� � ��� ����������� ���� �������

����� ������������ ������������������������������� ��� ������� ������� ��� ������

��� ������������ ��!��������������������������������������� ���� ������ �����������

������������� ��� ������������������������������� ���������� ���� ����� � ��� ���� ����

��� ��������������������� ���"�������������� ������#$�%&$�'( & ')��� ����� ������

*�� ����� � ��� ����� ��� ��� ��� ������ ������ ������������ �� ��� ��� ������ ��� �����

��������� ���� �� � ���� ��������� ��������� '���������� ��� ���������� ���

���� ���������������������� ���������#$�%&$�')*%#$+,$�������������������� �����

����������� ���-���������� ����.����� ���� ����� ������ �� �������!��������������

����� ����

,� �� ������ ��� &)/$## �� ��� ����������� �� �������� ����� � � ������� ���� ����

����������� �������� ��� �� ��� ���� ���� � �� ��0� ���� �� ���� ������� ���� !� ����

���� �� �������������������������# � �����������0������������������������������� ���� ���

��������� ���� ������ ������ ������ ������ ����������� ��� ��� ���� ��� � ����������

� ������� �� ����� ��� ���������� �� � ���� ���� ��� ��� ������ ������ ������ �� �����

���� �� ���� ��

���� ������������

��� ��������� ���� ������ �� ����� ���� ��������� !������ ��� ���������� ���������� � � ���

��������-1.���� ��������������-2.���������������������� ���3���4���� ��������� �

���� ������ ��� � ���� � �� �����0�� ������� ��� �� !���� � ����������� (�� -5� 6� 7.�� ��� ���

������� ��� 3�� �� �������� ���8� �������� 7� ���������� -������� ������ ��������� �

3�7�� ��������� ��� ���� ������9(�:.��#������������ �!��������� ������ ���� ��

�� �������� ���������������9(�:�������� ������������� ���!������������ ������� �����

Page 40: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������(�� �������������������������� ���3�������� ���������� ��� ������� ���

����������� ��������������

H� �H →→→→ H-H

a

b

c

������������������������������

4����������� �����(��� �������� �������������� ��� ������3������������-3�3.�����

����� ��� ����� � ���� ������� �� ����� ����� ��� 3�� -;���� <�3 .� ������ ������

���������� ������� � ����� ������� �� ���������������� ������������� ��� ��� ������

��� ���� ���� �� ������� '������� ����� ��� ;���� <�3��� �������� � ���������� � ������� �-6�

� ���� ��� �����0.� ���� ���������� ����� �� ����� �����!����������� ��������������

4���� ����� �� � �� !���� � ��� ��� ������������� �������������� �� � ���� �������� ��

�������� �� ����������������������� !���������������� ������ � ������� ����

�������� ��� ��� ����� � � ���� ����� ���� ���� #������� � ���� ��� ��� �� � � ������ ����

������ ���������� ��� ���� � �� �������� �� �� !� ���� !���� � ������ ���� � �������� ���

� ��������������� �� �� ���� ��� �����0�������� ���� ��� ������� ������������������ ���

������ -)%.� ��� ����� ���� � ���� ������ � ���� )=> ,%# � &)#$')#%= �� ���������

� � �!�� �!�"�� #!������� �$������ ��������� ��������� ������ ���� ���� -��%������

����&�.� �� ����� ����� -��%������ ��&�����&�.� ��� ��������� ��� ����� ���� )%��

#������ ��� ��� ���� � ������ � ������� ������ )%� ��� � ����� �� �� ���� ���������� �� ���

��� ��� ��� ���� ��� ���� � ��� � ������ � �� � �� ���� ������� � ���� ������ ��

��� ��� ��������������� �� ����!������ �� ����� ������������� ���-;���<�7.���

r

EREPULSIONE

ATTRAZIONE

r°= 0,074 nm = 7,4 x 10-11

mE°= - 436 kJ / mol

���������%��'��#������������(��������

#�������������������������

Page 41: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

#������ ��� ������ ���� � ������ � � �������

��������� ���� )%� ����� ���� � ������0� ��������� �

� ���� � ��������������� ����� ������������

��������������������������������� ��� ����

�������� ���� ������ ���� ���� � ���� ������ ����

��� ���-;����<�7.���

+��� ������(7���������������������������������)%������ ����������� �� � ������������

� � ����� � ��� (���� �� ��� ������������ ���������� ���? ����� ���������� ��� #$�%+,$�� � ����

� �� � ������ �� ������� ������� ��� ������ ���� ���� � ������ -;���<�<� ."� ���!��� ���

��� ���������� ��+��� ������� ������� �(�7�����������������@����������������� ���

-������������7�� �� ���� ��������(�.�� ������� �����������)&"����!�����������

������ ��� ������ �� � ��)&� ��� ���� �� !������ ������ ����� +��� ��� ��������� �

�������� � ���� � ���� ������ ���� ��� ��"� � � ������ � (�7�� ��� ����� ���� ������� -;����

<�<�.��

$�� ������������� ��� �����)=/ +$�/ �#$�%&$��� ����� ���������������"�

n. ������������� ����2�������������� ������ ����

7�

+��� ���� ������;����<�<�� ������������ ��� �������������� ������-7�2�A.� "�7�6�������(7�

-��������� ��.����-7�2�7.�"�7�6�)�����(�7�-���������� ��.��

�� ��� ��� ���� � ������ � (7� �� ������ #$�%&$� ')*%#$+,$���� �� �� σσσσ�� ���� ��������

������ � � ���� � �� ��������� �� ���� ������ �� ��� � � � ���� � ������0� ��������� �

������ �� ���� �������� �� � ������ ;� � ���� ������ ��� ��� ��� ������ ��� �����

�� ������($*���� ���!�����!��������������σσσσ�������������������������������

����� ��� �� ���� ���� �������������-��������������π.��

4� ���� ��� ������ ���������� ��� ��� ��� �� ������ �� � ����� ���� �� ����

��������������� ������ ��������� ��� ������� ������ ������ ���� ���������� ��� � ����

a) H2b) He2

�����������������������(������������������������ ��������

�������������%����������(������������

Page 42: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����� �� � ����� � �� ��� ��� �� ����� ���� ���� � � �������������� ��� ����� ���

������ ��"���������� ������� ���� �������������� ������������������������� ������

!������������������������� ����� ������ ���� ��������������� ���-����� ��������� ��.�

�� ����� ������� ����� �� ������ ������ ������� ������� ������ ����� ��� ������ � �

��������������-6� ����!����������%����������"����.�������0�����!� ���� � ���������

������������������� ����)%����� ����� �-)&���� ���.���������� ��� ����0�� � ���������

����������-)&� ������ ���.��4��������������-;����<�@ ���<�@�.����������������������

�� ������������� ���-6����� ���� ����� �������� ��.��

2s2s

σ2s

b

σ2s

*

1s1s

σ1s

b

σ1s

*

2px

2py

2pz 2p

x2p

y2p

2pzb

σ2pz

*

π2px,y

b

π2px,y

*

��� ����� ���� ����� ������������� ��� )%� -���� 3��� 7��� 7�.� ����� � )&� �� ��������� ���

����� ��� σ�� ������ � � �� �������� ������ )%� ��� � ����� � �� � �� � ������ � ��� ����

B�������C� -��� ���.� �� � � ��� �������� D� ���� ���� ��� )&� ������ ����� ��� ���

��������������0������� ���������� ����� ����)&���� ���E ������ �����!����������������

��������������������)&������������� ������ ���������� �������� ����� ��� � ����

)%����� ����� .

���!�����+��� ����(,����

��� ��� ������ ����(����

��������-������

�$���������� �������*��-�

����� (,�� (�� ����� ���

�!���� �)� ���������� ������

�������� �� +� ��� ���

��������������

������ ����(���� ���� (��

��������������� � ������ .���

���� ��� ,�� ��������

�������(�� ���!�������

�!���-� *� !��� ���������

����������(�/��

Page 43: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

2s2s

σ2s

b

σ2s

*

1s1s

σ1s

b

σ1s

*

2px

2py

2pz 2p

x2p

y2p

z

σ2pz

b

σ2pz

*

π2px,y

b

π2px,y

*

+������������<�F ���<�F������ ���������������� ��������������� ���-6����� ���

� ����� ������������.�� ��!������������ ��������������� ��� ���������������������

���������� �)%���������� ��������-6������� ����.���

1s1s

σ1s

b

σ1s*

2s2s

σ2sb

σ2s

*

2px

2py

2pz

2px 2py 2pz

σ2pz

b

σ2pz

*

π2px,y

b

π2px,y

*

���!��� ��+%�� ��� �(,���� ���

��� ������ ����(���� ���

��������-������

�$������� ��� ������� *� �-�

����� (,�� (�� ����� ��� �!����

�)���������������������������

0���������������������

������ ����(���� (�� �����

�!�� ���������� � ������ ������

��� ������������ ��� �� �� ππππ� ��

.��� ���� ��� ,�� ��������

�������(�� ���!�������

��"����� ��� ����-� *� !���

��������� ����������(�/��

���!��� ��1��� ��� �(,���� ��� ���

������ ����(���� ��� ���������� ���

(��%����-� ����$���������,��������

��"����� ��#������-� ��� 2!����� ,�� ��##�

������������ ������� ��3!�����#���4�

(,����������������������� �5�"�(����

�� �� ��� �������-� 2!����� ������������

�5�"�(������ ���

�$������� ��� �������*� �-� ����� (,��

(�� ����� ��� �!���� �)����������� ������

����������+���������������������

��� ���!������� *� ������� �� 2!����� ���

��-�(���!�� ��� ��� �������#��� ���!��

�����-� ��� ���� ��� ������6�

���������(������*� �5�������%!���� ���

�������������(���

Page 44: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

1s1s

σ1s

b

σ1s

*

2s2s

σ2s

b

σ2s

*

2px

2py

2pz

2px

2py

2pz

σ2pz

b

σ2pz

*

π2px,y

b

π2px,y

*

/ ���������������!��������� ��������� ����������������8������ �� ���������������� �

������ � �� ���� � ���� � � � � ����� ���� � ��������� !������ ��� ���� )%�� � �

�� �� ������ � ��� �� � ��� � ������� �� ��� �������� ��� ��� ������ ��������� � �

�� ���� � �������� ���� ��������� ���������� � � ������ � ����� ���� ���� ������� �

�������������������������������������������������� �������� ������������������� �������

����������?��� � � � ������ � ���� ������ ����� �� ���� ����������� �����������������

�� � �� �� ������ ���� !� ��� ��� � �� �� ��� ����� � � ������� ���� ���� � ���� �����

������ ��� ��� ��� ���� ���� ���������� ��� � ���� �� ������� ���� �� ���� ���������� ����

�������� ���������� ���������� ����!��� ���� ������� ��� � �� � ���� ������ ���� ��� ����

'���!�������������� �������� ��������������������������������������� �������������

� ������ � �� ������������������0��������� ���� ��

�����������

%��� ������ !������ ����� ��� ������������ ��� �� ���� � �� ���������� ���� � �$)&$,= %�

������������������������������� ���������������������� � ������������������

������

������������� ���� ������������� � �!���� ������ ����������������������� �

�������� ���� ����� ��� � ���������� � � ������� ������ ��������� � ������ �

������ �-6�!���� ������ ������������������.������� ������� ������?���� ��!�������

���!��� ��1%�� ��� �(,���� ��� ���

����������(���� ��� ���������� ���

�����-� ���� �$��������� ,�� ��� ���

��"����� ��#������-� ��� 2!�����,�� ��##�

��������� ��(,�� ��� ����� �� ���

7�� ������� �-�($*�!���������������

�58� ��� ����(���� ,�� ��� �!���� !��

�!����� ��� ���� ��� ���������-� ��

2!����� ���� !9� (,�� ����������

!��� � ������� 3!����-� (���� ���

"���-� ��� "����� �� ���"���� �!� !��

��� �����������-� 2!����� �5�

"�(��������(,�������

�$�����������������*��-1��

Page 45: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� � �����������������������!������������ ������������������ ������� ����� �������

���8� ������ ���� ��������� ��������� ���� �������� � ������� ��� ��� ��!������� ��� B��������

�������C�-���� �� ���������������8����������������������� ������������ �������

����� ��� 7�� �� <� ����� ���7��� ��� ������������ ����������� ����������� G� ���������.��4������� ���

������ � ���� ���� ������ ��� �� � ������ � ��� � ��� � !���� � ����� � �� !������ ���

���� ��� �� � ��� ����� ��������� ������� � � � �������� ������ ��� #�H���� ����

���� �����������������������������������������"����� �5��������"������ �����������(����

��0� ����� )� ��� ��0� I� �� '�� J�� � �������� �� � �������� ��� ���� ���������� � ����

���� ��� �� � ������� � ��� ������ ����� � ������������� �������������������������� ���

��� � ���� � ������ ����"� �� ��������� ��� � ��� �� � ����� � ��� (����� ����������� ��0�

���� ������ ��� ���������� �� ���� ���������� �� � ���� )� � �� �������� �� � �������� ���

���������� �� � ��� � ���� ����� ��� �� � ����� ��� ����� � � ���� ���� ������

-� ��� �������� !� ���� ��� ������� ��� ��� ��� ���������� �� ���� ���� !������ ���� ��

������������������ ��0������� � ��.�� ��!���������������� ��������� ��������������

���������� ���� ����� ��� ��� ���� !������ ��0� ��������� ��� ������ �� ���� ������ ��� ���

��� ���� ��� ���������������������������;����<�I��

H. H-Cl H-Clovvero

H . . H-O H-Oovvero

H H

Cl .P..

.

. . P Cl

Cl

Cl

Fig. 3.6. Costruzione di molecole usandola rappresentazione di Lewis.

:

:

:

..

..

..

..

..

Cl .: ..

..

O .....

* � ������ ������ ������� ���� �� ����� ���� ��� � � ���� ������ �������� ������� ���

!���� �������������������������� ��� ������������������������� ��������-��������� ������

����� �� �� �.�� !� ���� ���� ����� ��� ����� ��� ���� ���� ��� ��� ��� ��� �� ������

������ � ���� � ��������� �� � ���� ������ ��� ��� ���� ���������� ��� ��� ��� ��� ������ ���

������ ��� ���������� ��� ��� ��� ������ ���� �� ��� ���� ���� ����� ��� ������ ��� � ����

������ !������� ��� ���� � ������ �� � ���� ������ ���� � ������ �� ��� ����� ���� ���

���� ���� !�� !�!��� �!����� ��� ����� ��� ������ ������ >= / �� '��� ������� � �� ���

Page 46: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������� ����� � �� �������� ��� ��� ����� ������ ���������� ����� ����� ���� ���

�������� ����� ��� �� � ������ ���� ������ �� ����� �������� ��� ����� � � ���� ���

����������������#����������� ����� �������������� ������������������"����������������

���������6����������(��"�����(��(���������!������������������������������������� �

� ������� ���������� ������������ ����� ��������� �������������������������������(� ���

������������������� �������������� �������� �5��������� ����%����#��������� ��������� �

�������� ��� ��� ������������ %���������"� ���� ����� �� ������ ������ ���� ����� ��� ��������

��� ��� ��� ��� ����� ��� ����� ��� ������ ������� ���� ���� ��� ���� ����� ��� ��������

%����� ����� ��� �������� ������� � �� ��� ������ � ����������� ������� ?��� �� ������� !� ����

����� ��� ������� ����� ����� ��� ������ ������ ����� �� +$�# � )=> ,%# � >= / �

/$*)+)�,=)*%=�?)�,)�� %�#$� �''������&&7��� ���������'���&�� +�#$�%& ��

� %� #$� �''��� ���&&7��� ��� ��'���&�� ��� ������:�� &�'��σσσσ�� ����� ����� �� ����

����� ��� ������ ����� ��� ��� ����� �� ����� ��� ��� ����� ��� �������� !������ �������� �� �����

����!��� ����� ��� ������� ��� ����� ��� �� � ����� �������� ���� ���� ��� ����� ���

������ ����������� �����

Un orbitale 2sa simmetria sferica

Tre orbitali 2porientati lungo i treassi x, y e z.

IBRIDIZZAZIONE

Quattro (1 + 3) orbitali ibridi di tipo sp3

orientati lungo i vertici di un tetraedro

Fig.7a - Ibridizzazione sp3

Fig.7b – Molecole con ibridizzazione sp3:

nell’ordine il metano (CH4),l’ammoniaca (NH3) e l’acqua (H2O).

http://www.huxley.ic.ac.uk/Local/EarthSciUG/ESFirstYr/EarthMaterials/mrpalmer/EarthMaterials/Em/module3/m3.html

Page 47: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� �����<������ ����� �� ��������0���������� ���@�B�������C���� ���� ��������������

���������� ����%�������������� �+��������@���� ���σ�'2(���� ����� ����������� ����

���� ���������� ������� ��������������� ����� ��� ��� ������� ������ �3AK�FL���������

�������� � ����� +� �� ���� *��������� ��� F����������� ��������� ������<��� � ����!������

���������� ���� ������(����� ����<���� ��������������������� ���� ���������

����� ������ ���� ��������� � ���� � ��� ���� ��� ������ ��� ���� ������ ����� ��� �������

�������� ����������� ���� ��!������ ����!�������<���� ����σ�1�3�����������6�@��

4������������ ���� ����� ���� �� ����� ���� � ��� �� ���� ���� �������� ��� ��� � ��

���������������������� ���� �����<����� ���� ����� �����(��# �����(��������*�

��������(��� � � �� ��� � � ��� ������������� ������ ����������-��� �� ����0�������� ���

!����������������.��

?��� ����������� ������� � � �������0� ������������� ������� ��� ��������� �� ����

����������������������������� ��������������)%���������������������� � ���������

!������ �� � �������������� ��� �� � �� �� ��������� ������ (�������������(�� -����

��� ���������� ��� ��� ����� �.� ������� ������������(�� -���� ������ ���� ����.� ��� ����� ���

�!(�������� ����� ������������������ �������������� ��������������� � ���������������

���� ���� ����� -��� � �� � ���� ������ ���� � ��������� � ��� �� �� �� ���� � ���� � �

�� ������� ��� ��� ���� ��������.�� �� � ���� �� ��� ����� ��� ������� ��� !� ���

� �������� � � � �������������� ��������� ���������� ����� ����� ���� ������ �����������

��������� �� ������ �� ������� � ��� �� ��� ���� ��� ��� ������ ��������� �� � ����

�������������������,��� �� ��!� ������������� �������� ����� � ����� ����������

����������� � ���� ��� ��� ��� ��� �� ������� !���� � ���� �� ���� � � ��������������

��������� � ��� ����� � ������ �� ���8� �� � ��� ����� � � ���������� ��� ����������

��� ������ ����� ����� ������� ��� ��� ����0� ������� ���� ��� ��� ��� ���� %���� �� ����

���������� ����� ����� ������� ������ ��� � � ������ � �������������� ��� ����� � �

������ ��� � � ������0� ��������� � ���� ����������� � � ��� � ��� ����� ����� M� � �

����������������� �!� ������������0������� ����#���������������� �������)%������� ���

�������������� �������� ���� ������ ���������� ����� ��� ������������� �����

�������� �������� ������������� ��������������� ��������������������������������

��� ����� � � � �� ������ �� ����� ��� ������ ������� �� ���� ����� ���� ����

��������������� ���� ������������� ��������� �� ������� / ��� �� ���� ���������

!������������ ���������� ��������� ����� �������� �� ������������������� ���

!���� � ����������� �� ���� ����� ��� ������� � � ���� ������� ���� ��� � � ��� ����� ��� �� ��

Page 48: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

� � ���� �� ���� ����� ��� ��� ����� �������������� !������ � � ���� � ���� ����� ��� �� ��� ���

������������������@������ ����������� ���� ������ ������

+��� ���������������� ��������7��������� ������������ ��� ���������������������������

���������� ���� ����� ��� �������� ������ ��� ������� �� ������� ��� ��� ��� ������ �!��� ������

��� ���������37AL�-;���<�K.��

��;����<�G ��� ������� � � � ����� ���1����������� �� ���������� ���M���-��� ����� �������

� ������ M� ���� � ��������� ����� .�� ��� ����������� � � ���� )%� �� ��������

���� ���������� ���������)%�������������������������� ����� ��������� ���������3GAL�

�������;��<�����������������%�������%���������� ��� �

�������=�<�����������������%�������%���������� ��� ��

�������;%�<���%�����������(������ �����%�������%������ ��

Page 49: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������� ����!��������������� ���������������������)%��������������������� ����

���������������������������������������)%����������� ����� ������������� ���������� ��

+������������ ��������7���������������<������ ������������������������������ ���������������

���� �������� �������� ������������������� ����������������������0�������������

�� ����� ���� ��������� ��� ���� ���� ��� ���������� �� � ����� ���� B�������C� �� ��� �������� ����

���������������������������� �������!��� �����- ���������37AL��� ��� ����� ����� ��� .��

��� ���� ����� ��� �� �������� ��� ������ �� ���� �N� �� �O�� �� ���� ����� ��� ������� ��� ����������� ����

�� ��� NO�� ������� ������� ��� ��� ��� ���� �� ���������� ��� �� �� ��� ���� ��� � �� ����

����� �����������

%���������� ������>���� �������������� ���������� ������<������������!������ ��� ������

����� ��� ��� ��� �� �� �� ���� ��� ���8� �� ������� �� !���� � ������ � ���������� ����

����� ���� �� � �������� ���8� >� ���� � ����������� ����������� # � ������� ������

��������� � ���� ���� ��� ����� ����� ���� ��� �� 7�7� 7�3�� � � ���� � ��� ���� ��� ����

����� ������������ ���������� ������������������������� ���������������� �� ������������

���� �������� �� � ������� ������ 7�37�7�� �� ����� !���� � �� �� � � ���� ������ ���

����� ������� ������� ��������� ���-7�77�3.�������������������������#�������������

���� �� ������� � � ��������� ���� ���� ��� ��� ���� 4������ ���8� ��� ������ � �������

� ���� �� ��� ���� ���� ���� � ����� ��� ���������� �� � ��� � � ������ ���� ����

���� ���������� ��"����� ��������������������@�������������������������������� ���

������� ? �� ���� ������ ������ ������ �((������ 7�37�7� ���� ���� ��� ���� ��� ����

�� � ���� ������ � ����� ����������� �������� ���� ����� I� ���������"� ���� � ��������

����!��������������� ��� ���� ����� ������������������������

%���� ������� ����� ��� ������ � ��� ������� - *� �������� @� ���������� ��������� �� ���

���� ���� ��� 7�77�7.�� �� ������� � ����� ���� ���������� �� � ��"� ��� !������ ����� '�

��������� ���� ��� ���� ��� ���� � ���������� ��� ���������� ���� ������ ��� �� ���

����� ��� �� ������� %��� ��� !������ ��� �� �������� ������ ����� ��� �������������

��������� ���� ���������� ��� ����� � � ������ ��� ������� � ������ ���������� �� � ���

- ���������� ��� ��� ���������� � � ��� ����� ��� �� ��� ������ ������ � � ��� ����� ��� �� ���

������ � ������������ � �������� '� � �� � ���� �� ��� ��� ��� 7�37�<.� ���� � �

���� ��� ��� � ������ ������� ���������� ��� ��� ���� ����� ���� '� ���� � ����������

����������-;���<�3A.�

Page 50: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Atomo di C ISOLATOPROMOZIONE di un

elettrone ad un livello

energetico maggiore

(con spesa di energia)

3 possibilità

di ibridizzazione

sp3

sp 2

sp

4 orbitali sp 3 uguali

4 legami σ

3 orbitali sp 2 uguali

3 legami σ e un orbitale

p non ibridizzato.

2 orbitali sp 2 uguali

2 legami σ a 180°fra loro

e due orbitali p non ibridizzati,

perpendicolari fra loro

Fig. 3.10 - L'atomo di carbonio forma sempre 4 legami,

ma non sempre 4 legami di tipoσ.σ.σ.σ.

4� ���� ��� ����� ����� ��� ���������� ���������� �� � ��� �� ����� ��� ���� ������

� ����������� �������!������������������������� ���������� ���������� ���������� ���

���� � ����� � �������� � -���� � � �����.� ���� ���� ��� ��� ��� ����������� ���� ������� ��

��� ��� σ�� �� �������� ������ ��� ��� π� -;���<�33.�� 4������ � ���� ������ � �� �

���� ����������� ������� ��������� �� σ�� � ��� �� ���� ����� �������� ������ � �

������������ ���� ���� ������ �� !������ ����� ����� ���� �� ���� � ��� ��������

��� ��� ������� ?����� ��� ��� ��� π� �� ���� ������� ���� ��� ��� σ�� � � ���� ������ � �

���� � ���� ���� �� ���� ������ �������������� ��� ���σ��P�� ��� ���π�� ���� ���������

���� �������� ������ � � ������� ���� ��� �� ��� ��� ��� σ"� ��� �������� ����� ����

��� ���/)?? �-3�σ�1�3�π.���,= ?# �-3�σ�1�7�π.��

legame σ

H

H

H

H

H

HH

H

H

H

H

H

nuvola elettronica π

CC

C si ibridizza sp2

pz

formazione di

etilene, C2H4

lo scheletrodella molecola

(legami σ) giacesul piano xy

orbitali pz paralleli fra loro

che si sovrappongono per

formare il legame π

gli atomi di C possonoessere sottintesi.

������������������(��������$��������,��!���� ����������

Page 51: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

'���� ��� ������ !������� ���������� ������ ����� ����� ���� ��� �� ����� � � �� � ���

!������ �� ����� ������ � � ��� �!����� �����(��� ���� ��� ������� ��� B�������C�

-�������σσσσ�?��� �����.�������� ����� ��������������� ����� ��������� ����� �

������ �� # � ������������ � �� ������� "� �� �� � ��� � �������� � �����������

�� �� � ��������� ��������������� ��

$�� ������� ����� ������ ��� ��������� � ������� ���� �������� ��� ������� ��������������

�� ������������������������� �������

$�� ����������� ���� ��������� � �� � �������� ��� � ����� ��������� ������������� ������

��� ���� ����� ��� �� -�� ���� ��������� ���������� ���� ����������.�� ����������

�������� ��� ������� ������� Q� @�� ��� � ����� ��� ���������� ������ ��<�� -�������

�������F.����� � ��� ��������� ����� � ������ ����������� ���-����������� �����

� � ��� ��� ���� ��� �!��� ��� �� � �� ��� �� � ����� ���� � ��.�� ������� ��<�7� -�������

�������I�.� ���� ��������� ���� ���� ��

P

Cl

Cl

Cl

ClCl

S

F

F

F F

F F

����� ����� <� �� ��������� ' �1-� !�������(���� ��� (!�� '� � ����� !�� ���������� �!� !��� ���� �� ��� 1���%������ �� ��� ��� �%����������� � ��-� #��������1� ������@� ��� ������ ���������������(�� !�� ������� �������� "����� �$�����"�����-� ��� ������ ������������� ����(�� !��������� !������ �������� ��� (,�� �!������ �� ������-� A�0-� ��� (!�� A� ��� �%�������� � ���-��� ���������!������1���%��������"!�������(!����� ������������(����*�!�����������������������+������������������������������������������������ �I��

��;����<�3<��� �� ���� ��� ������� ������ ������������������� ������������ ��� ������� �����

������ ������ ��"� ��� �� �� � ��� �� � ������������ � ������� �� ���� ������ ��� ��

����������������� ������� ��� ��������� ������������� �����<��������� ������� �

@� ��� ��� ��� �������� � ���� ���� �� ������� �� ��� � �������� � ���� ���� ��

���������� ������� �0��������� �����<��

Page 52: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������<����#��������$�%�����������������������(����

* � �������� ����������� ����� ���������������������������� ����� �����

���� ������������������)%��� ������������������������������� ����� ���������

���� )%�� ��� ��� ���� �������� �� � ���� � ��� ���������� �� �� ����� �� ������� ��� � �� �

���� ���� �����������"���� ��� ������ ������ ��������������"����)&���� ��������������

���� ����������� '��������� �������� !������ ��� ��� ��� ���� � ��� �� � ���� �

� ��� ����� �� �������� �� ���� ���������� ��� ����� �� ��� �������4�����������������

���������� ��������������������� ��������� ������������8� ���������������

-;����<�3@.�

B

H

H HN

H HH

BH

H

H

N

H

HH

+

. .

sp2 sp3 entrambi sp3

�������+�<������������"���������>8������#����>�,��+��������������!���%�������������

����*� �5�� �8��$��%������ �"!����"�����!����� ���#���������������������"���

���������� �������������������������� ���� ������� �� � �������� ������ ���

����� ���� ��� ���������"� ������ � �� ��� ��� ��������������� �� ;���� <�3F� �� ����� � � � �

����������� ����� ���� ������� (+)<�� ��� ��� ����������� ��� ��� � (� �� ��<�� !������ ����

���������� �������7����������������� ��������� �������������������������������+��

���� ��� � �� � ��� ����� ���� ����������� ����� ����� ���� �� � � � � � � ������������� ���������� � � �������7�� ����������<� ����������<�� � � ��<�7�

Page 53: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

..

....

NO H

NO H

O

... . .

.... ..

. . .

....

NO H

O

... . .

.... ..

..

H

N

O

. 1s1

. . .

. .

..

1

1 il primo O usa i suoi elettroni spaiati per formare due legami, uno con H e l'altro con N

. .

.

2

2 il secondo O accoppia i due elettroni spaiati con i due di N e forma due legami (σ + π)

O-H

. .

2s2 2p3

2s2 2p4

3 il terzo ossigeno si eccita spostando un elettrone e può così ricevere il doppietto di N

3

O-H

. .

O

..

O

�������1��

Page 54: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������������� �����������

��������������

����������������� ���������� ��������������������� �� ���������������� �

� ��������� �������� ������������������������������� ���������������������

������� � �������� ��� ���� �� ������ ��� �� ��������� �� ��� ����� �������� ��� ������

�� ����� �� �� �� ���� ��� ���� ��� ������ � ���� ����� ���� �� � ������ ���� �����

���� �� �������� ����������������������� �� ������������ �� �������� ������������

��� ������ ��� ��������� ��� ��� ��� ���� ���������� ��� ��� ������� �� ������� !� ������

���������"���#���$������ ���������χ�������������������� �������� �������� ��

��� � ������������� ���������� ��� ��� ��� ����������� ������ �� ������ ���������

���������� �� ������������������� ��������������������� �������� � ��������

�� �������� ������� ��� � �������������� ������� ���������� ������� ������

����������������� � ������� �� �������������� ����������������� ����������

����� ������� ������������������������������ ���� �� �����������!��"������ ��

��������� ����������������������������������������� ������ ��������� �����

�� ��������������������� ������ �� ������ ������� ��������������������������

������������������������%����� ����� �$����� ������ �� ����&���������� ��������������� �

���� � �� ������� ���� � ����� #$��%�&'�� (������� ����� ��� �� �������� ��

� ��������������� ������� ��� ������� ������)� �� ��� �������� ��������� �� ��

��������������� �� ���� �������������� ����� ����*�� ������ ����� �� � �����

���������� �� ������ %�� +������������*�� ������������ �� � ���������� ��� �����

����� ������������ ���������������� � � ������� ������������������ �����������

���"� ���'�(���������������� �� �����������������������������������������

� ������� #���� �� ������ �������'� ������� ������� ��� � �������������� �� ����

�������� �� � ������� #���� ��� �������� �� ������ ������'� ������� ������� �����

� �������������� +�� ���������� � �� ���� ��������� �� � ������� �� ������� �������

� �������� ����� � ������� � ������ ���� ������ � � ��� �� ����� �������� ���

����������������������� ������������������� � ������,-.����������� ����������

��� ����� ,-,� �� .-.�� �� � ��������� ���������� ������� �� �� �������� ��

� ���������������

Page 55: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������� ��� �� ����� ������� �� ������ �� �� � ��������� �� ��������� �� ��� ��

��������� ,-/�� �������� ��������� ��� ������ �� �� ���� �� � ��������������

���������������� ����������� �#0�&��� ����� ����*�� ��'��1����������������

������� ������ ������������������������ ������ ������������ �����������������

����� ����� ������������� ���� ���������� ��� ����������� ��� �� ��� ���� �����

����������������������� ����������������� ������������� �� ����������������

���� ���������������������������� �������������� ������������� ���������

��������������������� ���� ��������������� ��������������������

2��� ������ ��������������������������� ������ ����� ������ ������������������

����� ���� � � � ������ ������ � �� ��������� �� �� ���� �� ������ ��������������

�������������������� � ������������� ����� ��� ������ �� �� ����������� ��3 �

� ������ ���� �� ����������� ������ �� �� ������ ������������ ������� � �� ����

���� �����������������������������������4�������56��������������� ����

������������� ������ �� �� ������������������� �� �� ��� �� �������� #���������

����-������������� ���� ���������������������������������� ����������'��3 �

� ������ ���� �� ����� ������������� ��� ������ � ��������������� �� ����� ��� ���

��������������������������������� �� ��������� �������

��������������������� ����������� ���787��,9,��:,2��( (� 2�;7,�!,92!,�

7(3,<21,��������������������������������������� ������������������������������

�����������������)� ������������ ������� �� �������������� ���

��

Fig.4.1 – Andamento dei valori dielettronegatività nella tavola periodica.

(tratto da: www.hull.ac.uk/ chemistry/electroneg.php )

Page 56: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������� ������ �$�������������������� ���������#������������ ���������'����������� ������

��� ����������� ��������� ����������� �������:8+(!8+(�� �������������������=�

����������������� ��������1�(*9��2������������������ ������ ������ ��)�����

�� �� ���������� �� �� �� ��� �� �������� ������� ����� ��������� ������� ��������

������ �� ����� ���� �������������� �� �������� ��������� ��� ���� ������������ ��

����� ����)� ������� �� � ������� �� �� �������������� ����� �� �� ���������� �� ��

������ ������ �������������������������������������������� �� ������������

,������������ �������������������� ������������������������������������������

��������������)� �� ������� ������ ��������� �� ������� ���� $9,�:8+(!8+(� 21(9�(� ��

�������� �������� ���� � ����� ���� ���� �� ��� �� ��=� ������� ����� �� ��� ��� ��

� �������� ������� �������� ������� �� ���������� �� �� �� ��� �� �������� ����

����������� ���� ��������� �� ����� �� ������� � ��������������� *��� ���� ��� ��

����������������������������� ����������������� ������������������ ���� ����

�� � ����� �� �� ������ ������ �������� ������� �������� �� �� �������� ��

� �������������6�/-$� �>� �/-! � �>� �/-/�#?�@'��*�� ������� ���� ������ ������������ ��

������������ ������������������������ ���� ��� ������������������ �����������

���������������� ��� ���� �����������������6�#δA'�/-$�#δ-'�������#δA'�/-$�#δ-'��

2 �����������&��������������������� ������,-.��������������������6�

µµµµ'�# '�?�*�#!'���#�'�

�������� ����������������� �������������� ������������������������?�#&�B�C�&@-&D�

!'�*�� 2����� &�B� C� &@-&D�!��� ��������������� #��� ���� �� ������������ ��������'�

�������������� ������������*��������������������������@���&������������������

#�� �� ���������&@@'� ��E����������� � ����������,�?�.��*�?�@��� � ��������� ��

@E������������������������������ ������������,���������������� ���������� �

� ��������� �������� ���������.�� ������������� ������ ������� ��������*�?�&�

#&@@E��� ���������� ����'�� 2�� ��� ���� ���,�≠� .��� �� ������� �������� �������� ������

��������������������������� ������������������������ ������������ �����

�� � ����������������������������� ����������������&�B�C�&@-&D�!��

(����������������������������������� ������������� ��������������� ������

�������� ����� �� E� �� ���������� ����� �� � ������� ��� ������� �� � ��������

Page 57: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��� ���� µ � ������� ������ �� �� �������� ��� �� ���� �������� ����� �� ��

����������� ������ �������

��������� ��������&� �#'�%+��� F��������������� ������������ ���'�?�G�GG�C�

&@-G@�!��������&����?�&@-&0������������� ������ ���� ��������������� ������

�������������������6�

#µ �•�G�GG�C�&@-G@'�!��� ?�#&�B�C�&@-&D�*��'�!���

������������������ ���µ �����=��� �� ���� ��E�������������� ������,-/���

��

� µ�� ������������ ∆∆∆∆χχχχ� ���� �����������������

���� ���� �� ���� ��� � ��

����� ����� ��� ���� ��� ����

����� ����� ���� ���� �� � �

���� ���� ��� ���� � ���

������������������������������������������� �������!�������������!��!"������"���������#�

*��� �� �� ��� �� ��������� ��� ��� �� ���� ������ �� ��������� �� �������� �� ���

�������� �� ��� �� ������� ������� ������ �� �� �������� ���� �� �� ��

�� ��� ���������������������� ��������������� ���������������� ������� ���� ��

���������� ���� ��� ��������� ���������"����� ����� ����������� ��������������

�� ��� ���� ��� ���� ������� ��� ������������µ �?�@� ��

2��$��%�0��������������������� ��� ��������� ���� ����� ��������������������

��� ���������� ���7��� ���������� ����� ���������∆χ�� ���!��� ��������%������

���� � �� �� ��� �� ����� µ � �� ��� ������� ������ ���� ���� ����� �� �������� ��

��������������� ������������������� ����������������

C

H

HH

Cl

molecola tetraedricaun vertice è diverso

µD = 0

C

H

HH

H

molecola tetraedricacon vertici tutti uguali

µD = 0

Fig. 4.2 - Cloruro di metile (polare) e metano (apolare)

+��E��� �������������������� ������������∆χ����� ������������� ��������)�

����������������������� ������ �&@@E����� ����#����� � ����������������� '��

Page 58: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���� �������� ����� � � &@@E� ����� +����������� ������ ����������� �� �� ������

����������� � ������ ������ �� ����� ��������� ����������� ����� ����� ���� ��

��������� ��� � � ������ ������� ������ ������ ����������� ��� ������� �� �������

�� ������ �������������������������������������� � ����������������������

��� �� �� �� ��� ∆χ� ������� ��� �� ���� ���� �� ��������� ��� ��� ����� �� ���� #�����

������������� ������'���

2����� ���� ��������������������������������������������������������������

������������������� �������������∆χ�������������������������������������

������������� ��� ����� ���� ������ ����� �� ������ �������������� ��������

���������#$��%�G'�

����� � �� ��� ��� �������������

+����������������������������������)�����&����&���������������������,<<9,H2872�

2*8+8- 2*8+8� �� $89H(� 2� 1,7� (9�I,,+��� ����� ��������� �� ��� ��� ���� �

�������������� ���������� ������������������ �� ����� ��������������� ��

��������� ��� ��� ������������ � ��������� �� �� ��������� � �� ������ ����� ���

�������������������������� �������������������������� ����������������

;������������� ������������������� �-��� ���� �����������+(3,:(�2 983(78��

�� ,� *87<(� �2 983(78)� ������� �� �������� �� �� ��� �� �� ��� �� ��������� ���

Fig. 4.3 – Variazione del % di carattere ionico diun legame al variare di ∆∆∆∆χχχχ�fra gli elementi legati

limite arbitrario

Page 59: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������ ��� ,� ������� �� �-� �� �&&���� �� +���������� �� �� ��� �� �� *�� ���� ���

� �������������� 0�&�� ������� � ���� � ������ ����� ����� ��� � ��� � ������������

#��������������G��G�J���%'������������������������������� ���������������

�������� � �������� ����� ������� ��� ������ /� �� ������� ��� �������� ���8�� ��

���������������� �����������������"����� � ������8-/���������������� ���)���

������ ����� ������ � �������� �� ��������� ������ ����� ������ � ������� ������ ��

�����������8�����"����� ����������� ���� �����/��� �������������������������

������������������������A�������������������������� ��� �������������� �

������� 8-/� #��� ������� ������'� �� ������� ��� ���� ���� �� ��� �� ���� ���

��������� ������� �� ����� ������� ���������� � � � ������� ��� ��������

�� ��������� �� �� ���� #������������� �� ������ �������6� ����=� �� ����������

���� �� ������ ������� ���� � �������� ���������� ����� ���������� �������������

������ �������� � �����'�� ��� ������� ��������-� *�����-� !� ��$������������ ��&���.

��&���� &��������������� )����6� �� ���� ����� ��=� �������� � � JE� �� �� ����� �� ���

������ ���� ����� #$��%�%'�� ������� ������ ���� �� ��������� ���� �������� �����

������� ���� �� ���������� ����� ������� ����� �� ���������� �� ��)� ������� �����

�������� #���� ���������� 7/G�� ������� � ��� �� 7-/� ���� �� � ���������� ����� �� �

��� �� 8-/� ����� ���� 7� �� ����� � ������������� �� 8'� �� �� ���������� �� ��

������ ��� �������� �������������������������������������

HO

H

HO

H

legame covalentelunghezza 96 pmenergia 460 kJ/mol

legame idrogenolunghezza 175 pmenergia 18 kJ/mol

Figura 4.4 – Confronto tra le lunghezze e le energie di un

legame covalente e di un legame idrogeno nell’acqua

2 � ��������� ���� ��� ����������������� ����� �������� �������� �� �����/���

������ �� 7�� 8� ������� $� ��� ����� ��� ��������� ����� � �� �� ������������ ��

��� ��������� ���� ��� ��,/������������������� ������������������������ ��#$���

Page 60: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

%�J'�� 2 � ����� ����������������1��12���122� ������� ����������������� ����� #��

�������'������� ������� ������������� ������������� ���������������

+���������������� ���� ������������������������ �������� ���������������� ��

���� �����#$���%�B�'6� ���������� ������� ��������� �������� ��������������

�� ���������≤�%K!�#���������<� �������������������������������������� ��� ����

��&�����-G'��*�������������������� ���������������������������������������

�������������������������������������������������� ����������������������

�� ���������������������������� ���� ����������

Fig. 4.6b - Il reticolo tridimensionale del ghiaccio�

Fig.4.5 - Andamento delle temperature di ebollizione

degli idruri degli elementi dei gruppi IV-VII.

Fig. 4.6a. Il ghiaccio galleggiasull’acqua liquida.

+�������� ���� ��� ����� ��� �������

��������� ���� ������ /$�� ������ ���

������������ ���������������������

7� � ������ �� � ������� <��� ������� � �

��������� �� �� �������� �� ��

�� ��� ��� ���� ����� ���� ��������

������� ���������+������������� ����

���������� �� ��������� #�������

���������'� �� � 21�� ������� � �������

#!/%'�������������� ��������������

Page 61: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

2 ������� �� ������� ���������������� ���� ������ �� $��%�B�6� �� � �������� �� ���

������� �� ����� �������� �������� ������ �� �� ��� �� ��� ��������� ����

���������� �������� �� ������ �� ����� ������ ���� ������� ��� �� ������������

��������� ������ �������������������� ������������������������� ��������������

��������������+���������������� ��� ������������� ���� ��������� �������� ��

<������ ���� ���� ����� ����� � �� ���� ���������6� ������ �� ���� ����� ���������

����������� �� ���� ���� �� �������� �� ����� �� �������� �������� ��� ������

� �� ������ ����� ���� ��� ������ �� �� ������������ ����������� ����)� �� �����

����������������������������� ��� � ���������� ������� �� ��������������

���� ���������� �������� ������� �������������������=���������������������

� � ������ ������� +������� ��������� �� ���� ��� � ��� �� ���� �� !,+89(� �*(!2$2!8�

#������ ������ �� <���������'������������������� ���� � �� ���� ������������

����������������������������#�������&��'����� ������������������������*����� ��

������������ �� ��� ����� �� ���������� ������� �� �� �� ��� ��� ������� ���

������� ����� �� ����� ������ ��� ���� ������ ����� ����� �� �������� ����� ��

�� ��� ��� ����������� ���� #?�������'� ���������� ���������������������������

��������� ���� ��������� ���� ����� ��������� ������� #������ �� �� ����� ����

������ ���� � ��������� ������� ������� ������� � ���� ������� ������'�� �����

������������������ ������������������������������ �������� �� ����� �������

��������� , ���� ����������� �� ������� ����� � �� �� ��� �� 12�!8�2<L� �� <(7�287(�

�;*(9$2!2,+()� ���������������� ����������������� ����� ���������������������

�� �������� ������� �� �� ������ ����� �� ����������� �������� ��� �����

� ��������� �� �� ������� ����� ������� �� #�� ��� �� ���� �� �"� ���� ���� ��

�������� �� ����� ��������� ����� �� �����'�� (���� ������ �� � ����� ���� ��

�� ��� �� ���� �� �������� � �� �������� �� �� ������� ����� ����� ����������� �� ��

� ����������� �� �� �� ��� �� ��������������� ��� ������ ���� �� ��� ������� ��� ��

� ���������� � ��������������������������������������������������� �������� ������

���� ��#$��%�M�'�� 2��$��%�M��������� �����������������������������������������

��������� �� ������� ������������ �������� �� �������� ������� �6� � ���� ��

������� ��������������������������������������������������������������� ��

������������������� ���� ��� ��������� ��

Page 62: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Forze di London (dipoli momentanei)

$�� ��� �� �� �������� �� ���� ��� �� ����� ��� �-��� ��� ���� �� ����������� ��

����������� ��������������� ������� �� ��������� ������� ���� ��� ���(�������

���=� ��������� ������ ��� �� ��� �� ���� ��������� ��� ��6� ��� �������� ���

������������ �� �����#� �������� �122���������������������������������������

�� ��� �� ��������� �� � ���� N-N�� ����� ���� ������� ���� ��� M� � ������� ��������

���������� �� �������������������������������������������������� �����

������������������������������������������$0���! 0�����������.�0������ �������

20� �� ��� �� ���� ������� ������ ���� ���������� �� �� ������� ������ ������ ��

�������������� ��� ���(�������������� ���� ��� ��������� ���������� ����������

������������� ���������� �� ��������� ��� ����� ���� �� <�������� �������� ������

��������� ����������������� ��#����������� ��� ���'���������������������

��� �� ��� ���� ������ ������ ��� �� �������� �� ��������� ������� �� ��� �� �������� ��

���������� ����������������� ��������, ����� ���������������� �� ���������� �

����� � �� �� ��� �� �� ������� ���� �� ��������� 27� :( 2,�� ��� ��� ���������

���������� �� �� ��� �� ���� � ���� � ������� 27� ;7� ,<8� 2�<,7<(�� ��������

���������������� ����������� ��������� �� ��������� ���������������������������

�������������� 4��������� ������5� ���������� �������� ��������� ��������

����������� � � ������� �� ������� ����� �� �� ���������������� ���� ��� <������������

��� � ���� ���� ���� �� ��� �� ��������� �� ����� �� ��� � ���������� ��=� ���=�

Fig.4.7a - Illustrazione delfenomeno della tensionesuperficiale

. Fig. 4.7b – Idrometra su una superficie d’acqua.

Page 63: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������ 2*8+2� :8:(7<,7(2� ������ � �� ����� �� ��� ������ ��� � � ������� ��� �

����� ���

,� ������� ������ �� ������ ���� �� ��� �� �� ��������� ������ ��� ���� �� �������

��������������� ����� �����=�������������������������+��������������� �������

����������������������������������������������$89H(� 2� 2�*(9�287(���$89H(�

2�+87 87����������� ��(��������/�����$����������� �� ($89:,.2+2<,����� ��

������ ����������� ���� ��� ��� ������ ������ �������������H��������������

#���� ������06��������������������������������� ������������������������ �

��� ��� � ������ � ������'� �� �� �� �������� �� �� �� ��� ��� 7� � ����� �����

������������ �� ������������������ ����� ������������� �� �������������������

���� �� �������� �� ������ �� � ��� ��� #��������'�� ��� � ��� � ���� �� ��������

������� ����� ���� �� �� ����� �� +������ �������� *��� �� ��� �� ��� ���� ������

����������� ������������������������ ���������� ����������#$��%�D'��

������������� ��� ����������������

�������� �������������F� ������ ��� ��

���� ��� �������������� �� ������

������������������������ ������ ��

����������� �� ������ �� �� �� ��� ��

������������������� 2*8+8�27 8<<8�

#$��� %�O'�� ������� ����� ���������� �����

������������ ���������� � � �� ������

���������� ������������� �����������B��

_ _

+_-

+_ +_-

Fig. 4.8 – Induzione di un dipolo adopera di un dipolo momentaneo

Fig.4.9 – Confronto

dimensionale fra le molecole

biatomiche degli alogeni

Page 64: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� ���������������������������� �� ����������� �����������������������������

������� �������������������������������������������������� �������������

������������������������������ �������������������������������������� ��������

��������

������� ��� ��������� �������� �� ��������� ��� ����� ��� �� ������� �� ���� ��

����� ����������� ����������������� ���� ��� �� �������� ���������������� ��

������ �� ������ ������ ��� ������ ��������� ��� ����� ��� �� ������� �� �� ���

����� ������ ���� �� ����� ���� ��� ���������� �� ��������� � ����� �������

�������� �� ��� ������ ��� �� ������� �� ���� #������ �� <� ��������� ���� ����

������ ��� �������� �� ��� ��'� �������������� ���� �� ����� �� �������� �� ��

������� �� �� ����� ���������� ���� �� �� ��� ��� ������� �� ��=� ���������� ���� ���

��� ������������������� ������������6�

���0� ����0���"�������0� ����

�������� ����������� ��� ������������������ �������� ����������� ��� #�� �����'��

������� ��������� ��� ��� ����������� �� ����� ���� ��� ���� �� ���� ���� ���������

�� ����;������������������ � ������������������ ������ ������� ���6� �� �����

������ ��� ������������� �� ������������������������������������������������

������������ #��������� ��� !� �� /'�� ����� �� ��� �������� �� ������ �� �� ������

���������� ���� ��� ����� ����� ��<������ ������� �� ������ ������� �����

��� �� �� �������� ��� ����� �� � ���� ����� �� +������� �������� �� �������

������� ������ ��� ���� +������� ��������� ������ ����� ��������� �������

���������������� ����������������������������������� ��� �������������� ���

��������������������������� ������ ��� ��������������� ����� ���=��������

����� ��������� ���� ���� �� �� ��� �� ��� ���� � �� ��� � ������ ��������

������������� �����

1� ��������������� �� ����������� �������������� �������������������������

���������� ���������������� ����������������� ����������������� ���� ��������

������� ��������� �������� ��� �� ��������� ��� ���� ������� ������ ��� ���� �� ����

���� �� ����� ������������ ������ ���������"���������� �������4�����5� �������

��� ����� �������� ,�� �������� ��� ��&���� � �� ������ ��� �� �����������������

Page 65: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������� �� � ���6��,G.�,0.�,0.�,0.�,0.�,0.�,0.�,0.�,0.�,0.�,0.���� .� � ��1� )�

���������������� ������������ ������������ ��������������������������=�

�� ������ ��������� ����� ������� ���� ����� ��� ��� �� �� ����������� ��

������� �� �� ��� �� �� ������� �� ����������� ���� �� 4����5� ��� ���� �������

�� �� ���� ��4�����5�� ��������������������� ��������� �������������6����������

����� �� ���������� ������� ��� ��� ����� ���������������������������������

����������������� ��� ����������� ������#$��%�&@'��

;��� ������������ ������������������������������������� �������� �� ������

����������� ��� ��� ����� ������� #���� ���� �� �� ���������'� �� ��� ��� #���

���������������� ���������� ����������������������!��/���! '��

�� ��� � ���������

;������������ ������� ������������ ��*1�?��9<��� ���� ��������������������������

��� ������������� ���� ��� ����������� ��� ������ ���������������������� �

�������������������� �������������� ���� ��� ��������� ������� ��� ������ ��

����������� ������!=����������������������������# �4������� �5���������� ��

������'�� ��� �� ��=� ����������� ����� ����������������� �����������

�������� �� �� <� ����������� � ��� �� *� ����������� ������� ���� ������� ��������

������� �� �� �� ��� �� #�� ��� �� ����� �� �����������'� �� �� ��� ��������� � ��

������������������ ���� ��� ����������������������������� ��� ���������� ������

���������� �������� ������� ����������������� ���� �������������������������� �

����������<�� ����������� ����� ��� �����������������������2����� ��������������� �

����� �� ���� ����� �� �� ��� �� ��������� ��������� �� �� �� ��� ��� ��� ��

������������������ �� �!����"��

#������$����#�"��%��""&��$'��

(��"������%���)�������$*�������

��$$�����#+�����$��""��%�&�

www.doctorsegalla.com/

newsletter/evolution03.php�

Page 66: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����������������������������<����������������������������������������������

���� ������ ����������� # ����� �� �� ��'�� ������� �� ������������� ����� �� ��

�������� �� ���� ��� �� ���� ����� ��� �� ���� � ���� ������� �� ���������� �� �

��������������������������*1�?��9<��(��������� ����������������������������

������ �23������� '�� #��� '��� 4���0�� ���� �������� � �������������� ��� ����

������� �������� ������ ��� �� � �� ���� ��������� �� �� �� ��� �� ���� �� �� ����

������������������6�

5(�1���6�7#89:�6#���%8�;�����

�������������������������������� ��� �� � ������������������9����������������

������� ������ ��������� �������������� �������������������������������������

����������

+�� ������ �� ������������ �� � �������������� ��� �� ��� ���� �� �� ����

��������������������������������=����������� ����� �������������� �����������

������������������������������ (����3������������������ ��������������������

������������������������������������������� ������������� ��� ����

�������������� ������������������������������������������� ��0���� �����������

����� �������� ����� �� ���������������������������������������������� ��������

#�� ��� ��������� �� ��������� � �� ������ �� �������� �����������')� ��� � �������

�����������,��������#��*��!�)����#����%�

7� ���������� �� $��%�&&�����������

���������� ��� ������� ����� ���

������������������������ ���� ��

�������� ���� ������ ���� �� ��� ����

�� � �������� ���� ���� � �� ��

������������� ����� �� ��������� ���

������ �����������������������������

���� ��������� ��� �� � ��� �� �� �����

���������� ��� ��# �������.�P �6�*1�

?���������'������ ������ ���

Page 67: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������������� �� �������� �������������� ����� <���*� #���&������������������

&��������� �������'� ������������ ���� ������ ���� ����� ������ �0�� ��������� � ���

�������������� �� ��������� ��� ��� ����� �� ��� ����� ,�� �������� �� � �����

�� �������� ������� ����� �� %K!� ��� ������� ���� �� &� Q�R��G� ������� �������

������� �� &0@K!� �� &� ����� �� �� ���� ���� *1� ?� �9<�� ��� ������� @�JB� �R��G)�

��� ������ �� ������� ���� ��� ����������� ����� <���*���������������� �������

����� 0&O�G� ���� �� B%G� S�� �� ����������� ���� ������� �� M%� �R��G�� ������� ������

��������� ������ �� ���������� ����������� �� ���� �������� ������� �� �������

����������@�%��Q�R��G�T����������������������� ��������������������������

���� �������������� �������

��������������� �������� �� ������������ ��� ��������� �� ���� ������������������

�������&���������*��)����&�����������&���������T��������������� ���������������

�� �������� ��������������������� ��������� ������������� ��� �������������

������������������������������ ���� ��� ��������������������

;��� ��������������������� ���������� ���<�����(� ������������ ������������� )������

��&���������)������������������������������� ������ �� ������� ��������� �������

������ �������������� ��� ;������ � ������������� �� ��� ���� ����������/���

#&DMB'� ���� �� ������������ �� � ���6� �� ���� !80� ������������ ���� ���� �� ��

������������������� �� �� ���������������� ���������� � �����������������

������������ ���������������������� ������������� ���������������

schema della tensione superficiale da http://ishtar.df.unibo.it/mflu/html/tensione.htmlfoto dell’idrometra di M.Milanesi su www.acquaportal.itFig.4.9 da http://itl.chem.ufl.edu/2045/lectures/lec_13.html

Page 68: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������������� ���

�����������������

�������������� ��������������������������������������������������������

���������� � �� ���� ������ ���� ��� ���� � �� ���������� ��������� �� ���������

��� ! "# � �� ����� �� ����$��%� ����� �&��� ������� �������������� �����$� �����

����� ���� ���������� ������'� ��������� ����������������� ��������� ���� ����

���� �����(����)���*�� ����(������+������� �������� �����#����� �� � ���(��

��������������(�����*����� ���� ��������$��� � ����������$��,������

�� ����� �� ���� �������� ��$�� �� ����((�� �� �� ���(�� ��������� ���� ��� ���

�����������$-������������������(�����*� ��� ��������� ��%��������������

�� ���������������)�������� ����� � ��������� �������������� �������� �����

��������� � �� �� �.������ �� ��� � ��� ,�� ��� �� ��� � ������� �� ����� �� /��0���

/���1�� �� ����(��� ��*������ ��� ���� ������ �� �� ����� ����� ���� �� �� ������

������� ���� � �������� � �� ���� �������� �� ,�� ��� �� �� �������� ��� ��������

�������������������������,����%���$� �������������� �

������������������������������������������ �����!�"����#�������������� ���� �$��������

/���� ������������������ �2�������� �3���������������(�# � ������� �������

����������%�� ���� ���������������� ��������������������&���������������

���� ��������� �� ������ ������� � 0��� �� ��� �� (���� ��� ������ ��������

������� ���� ����� ������� �� �������� ������ �� ������� �� ��*����

�������������&� ����������������4�!#�$�� ���������&�� ������������ � �������

������������� ��������� �� �� ����+���������$������5�������������������� ���

������ � 0��� ,�� ��� ������� %� ��� *� �� ���� �$���� ��������� �������� ����

���������.������������&���������� ��* �� ��� ������ �����������������

������ �������������6������0��5��������������������� ��������� ����������

Page 69: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����� (�����$��������*��������#�����)������ ������7�6��������1�6�68�� �

���������*���� ����������������*��������������������������������������

���*����� �� ���� ��������� �� ������� �����'� �� �������(�� ���� �� ���� � ���(�� %�

������� ��� ���� �� *��((�(���� �� ��� �$�� ������ �� ��������� ���� �� �� ��

��� �����(�����������&�� �$��� �� ��������������� �

��������%��&��������������#���#������������'�����(�� ��� �! 4#�%��� ������ ���������*��� *��((��� �9� ����������#������

����������%� ������������� 3���������� �/����������� �������� �����������

�������� �� ����� �� �������� %� � ������� �)� ����� � ������ �� ������#�� ��(��

�������� *��� �� ��(�� ����$�� ������$� � /� ������� �� ��� �������� �$�� ����

����������������������������.���� ����� ������.��� ���� ����������� ��*��

�� ���� �������� �� � ��� ������ �� �� ���� %� ������� �� 9!::;� � ����� %� ������ �

�������������� ������� ���������������*�� ��������� ������ �������((� �

�.� ���<� ������������ ������� ������� �� ��� �� ���� ����&� ���� ��� ���������� ��

*�������������������������$�� ���� ��������� �������������*��(�� �

���)���(��� �������%��� �������������������*���� *��((��� �4���� ��������

,��� ������,���� ���� ������������� ���������� ����������������# ������ �

��������� �! 9��� ����������� =�� �� �����������������*��������������������

��������� ������� ��������������������� ������������������ ��� �����

���� ����� $�� �� =� �������� ��� ����� σ� ���� ��� ������ 3� ��������� � ,������ �

������ �� ��� ��*���� �� � ���������� �$�� � ����� ��� �� ���� �� >?�� .��*���� ��

��������������� *��((���� ��&� ��(����� �����������# � �����,�� ����*����� ��

����������%��� ��������%������������������#� ����*����������������@��6���

�������6���1����6��AA6���� �� ��� ������ ��� �����������B4� ����������������

�����%"�&�'���������

Page 70: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�)� *� ��� �������� ��� �� ��������� �� �B4� ���������� �� ������� �)� ����� ���� � ��

�� �������������%������������������,�� ������� ������� ��.�����.�������� �

! 9*#��������� � ������������������(����������������������� ��(�����,�� ��

�������� �����((���� �$�� ������ ����� �� ������ � ����� ���� ��������� �

��� ��� ���� �� ��������� $�� ����� �������� �������� ���� ,���� �� � ����

68�/����06������������������������&����� ���������� �����(�� � �������� �� �

������������� ��� ������������� �����(��������������������������������&�

�����������������$-��������� ��((������������������������� �� �/��������

���������������*��������������������)� ��*������(����������((�(����

����������� �

������ ��*� � ��� +���������#��������,���-� �� ���������� #���������#����� ����������#�� ��� .�����

�$�������� "�� �� #������� .����� ��$��..����� ������� �������� #�� ,����� #�����#���� ���/����.�0������#���������������,�����

�/�� ������ � ����� ������� � �� ����� ��������� � ���� .���� ��.������ ��������

���������������������$-�*� �����������������(������������������������ ��

�����*����������������������((���������� ���� ������ �! 9*� ���������$��

�������� ���(���������� ���������������� ������������$�((�������������

����������+���.������������� �� ���������)����������%���������)�%������# �

0��� ,�� �� ������ �������������� �� ��������� �$�� %� ��� �*�� ���� �� ������� %�

� ���� ��� �������������� �*�������'� ����������,�� ���� �� �� ������ �������

����������������#������$-�� ������� �������������������� ����� �������� ��

���������� ��� ��������� ����������*������$�� ��� ����� �����������������

������������������$-����� ���� ����������� ������������� � ������� ���������

$�� ��� ����� ������� �� �������� �����((���� *��� �� ������ � ����� .������

Page 71: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� ����� �� ,���� %� ��� ������ ����������� �� �� �������&� ������������ �� �����

������ �� �����(���� %� ��������� ��� ��������� �� ��������� ��� ���� �.%�

��� ��������������#��$��������� ����������������������������������$�����<��

������ �� �� ���� ����� ����� ���$�� �� ,�� ��� �� �� ������� �� 9!::;��� ����$-�

�����,��� ���� � �������� ����������� � ������� �������� �������� �����

������� � ����� � ����&� �� ������� ,�� ��� �������&�� ����� �� ,���� �� ����

������*�&� ��������� ��� ���� ������� ��� �������� �� ��� �*�� ���� �����

����� � �������$��� �$�� � ������� �� ��������������������� �� � �����(����

��.�����# �

0����������((������������$�������(�����������������������*����� ��������

������)����������������������C�����8� ��.���������� ����������$��$���������

����,����������������*��((�(���� �4#����������� ����� �� (�������������

��� ������ ������ �� � ���� ������ �� ��������� � �������� ��������

.�������(������������������ ���������������<��)�� ������������� ���������

������ �)� ,������ �)� ������ � �� ���,����� ���� � �������� � ��� ����������� ����

��������������������D:���������� ����� ���� ������������ ������� ����������

��� ������������������������������������� ��������� ��������������������

�������� �D:�� � ����� �������� �������� ��� ! 3�# � ��� ��� ������ ��� ���*���� %�

����� ������� �� ���(������� �������������������� �������*������*���# �

�������� ��� ����� �� ���� �������� ��<� �������� � �� �� �� ��� �� ��*��� �� ���� ����

� �����&���� ��*����<�� �����$� ��������� �������������� �����,�������

�������� ��� ! 3�# � 8�� ������*� � �� ���� � ����� ������� ���$�� ��� �����&�

*������������������������� ����� ���������������� ������� �����������

��������������*������� ����������� ������������ ����� ���(� �

���

���

���������1� � ��� ��� ,��������� 23!� "�� ��� ���������� #����� #�$����� ,����� �������.� 4�� #��� ��"�������#�����������"�!� ���/��������5�#�����������"������>��? �� �B�� ���B�������� $�����

Page 72: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

/��������������������� ��� �������������$�����������������������2���������

�������������� ����%����<������������ ��������������(������������ ������

���������+������������������������ ���������������������� ������ �

�������� ���$������������ ����"3"3;�����������E9F;����,�� ��� � ���(��$�����

���$������������G������������������������#���$���������� ���������������

����������������� ���� �� ����/����0*# �6���� � ���(�� ������������ ����

/�� ����*��������� � � � H� 4F::;�#���@8� ����������*������ � � 9!::;�#��,�� �.�����

�������������������������������$��@�$������������������������8��������)��

� ��������� �/������*���������$��@8� ����� ���������*�� � �

�����������*���������*������ ���������I��4��� �→���4��� �'��������� �� ������

���� �������� �� ������� �J�J��� ������ �*��((�(���� �#�� ��������������

��*�� �� ��� �� ���� ���(�� ��� ����� ����� �J� � � ����� ���� ,�� ��� ���

����� �������������%��� � ��������(�����*���� �

/�� �������� ����� � �2� �������� ����� �� ���������� / � ��� ��� �����

������������ � ����� ��.� ����� ��.����� ��� � ��������� �$�� � ������� �� ���

������� %� +��%�� ���� %� ���������� ����$-� ���� ����� ��������� �� � ���������

������� (���� ���� ��*��� ��� ���� ��������� ���� �J/J�� ���� ���**��

�������������� ��*��� ������� %� ����� ��*�� �� ��������� �� ������� �� ��� /��

*��((���� �9�� ������ 3� ����� σ� ���� ���������� ����� �� ��� �� ����� ��� ,���

�������� � ������� �������� ��������� 4� ����� σ� ���� ���������� ����� �� /� ��� �

! !# ����������� ������$������������������������ �������������$-��������%���

��������)������������������������������������%�����,�� ����$������ ���������

��/�4������� ������.������/+/����.�������+��������������������&# ��

���

��� ��������%������������������ ����� �

��������C6�A���$��������������� ������

"F":;�����%��������������� ����� �/�����

����������� � ���(����4���/�4�����������

�������� ��� ������ �������(�� �� �������&�

� �$�� ��� ��� �������� �������� ����� ��

���� �����������**��� ���� � ���(�������

���� � ��

���������&�+���������#���6������7+��%���+,����.� ����8�+����,��������#��8����

Page 73: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� �����/+�� ��������� ������������$�� ������ ������������������� �������

,�� ����������������9F:�KLB������������"M:����������/+/# �

6��$��.������������� �������������������� �����������������������������

��� ������������.� ���� �����������,�� ���%��$����������������6+�� ����

����� ����� �� ��� �� ���� ������ �������(�� �� �������������&'� ��� �� �� �������

����%����������������6����� ������� ��������������������� ���������� ������

���� �����������������������69I���$��� ��� ����� ��(������,�� ��������

��<� �������� � �� ������� �.��,��� � ��������� �� ����� � 2��� ���$�� ��

,�� ����� ���� ��� ��������(�������������������,�� ���������.� ���64�9�

������#� ���� ������ ��������� ��������� ��� ! D# � �������� ��*� ���� ������

���������#� ������������((�����������������((�'�����,�� ���� ���������������

���(� �������������������������� ��(��������������������� �

��� ��������������

����� � %� �&� ������� �� ��� ������ ���������� ,������ �� ����� ����� $�����

�������������&����� ����� ��*�(���������������������.���������.��*����

����������� ����������%� �������� � ��� � ! F#�����%� �� �������� �� .������

�)�������������� �

�������2���/������������%�*-� �������������������#����� ���

����� 6������ #�� ���� �/��������� ,��#�� �� %31�9 �� ���� (�

��������� #�� 6������ #��� 6������ �� ����� #�����

��������.������5�#�����������

7,�������������#���:::�:��"���4�������#�;�<= 4�;��

�������>�&�������� �$��������.������

C�� ������ �� ,�� ��� ���� %� ������

������� �$������� .������ �� ��

��� ��(�� ���� ����$�� ������$��

���� ��� ��� � �����&� ��� ������

��������#�.����������� ���$��������(���

������ �� � �

Page 74: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

0��������������,�� ���������� ���<�����������$��� �������������������

$����� �������������&� ����� ���� ��� � �$�� �������� �� ��������� ���� �������

������������������� ������������������,���� �������� �������������,������

�������� �� ��� ���� �������#�� .�������� ����� �������������� ������

���������������������������������� �������� ������������� ������6���8�#��

��.������������������������������,� �������.���������)����������������

�$�� ��������**�� �� =� ���� ���� �������� �68��8�# � ��� ��� ���� �� ������

�����������������76�����8��� ��������&���������� ���������������������

"::G� �,������ � ���� ����� ����� ���� �����#� ���� � ��� ��� ������ �$�� ��

����� �� "::G�� ��%� ����� .��������� ����� ��� ������ ������������ � /� ������

����� ��� �� ������� �� ?� '�� ���� �(�/� �� ��� ������� ��� ������� �� ��������

������� � ������ ���������� ,������ ��� ������ �$���� $�� ��.������� G� ��

����&�� � ����� ������ ����� �������� ��$���$��$�� �� � �$�� *��� ���� ���$��

��������� ���� ��������� �� ������� � ����� � %� � ���� �� G� �� ����&� �������

��.���� �&������������������������� ��������������(�����������������&����

������ ��� ��������� �$�� .�������������&� �� ��� ������ ����� �� ������� ����

���(��������� ������ ���������������������������������������� ������

%���������������(���((�������������� ��$��� �$�� ��������������� ��������

���%�������������������������������������������������������� �

�.� �� *�� �������� �� G� �� ����&� �� ��� ����� ��� �$�� ��� ������� ������

������� �� ������� �&� � ��� �������� ��� �����&� ��� ����� ����� ���(��

�����������#��

�µ1�•�9�99�>�":+9:#������J��"�D�>�":+"E�@��#�����

6�������� ,�� ��� ������� ��� �������� ����� ������ �� ���� ��� ������ ��� ��

�����������������������2���������#�� ������������ �������� ������

��.����� ∆∆∆∆χχχχ� �A;�&�� ��B��3&�3��� µµµµ'�7'�� ?����� ��5�@�

��� 9�:� :�!"� "�!F:� D�94F� M3�

8��� 4�"� :�!3� 4�9D!� E�::"� FE�

N@�� 4�:� :�DM� 4�M43� ":�D4M� FM�

� �� 9�9� "�4DO� 4�93F� F�MM3� F:�

8��� 9�"� :�F9� "� E9"� M�"!D� CC�

O�+B�I�J�:�M:�

Page 75: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

/� ����� ������ ���$�� ���� ����� �� ���� ���� �������(�� �� �������������&�

����������� �� G� �� ����&�� ���$�� �� %� �)� �$�� ��������� ���� ��� ������� �

������������������ � ���(����������������� ������%��**� ���(�� �������

��� "::G � 8��� � ����� ����� �� ���������� ���'� � ������ ����� %� ��� ���

�������� ������ �$�� �� ����� �� ����� ������ � �������������� �� ������

� ���(������������������������������������������������ �

����������� ����� ��(�����������������%�,�������������������� �������

������������ �������������������������� ����� ������������������((��� ��

���)�(� ���� )�+(������ �1����������� ��������������,�� ���%��� ���(�����)�

���������� ���� �� ����� �� * � ��� ��*��� �������� ���$�� � ��������� ���� � �����

���������� ��������������������������� ������������&��$�������� ����� �

����������������

/�� ��������� �� ��������� ���� ���� ���� ��� �� ������ ���� ��� �� ������� ���

� ���(�� ∞�� � ����� ����� ���� ���(�� ���������� �� ���� �����*���� ��� ����� ��

������������ ���(��������������� ���(�����������������$�����(������ ���

���������������������������������� ������� �$���� =������ ���(�����,�*�����

��� .������� ��� ����� �� ������ ��� ���� ��� ���� �� �$�� � ����������� %�

���� � ��������� ,�� ��� ���� %� �� ���(���� �)� ��*�� �� *�� �� � ������ ���

��� �� �)� ��*�� �����*�� ��� ������ ���� ���� �� � ����� ������� ���� �����

�� *�&� ������ ���������� �� ������� ����� �� ���((���� ,���� �)� ������������

������� ��%� ,���� �$�� ��������� �� �������� ��� ���(���� �� ����� �������� ��

,���� � ����� �$�� ����� �� ������ � ��� ������ ���� ��� ���� %� ���� ����� ��

��������� ������������� �� ����������)�(� ���� ����� ������((����������

����������������������� ������� ����� ��(�� ����������������������� ���

����������� �� ������������ ��� ��.������� � 0��� ,�� ��� ������� �� ��.����� 4��

����#������� ���� �� ����� +��@)�� +���'� � ��� �� � ! M� %� �� ������ � � ��� #�� D���&

E�"�������8���� �����������*������������������������������(������"������

8��� �� ������� ��� "� ��� �� 8�� ������� �� ��� P� ��� �� �4� �� � �� ��4� %� ����

�������������������������������� ��� �������������������� ��((��������

P�������4� �������"��������������# ���� �����������������*����������� ���

,���8������������4��� � � ��� ����������� ������� �����������,���������

Page 76: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������ ������������.���������� ��,��������������������"������8�������

�����������������P�������4�������������"������8�� �

)�������� ���)���7FG�H� (�@��'�����)���

8���#��→��8���#� 6�J�":M FM� ��������������((�(����

8���#��→�8�I��#�I��+� @�J�3E9 F"� �����������((�(����

P��4��#�→�����#� � ��J�"4" 93� �����������������������

���#���I��+��→���+��#� 1�J�+�9!! D� �����&�����������

8���#�I�P��4���#�→��8����#� ��J�+�3": :9� ��������������(����

� ��������� #�

O � ������� �$�� �� ������� ���� 0�/���2�� ,������ ���� ������� ��.� ������ ��

������8�76��2��,�������/�/���6��������������� ��.� ����� �

8���#�

P��4���#�

�������C�&� � ���#��D���&E�"����D���� ����������� �� ������$������� ,����������#������

�����#���� ����.�������#���������������������#���������A���������#������� �&����

���������������������� ���� �����������,�����#��������#���� ������#���

�.������� C�� � ������� ��.�����((�(���� �� ��� ���� ������ �� ���� ���� ���

�������.������������������������������������������ �����#��%����������)���

8�����#�

Na(g) Na+

(g)

Cl(g) Cl-(g)

":M FM�I�3E9 F"�I�"4" 93�+�9!! D�+�I�J�+�3": :9�→�C�J�+�FFM 44�

�� ��

��

��

��

���

Page 77: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

)�(� ���)��� ��� %� �� ��� �*�� ���� �����(���� ��� ����� �� ����� �� ,������

�������������������� ���������� �*��������������� �%� �����������C� ���� �

! M# � �.� �� *�� �������� �������� �� ����� �� �����*� ���$�� .������� �$��

����������**��� ����� ������8������������4��� � ������� �������������

���� �� Q������R� 8�I�+�� ������ ��� ����� �� � ��� ���� ��������� ��� ���

������ ���� � "::G� �� ����& � ��� ��� ������� ���**�� �� 9DM� KLB���� ,����

��������������������.���������������������������8�������������������� ���

������@���+5�*�� ��������� �� ������������������ *����� ���������� ������

��� �����$�� � ������&� �� ����&� ��&�,�����$���&� ������.������� ���������

�)������������%�,�����$�������� ��� �*������)��������������������(�����

���� �� �

�� ����� �� ���� �������� ������ ��� �������� ����� 8��� �� ���4 � ��� ���

������� ���� ������� �� ��� ��(�� �� ������� 8�+�� �� �+��+��� �������� ��

� ����*����� ����������������������������.����������� � ���(����� =����

��� ��� ������ ���� ���� ���� �� ��� 8�I� �� %� ���� ���� �� ��� �+�� ������� ���

�������������� ����������������� �����4I� ����%���� ����������������������

.�������� ,������ ������ ���� �������#� �� ���� ���� ��� �� ��� �+'� � ����� ���

� �������%��������� �������������������������%�������$���� ��������������

���� �������������� *������ � 7� ��� � ���������� ������ �� ,�� ��� ���������

���� ����� �������� � ������� ���� ��<� � ������ ��� � �� 8��4�� ����$-� ���� � ����

������������**�� � ���� �� ���������4� �+� ����� 8�4I�� ���� ���������,�� �.������

8�I� �����**�� �������� ��� ������� ��������� ��� ���� ��������� � �$��

��$�����**�� ��.������� �������� ���� �������*�� �������� �� .�������

��������� �� �������������������� � S8��→�8�II� �J� �3ED�I�3!D:#�KLB��T �1.�����

������� ���� %� ��� ����� � ������� � ����� ��� ����� ��� ��*������ ����$%��

�**���� �� ������I� ��$��������������������4I����� ������ � S��� →���II� J�

�F9M�I�"3!:#�KLB��T���&����<�����������.����������������������������� ������

���**�� ����� �������� ����� ���������� �� ,���� �����*�� ���� ���4 � ��

������������������������������(����.��������� ���������((�(�������������

8����,��������������������������(������������ ��

�.����&� ��.������� ��������� ������� ��� ���� �������� ���� ��� �� '��+�(�/� '��

�)� �� �J� ��������� �����B������� ��*��� "#� ���� ��� ����� ���� ,������ �)�

Page 78: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�������������������������%����������������������%�.�����(���������*����

�������<����� ���� � ��� ��* �4� ���� ��������� ��������� ��������������������

�������$�� ����������������(������������������������������ ��� ��

(�"�������&�)�..����� ��� �;�������.����

�����#��������������#���.�����#������..���

�(����� 6;�� �(����� 6;��

�I� " 3"� @�II� ! 4D�

8�I� " :!� ��II� 9 :9�

NI� : F3� ��II� 4 :4�

�*I� : DF� /�II� " F3�

� I� : D:� @�II� " D!�

��������� ��� ������� ��� ����� �$�� �� �� ��� �&� �� ������ %� ������� ����� �� �����

������� ������� ���� �� ��� �� � ��� � ������������� ��� ������� �� ����� ��

,��.������������$��&���������������� ���������������������������������

�������� �� ������� ����� ��� �$�� ������ ������������ � ��� ���� �� � ��

�������� ��$�� ���� �� ��� ����� ����� ��� ���� ����*� �������� ������ �$�� �

�������**���������� ��$������������������������������ ��

�� =�������������� ������������������������� ����������� �� � � ���(�������

�������������������������� �������(������@�������������������������@�4I�

���**�������������������������������������� ���� ��*���� ! E# �6��������

������������ ���������� ������ ��*���@9I������3I �

Li+

Be2+Cs+

Cl F

� ��A� ��A� JA� )"A� �A��&� "::3� E::� FE!� FD"� F43�

>22� M:M� FF:� F:9� DD!� D49�

D�&� FDD� F9D� DD"� D3:� D:4�

�&� F"!� DF3� D49� D:4� !DE�

(�"�����%�&������������� ������#�������������� ������7FG;�����

����� ��K� �'���������� ������$��#���� ���� ������

D*A���� ����.�0�.� ����#��D�%A�� ����������-�

����""�� ���..�� .� ���� �� ,����������

��� ��� �� ����""�� � ��.����"���� �����������

������������� ������ ���� �����$����#�������

��������#�������,���������������

Page 79: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

2� �������� �������������� �������������((���������� �������������������

�����$�������������� ��������������������� ��������������������(���#'�

,�� ��� �������� ������ �� ���� 9� �� M�� ������� �� ��� ����� ��� ��������� ���� ��

���� ����������������* �9#�

(�"�*�&��������#�� ���#���������7������,��������#����

����..�����#������������,������������7�A;�&��

�� M� D� 3� 9�

�A;�&� H�:�F9� :�3"+:�F9� :�44+:�3"� :�"!+:�44�

����� ���3� � � ��� ����� ����������� #��

� ��� .��� ��� 6����� �A;�&� 8� 3�K*-� ���

�������� ��.��������,����������������

��.�����������4��.�����8�C��

�� ����������.������(����������������������� �������� �������������$����

� ���(���$�� ��� ������ ��������������� ��,�� ��������� ���������������

��� ������ �� ������ ���� ���� �� �������&� � �$��� ����*� �**� ���(��

������������������� ������ ��(�������,����������������������������������

���� �� � /� %� ������ �$�� ����� �� �� ,�� ��� ���� ���� ���� ��������� ��� ���

����(�����*����# ������ ������������((�����������$���������&��������$��

����������������� ���������((����� ���(�����# �

�������� ��� ����� ��� ����� ������ ������� �� ����� ��.������� �$�� �����

.������� ��������� �� �������� �� �������� ���$�� �$�� �� ��� ����� � ������� ��

/��� ���� � ����� �������� ��

��*���9���������%���������

����� ��� ������ � �� ���

������� �� ��� ���� ��

�������� �� ��� ���� ������

��� ��� ����� �� ���������

������� �

����������&��������� ����#���� �-�6���

�A;�&�8�3��%���6���#����8�2��

Page 80: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���� ����� �� ����(���� ������� ��������� �� � �������� � ������� �� ��� ,�����

,������ �)� ���� %� .������� ���������� ������ �)� ���� %� � ������ �� �� ��� � ��

����� ������$�������������� ������������D+F::;��������M::;������8��# ���

����� �� ������� ��� ��� �� ������ ������ $����� ������� ��������� �������� ��

�����������$���� ���������":::;� �6��������,�� ���������������������4#�

�� ������������$���������������G�������&����������������������*� � ��

C������� ��� ������� ��%��� ��������� ����� ������������ *����������� � ��

�� �� ,���������,�� ���������%���� ��#�������������� ��#���� ��#���.� ������%�

���� ��� ������ �� ������ � /����� .�������� ��.�����(���� �� ��� ������ ��������

� �������� ��� �� �����������������$������ �����������%����������������

������ �$�� �� ������������ ������� ����������,�������������,������ ��

�����(������������%����������� �������������������������# ��

�� ����� �� ���� �� ���� ���� ����� �� �����(���� �� ��������� ���$�� ,������

�������� ��������,����.��,����� �������������������������<�������������

��������������������������������(������+����#������$-����$���� =��� ����

���*����������� ��������� ��,��� �8������������������������������� ����

����� ���������$-� ��,�� ����� ���� ��� ����*���������������� ���������

�����*����� �� ��� ��

C��������������%�������������� �����(�������������������������������������

���(���� ���������� �� ������ ���� ������ ��� ��� *��� ���� �� �������������

���� ���� ��,�� �����������*������.�����(�������������(������������$��

�� ��� �� ��� ��� ,���� �� (��� �� ���(�� ���������� ���� ���� �)� ����� � 2��

���� ���� �$�� �� ���� �� ��������� �� ��� �� ���� ������� ��������(������� ��

���� ������(���������������������%�����������������������.������������

�������%��������� ��������������� �� �� �$����������������� ������(����*����

�� ������ ��� � ! "4#�� &� ����� ��%� � ���������� ����� �� �� ���� ��� �����

�������������������������������,�������� ���������� �

�������%�&�D��#��#��������������

������������� ���

Page 81: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������� ���������� ��������������������� �������������� ���������(���

�����������(������.���������������� ����������������������� �&���

���������� ������������������������������� ���'��<� ���� �����������������

���������� �&������,���������������# ��

�� ����� �� ���� ��� �� ���� ��� �������� � ������ ����� ������ �� �*��(��� ���

������'��������(�����������%����<������������������$������� �����������

��������� �)� ����� �� ��� �� ����� ���� ������� ���� ���� ��� ����� ��������

���((�� �

Page 82: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������������ �������

��� �������� ��� ���� �� ���� �� �� � � ��������� ��� �� � ������ � � ������ ���

������������� ��� �������� ������ ��� ��� ����� � � ����� ��� ������ ��� ����

��������� ������ �� ������� � � �������� ������ ����������� ����� ����������

���� ������ ��������� �� ���� ����������� ���� � ��������� ��������������

��������������������������������� ���������� ����������������� ����������

������������������� �������������������������������������� ���������������

������!��"����� ����������������������������������������#�������$� �

� �� ���� %���� ����� ��� ���� �������� ����� ��������� ���� ���&� ����

���$$� ���� ��� �������� ������ ���������� ������ � �� ������ ��� ����

���������������&���� �������� ���%���������������� �������$����$�����

�����������'� ���� ��$$� ������ ����� %���� (���� ��� �� ��� �� ������

$����� �����������'�� ������ ���� ���� ������� �� ��� �� ��� ������

�����������������������������)����������%��������������� ������ ���������

��� ���� %���������������� ������������������*�� ��+������� �����������

������'������� ��� � ������������� �������#������������� ��

����������������� ��������%�������

����������� �����������$��������� ���$��� ���� �� ����� ��%���������������

�� �� ��$��������� �,���������������� ������-�,�,�-!�������������.���/�-��

orbitali 1spieni

orbitali 2ssemipieni

���� �� �� �,���� ��$��� � ����������

� �� �� ���� ����� ������� ��� ����

���%��������� ��� ���� �� �� �� � ��

�� �� �� 0,�� 1����� ��$$� ������� ����

���������� ��������� ���$� � ������ ���

����-!����� ������������������ ����

������������������&� ���%�� �������� ��

������ ��� ��� �� �� ������ ��� ���� ��� ���

���������.���/�,!�������������������������������������

Page 83: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

OA Li OM Li4 OA Li

������������������������

������ ���������������������������� ������ ���������������� �����������

����������23��������������������������� ������� ��4 ��23�%��������� ��25�

-�����������������%���� ��%����������,�������������� ���� �� �������1�����

������� �� ��6� ���$� � � � ������ ���6� ������ ��� �$��� �� ������� ������� ��

���������!��������������������������������� ������� ���������������

�������5 ��������������������%�� �������������� �������� ��%������������������

����� !�� ��� �$��� ���� �� ���� ��� ������ ��� ������ %�� ���� ���7� ��� %����

�������������������4 ����25��������������,�������� ���������23��� �����������

��������8,� �������������8,����� �������������.���/�9!��

1������ ��6� ������� ����� �� �� ��

��������������$� ��� �������6�$����

�������� ��� %������ +� ��� ��

� ������ �������� � �� ���� ��

��������� ��� ����� �� ��� �� �� �������

���� ���� ������� ����� ��������

� ����� ������ �������� %��� ����

������ �� � ������ �� �� �� ����

��� ������ ��� �� �� �������� �$��� �

������ ����� �� ���������� ���

������

���������"������� !��!������#����!�����#����

Page 84: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��#��������$� �������������� �������:��������� � �� ��,������ ������

���������&� ��$�����,���������������� ������������������� ��$�����,���

��������������������������� �� ������������������������$� ���

1���������������������������%���������������������������������!� $������ �����

���������������� ����������%�� ������������ ���������������������������������������

������ �������� ����������������������������� ���������� ��������������

������� � �� �� ��� �� ����� ;� ����� �� ����� ���� ��$���� �� ����� ������� <� ���!�

�����-,������ ����$������%����������<��.��<��������� ����������<�=�!��

(������������������ �������'������� ���� ������ � ���������� ��

�� ��� �������� ���4 ������������������������� ���������������>!����&������

������ ������ ��� ��� ����� ����� ��� ������� ��������� �����$����� ���

������������ ����#���� ����������� !�������%%�#��� ��������� ��� �� !�� ������ �

���� ������� � �$�� ���������� ����� ������ � � ����� ����� �����1������������

������������������ ����������������������������� ��� ����� �������

������������ ���������� ���?������ ����������� ����������������������������

���������� ������������������������������������������������� ���������

����������������� ��������%����������% �������� �������

��� ��#��������������� �������� ���������� ������ ��������������� ������

������� �� �� �����!�������� � ������� � � ����� �)� ������� ���� ��� ����� �����

��� ������� �� ������� �� ��������� ���� � � �������)� �� ��� ����� � $�� ����

���������������!�##���#&���������'�������������� ���%� �!������������#&���������'�

��� ��� ������� ��� ����!� ��� ��� ��� =�� ����� ��� �� ��� ��� �� ����������� ��

�� ��������� ���������� ��� �%������ ��� ����� �������� ���������

�������� � ����������������������&�%������������������� ������������#�

������������������ �������� � �!���%�� ����� � ������� ���)������ �������

����� ����2@A2+���B������� �������������������������� ��������!��

C������ ��� ��� ����� ��� � ���� � � ������� �� ������������ ��� ����� ��

��� �����

��������

���� ��� �� ������ �� ��� �� ����� �� ��� ������ �� ������ � � ��� � ��� ����� ���

����������������%���7����� ���������������� �����'������ ��������������

������ �������� ���1��������6� ��� ����� ����� ��������� ��������������� ��

Page 85: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������ ���������� ��������6������ ��'� � ���� �?� � ���6������ %�� ������� ��

����������,,��;�����<9������%����� ��������/D��������E�B�F/��G�/�/�,!������� �

����� ��� ��������� �������� � � �������� ���� �� ����� ����� �������� ��� ������������

�� ���������������� �� ������������ �� ��������������6�%����������)�

����

��$���� �� ����� �������� ��� ���� �����

������� ����� ������������������ ���

;� ������� ��������� ������� �� ������ ��� ���

��$��� "��� � �� ����� ��� ������

������������,��������������� ���������

������������� �������� �%��� B� �� ���

������)��� ���� �!����H�/;�������� �/;I�

� �� ������� �� ��������� ��� �������

.������ ����� �� ��� ������ ����� ��� � ��

���������������$� ��%�������� �.��

����

��$������.�����������������������$����

�������������� ������������������� � ���� ����

���������� ��� � ��� -,� ������� 4 �� ������ �����

��������� ������������������$��������� ������

��� ��������� %������� "��� � �� ����� ���

����������������������������������%���B�H�F���

.����������� ����������������*���5 ��5���5���+���

� �����������������$� ��������������� �.��

Page 86: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��� $��� � �� ������� � � � �� ���������� �� ������ �������� � � � ������

�������� � �������������$� ��� �� ��� �������'��

� ������

��������������� � � ������� �������������� �������������������� �������

����� �� ��� �$� ��� =���� �������� �#� ��� ��6� ����������� � ������ ������

������ ���� �� �� ���%��������� �������)� ������ ���� �� �� �����

���� ����� ����� �� �� ��� �� �� %���� ��� ���� ������ �� �� ��%%���� %��

�������� �������� ���$��� �� ��������� ���$��� ������ �������1��������6�� ��

������ �������������������������������������� ������ ���������������6�� �

��� �� ��'� ���� � ���� � ��� ������ ��� %������� 1����� �����%���� ��� �����

�����'� ������� ������� � � ����� � �� ����������� �� �� ��� �� ����

���%���������� � �������G� ����������)� ��������������� ��%������ ���������������

��������� �� ����� �$��� �� ����� ��������� � �� �$��� ���� �� ��� ������ ��� ������

����������� ������ ������ �������������=������������������� �������� ����� ���

��� ���� ��� ������� ��� � ��� ��� ������ � ��� �$��� ��� ����������� �� � �� � �����

������� (����� � ������ ��� %������ ��� ��� �� ������ ������� ��� ���������

�������)���������� �������� %����� ������� �� ���������������������

�������������������� ���� ��������������������%��������J�������������

K� %������ 9�-HD�!�� ��� �� ����� �������� ���� � ��� ��� ���%���������

�������������G���/�,������������������������ �������%����������%-��G�-H�

/�,��������������� ���$��� ������������6������������� ���������� �������������� ���

���

=������ � ���������� ��� ���� ����� ������ � �

���� �� �� ���������� ��� � ��� -,� ������� 4 ��

������ ����� ��������� ���� ������ ��� ��� ������ ��

$��������� �������� ������������������

� �$��������� ����������������� ������

��������� � ������� � �� � ��� "��� � ��

����� ��� ������ ����� ������� /� �������

��� ��� ��������� ��� %��� B� H�F��� .������

����� ����������������E���@���

Page 87: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������ ����� �� �� �$��� �� ���� �����)� ��� ������ ���� �����'�

���������������$��������������%����������%������ ���� ���������������0���� �

������� �������������������$�����.���/��!��

@����� �� ��� �� ������ �������� ��������������������� �������� ����� � � ���

������������ �� �������� ��� ����� � ��������� � ������ ��������� ��� ����� �� �

�� �$� �������� ����������� � �� ��������������������%��������������

%���������1��������&���������� ���������������� ����� �������������������

%��������� ������������� �� ������������������������������������������

��� ���� ��� ���� ��� ������ � �� ������ ��� ��� �������� �$����� � ������� � �

���� �� ������� ��� ��#� ��������� ��� � � ���� �� ��� ����� ��������� ���� ���������

����� �� � %����� ��� ��� ���������� ��� ��� ����� ��� ������ ���������

� �������� ���� ���������������������������� ����������$�������������

���� �������

�������� ����������%%�������������� �%���������������������� ����� ������ ��

����������������������������$��� ����������������������� �� �����������������

�������� ����$�� ������ �� ���� ��� �� ��� � �� �� � ������ �������� ��$��

������������� !��� #�������!����!�����#������#����!��'�$�� ��!�����#�����������)88KKK�������������8L�� ��$�8%�����83�� �I,H%�����M%� 8����H-,�N���

Page 88: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������ ���������������� ����� � ������ ���������1�������#�������������

��$��������������������� ������� �������������� ���������������������

����� ����������$$�������� ������� �� ����� ������� ��� ������� � �����

���������������$���$$���������������������� ������� ��� ���������!�

∆=�� � � � ����� � ��� �������� ��� ��� ����� ��� ��� ��� ������ ������ ��� ������

���������������������� �� ������ ��C��������.���/�G!)�

���∆=�B�GH;�OP8�� �������(���∆=�B�-HG�OP8�� ����������∆=�B�G;�OP8�� �������( ��∆=�B�;�OP8�� �

��2 5*@=� �������=3��2*("@@2A=� ����=3��2*("@@2A=� �2*("@@2A=�

���������)��(�����%�� ��#����� !��!��*��� %������ !��!���� !�%�� ��

�������������� #��!����+���������

3��� ����� ��� ��� ����� ����� � � ������� � ���������� �������� ������� �

� �����������'� ���������?� � � ����� ��� ������������ �� �� ������ � � ���� ��

������� ���� ��6� ����� � � � ������ ��� ���� ������?� �� ��%%���� ���

�����%�� ����6�� ���$���������$��� ������������ ����6�$�����$���������$��� ��

�����������������

����4�������=3��2*("@@2A����� ��������� �� ����������$� ��'�������������

��#� ��� ��������� ��� ���� ������ � � ����� �� �� �� ��� �������� ��

�������������� ��������������� �� ����������$� ��'�� �����������@����&�

�� � ��$������� ������ �� �� ������ � � ���� �� ���������� ���� ������

�������� ��� ������� � �� ������ �� ������� ������ ���� � � ��� ����)�

Page 89: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������6� ���������� �� ��� ����������������� �� �������� ������ %�������

�� �� ��������� %%���� P�� !� � �� �������� � � ��� �� ������� � ��������

@����������������������%��������������������������������������������

�������6���������������� �%�������� �����������@�������� �������� ��

������� ��%��� ����� ������������� ��$���������� �������� ����������������

1����� �����%���� ���� � ���� ���� ���� ������� � � ���� ������� ������� ��

�������$� ��'��������������������

"�� � �������� ��� ������� �� �������$� ��'� ��� ������������� �� � � ����������

!��������� �������!�� ����������� ����� ������������ �������4!��������������

������ ��������������'��� �������� ��<�-������������-HQ�<�-H-H����������4�<�������

�������������������������������������������������������������������)�

� �������������#���� �����������.���/�/�!���������������������������� �����

� ������������������������5���� �C������!����������� ���������������6�

������� �� 4�� � � � ��������� ��� #���� �� ����������� .���/�/$!�� ��� ��� ������

����������� ��� ����� � � ������ ������ ���� ��� 4��� � � ���� �����!��

��� ������ ���������� ������� ���������4��* � ���������� �.���� /�F�!� ���

������� ����� ��������������������5������������������%�� ��$��������

�� ������� ���������������� ��������������������������������� �����%�� �

$���� %��� ������� �� ����������� * � ������� ����� �.���/�F$!�� �� $����� ���

�� �����������&�������� ���������������� ������$�������������������

�� �����������4�����������$��������� � ����������� ���$��� �� �������������

������������� ���������$������ �� ������������������������������ �%%����� �

������ ������� ��������� �$�� � ��� �$��� ��� � ���7� ����� � ������ ����� ��

����������� �������� ��$���������� �����

�������������,�$��������� �!���������!��#���� -��,�$��������� �!���������!��#�������� �������.���*�����������#��!�����##�� �-�� ���� ��.���*�����*��#���

Page 90: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�������������������������������������������� ���������������� ��$���� �

%����������������������������������������������)�

���������/��� %�� ���0 ��

�,���$� �$#��.��������� #���������-��,���!�$#��.��������� #�� � �����������

* � ����� 5� � �� ������ ������� ������� �� � �� �� <� � �� $������ ��� ������� � �

���������������������������������������� ������������������� ��������!?�

������ ��� �������� � ��� ���� � � ������������ �� ��������� ��� ��� ��� � �

������������������������� ��������� �������!��4 �� ���������������� �����

� ������ ��� � �� �� �� %������ ���&� � � �� �� >� � �� $������ ��������� ���

����� ������� ���7� �� ����� ��������� �� % ���� * � ����� :�� ������ � � �� �� <�

� ��$������������ ���������� � ������������������ �������� �� ���

����� �� �������������������������������� ��� ��>)� ������ ��������������

����� ��$����� 1����� ������������ �� ��������� ��� %�� �� �0 � �� �� ������ ���

�������������

�������������������

.�� � ���� ����������� ������ ����� � � ����� �� �� ������ ��� �� ������ �� ���

������� ��� =�������� � ��''�##�� '�#����##������ ��� �������� � ��������� ���

������ �� �� ���%���� ��� ��� ��� �� ����������� �� ����������� ��� ���� ���

������������ ��������� ������������� ��� .���/�;� �� �������� � � ���������

� ���������� � ������ �������� �� �� ������ ����� �� �� ���%����

��� �������%�������� ��%������� �� ������ ��������

= +

= -

+ -- +

Page 91: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Ec (J )

���������1���''�##��'�#����##�������$�2����!����������'�#����##������

2������� �����������������������%�������������������������νD��*������!��

$�����!�������������� ���������������������������������� �����

�� �� � ������ �� ��� ��� �� �� ��������� �������� ��� %������ �� �������

����!� ��%���� ���� ��� ��� �������� ��� ������� ���� �� �� %������ ν� ��

��������νD�� ���������'���ν� <�νD!����������� ���������������� �� ������

���������������'����� ���������� ����� ��������'�� �� �����������������

�� ��� �������� �� ������������

1����� �����%���� ��� ������ � �� ��������� �������� ���� ��� ������� ��

����� ������ ��� ��� � ����� � �� ���%���� ��� ����� � � � ����� ����

������� ������������������ ������������%�������������������������������

�� � ����� ��� ���� 1������ ������� �� ν°, ������ ��6� %������ ����� � �

��� �������� �� �����)���%������� �� � �%��� ������������������ ��� �� ����

��������������� ������%%���������� ��� ����� ��������������������.����&�

� � ��������� ����� ����� �����%������� ������������������ ������� ��

��� ��������������������� �����$ ������ �%������ ���������

������ �������� �� ��������� ��� ������ �� �� ���%���� ��� ���� ��#�

��� %������ ����� ������ %���� ��� ����� ������ �� ��� � ��� ����� �%%����

���������!��

Cu

Na

ν (s-1

)

Ti

E = hν

h = 6,63 x 10-34 J s(costante di Planck)

Ecin = h(ν − ν°)

Page 92: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�����

"��� ���������������$������������� ������ ��

��� ��� ��� ����� ��� %���� ���2��� ��� �����

���� � ��� ��6� ������ ��� ���� � ���� ����

��� �����"������� ��������������������6� �����

��� ���������� ��� �������� ������ ������� ���

��� � ���� �� ������������ ��� ���� %��� ��

������������������������ ���

=������������� �����������������������������

��� %%���� ������� ��6� ��������� ��������

�������� ������������� ���� ��� �������� ��5 ,!�� ��

������� ���� � � ���� �#�� ��� ����

������������ ��� ��#� ����� � ������� ��� ���

��������� ����� ��� � ��� �������� ���

���� �������������$���%�� ��$���!�����������

������������������������$������#����� �����

+���� �� ����� ������� ������ �������������� �� ����� ���������������� ��

������%�� ��� ��� ������� -�8� ,��������%��H�QF��-�HF����������������$$�����

���%��������� �������� ����� �$$�������� ���� �� 1����� �������� ��� � ��

������ ������ ������$��$� �� � ������� � � ���� ��� � ��������� ��� �������

��������������� �� �������� �����������������R� ���������� ��� ��������� ����

��������� "����������� ������ ������� �������� ���� /F<QHI?� E�� -H<99I!�� ��� ��������

���������� ������������������������������������ ��������������� �����0�����

:��*!����������� �� ���������� ����� ����������� ������������������������������

*3�8�3�S�H�GQ�������������� �������� ��%������)� ����������������� ��������

��������� �����������"������� ��������������������������� ��������%����

���������������S�H�QF������T�H�GQ���

���������3���,����������$�$#�#�%�� �-� �,� ������ #��$#�%������

Page 93: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�������������� ������

������������� � �� ���� ��� ����� � ��������� ��������� �������� ��� ��������������

���������� �������������������

�� � ������������ ����� � � ��� ����� ��������������������������

�� � �������� ������ � � ��� ������ �����

�� ������� ���������������� ���� ��� ���������

������ ��� � ��������� ���������� �������� ������� ��� �� �� ����� ����� ��� ��� �� ���

���������������������� !�����������������"���������������������� ���� ����

FORZE INTERMOLECOLARI

RETICOLICOVALENTI

LEGAMEIONICO

LEGAMEMETALLICO

#��!��� ����� ���� ��� ������ �������� ���� � ��! � ��� ��� ��� ������ ������� �����$�����

���������� ����������������� ���������%��� ���� � ��� ���� ��� ����� ���������������

������������������������� ��������������� ���� ����������� ����� ������� ���

�� ������� ���� � ������ �� &������ � ���� ��� ����� ������� ������ �������� �� ����� ��

�����������$� ��� �� �� � ��� ����� ��� ��� � ���� ��� ���� �� ���� ���� � �� � ���������

!����� � ������������ ���� ��� ������� ��������������� ��'(()*��

����������������������������������������� �

Page 94: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���� ���������������������� ����� ���������� ����� ���������������������� ������

�� ���� ������������������������������ ��� ��� �� ������� �� � ��������� ����

��� ����� ��� ������� ������������ �������������� �������� �����+ ������, �����

��� -�������� � ��� ��� ������ ����������������.���!���� ��������� �� ��� ��� �� �������

�������������� ������������ ����� ������ ���������������� ��� ������� ������

���� ����� ��� ��� � �� �� �� -�� ���� � �� ������ ���� ���� �������� ��������

���� �� � ��� � ��� �������� �� �������� ����� � ��%��������"� ������ ��� ��

����������� ���� �� ���� �������� ������� �� ��� ���� � ���� ��� �������� ��� � �� �

������ ����� � ���� ����� ������� ����� ����� ��� ���� � �������� ��� ��� ��������

���� ��� ������� ��� � �!������ ������ ���� ��������

�������� ���������� �����������!���������� ���������������� ����������������

������ ��� � ������������ !!� ��� ����!����� ���������������������� � �������

��������� ���� ���� ������� ������� � � �� ��% ������������������ ������� ���

�%���������� /0�� �� � ������ � ������� ������ ��� ���� � ���� �� � 1���������

��%�������� ������ ��� � � ��%��������� ������ ��� �� � ���� �2� �� �!� � �� ���

!"��� � ��� ����� � ������ ��� �������� � � ��� ��� �� ������� ���� � � � �����������

���� ������� ���

��� �������� ���� �� ��������� ���� ���� �!����� � ������� � �� ��� ���� */3�� ��

����� ����������������� �������� �!�������� ��� � ��� ������ �� �� ����� � ��

� ������ � �������� ������� ��.� �������� ����� ���� ����� ��� �� �������� ����� ������� ���

����%��������������������� � ����� ���� � � �������������������������������������

������ ���� ����� ������ ����������������� ������� ������������������������

�� ���������������� ������� ����������� ����� #��������� �����2�����������������

���� ��������� ��������� ���������� ������ ��� ����� ������������ ������������ �������

��� ���������������� ����� ������������ ��������!����� ���������� � �� �������

����������� ������ ����� �������� * ����� ���������� ��.� ��� ��� ��� �������� ����

������������4���� ��� ����� ��������� ���� ������ �� ��� ����� ����������� �����.�

�������� ��������2� � ������������ ���������������������0���

O

H

O

H

O

H

O

H

-N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-N-C-CH2.CH2-CH2-C

-N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-N-C-CH2.CH2-CH2-C

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2CH

2--CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2CH

2--CH

������#����� �������!��$% �&������ !� !'�������#�(��"!��� ���������

Page 95: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

5��% ����� ��� ���� � �������� � ��� ���������� �����"� �� � ���� ����� ��� ���� ��� ��� ���

������ � ������� ��.� ��� ���� ���� ���� ������ ������� ��.� � � ��� � ���������

��������*��������������������������� ���������������� � ������ ���((6��� �

�� ����� � ������ ����2���������� ��� ��������� ���������������������� �������

����� ������� ��%�������������� ������ �/0�������� ����������� ����������������

5�*�7���������������������� ��������%� ����������� ��������������������� �����

����� ������ ������ � �� �� � ���� ������ ������� ���������� �����"� �� �����������

�������� ������ ����� � �� ��������� ��������� ������ ��� #+� �������� ��� � � ������ ���

��� ��� ��� ������ � ����� ��� � � � �� � ���������� �����"� �� ��!���"� ������

���������� ��� ��������� ��� ��!�� ��� ���� �� ���� - � �� ����� ��� ������� ������ �� ���

�������� � �������� �� ������ � � ��� ����� � ���������� ��� ������ -��

�� ����� �� � ������ ��� � �!������ ������� ��������� ������ � 8� 9� �7)*�

������ � �!� ��� ���� � ���� ���� �� �� ����� ������ ��� �� � ���� � �������� � ��.�

������� ���� � ��������������.������ ����� ������:% ��� �� ��������������� ������� �

!� ���� � ���� /0�� ��� ��������� � � ���������� ������ ���� ���3� ;� �(<� ����� ��2�

�������������� ��������� ������

8����� ������� ���� ����� �� ����� ���� ��� ���� � �� ��� ��� ������ ������ ���������

��� ����� ������� �������������� ��������������������� ��� ��$� � �� ������� ����

������ ���� � �� ��� ���� � ����� ��� �� ������� �� �� ���� ��������� ��.��������

������ ��%�� ��� ��% ��� ���������"��

������������������

���������������������� � �������� ���� ��� ���� ����������� ������������������ ������

������ ������������

• � ���� ������ �����

• � ���� ����� ����

• � ���� �������������

��� ��� ������ ��� � ���������� ���� � ���� ��� ��� ����� ����� �� ��� ��"� �������� ����

�� �� ��� ��� ��� ��� ��� ������ ���� � ���� ��� �� ���� ��� ��2� ����� �� �����

� �������� ���� ������������� ���� ����������������%���� ������%������������� �����

��������������������������� ���� ����� �������=���������

Page 96: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� � ������� � ���� ��� ��� ������������ �� ��������� ������� �� � ��� ��� ����� ������� � ������

� ������ ������� ���� * >�� �� ������� ���� � � ������� �� ������� ���� ��>0� ��

5�0>7$� �� ��������� ! !� ������� �������� �� ������ ������� �� �� � ���� ���� ���

�!�������� ���*��� ������ ����� �� ������������ �� �� ���������� #� ���� ��� ����� ���� � ��

���������� � � ���� � �������� �� ������� ������� �������� � � ��� ��� ������� #�� �����

������� �� ��������� ���� ���� ������������ ������ ��� ��� ��� ������ ������ ����� ��� >�

������������� �� ���� ��� ����� �������������������������������������� ������� �

����� ��� ����� ���������� -�� ��������"� ������ ���������� ���� ������� � �� � ���� � ����

���������� ���������������������� �� ����� �� �� ��� ��������������� ������

- ��������� ���.���������������� �������������������� �����������7��

Si

O O

O O

Si

�����������)���� !�� �� ������� �*��++����

Si

O O

O O

SiSi

O

OO

Si

�������+���� !��*�#��,�-�% ���� �����"��� !�� �� ������� �� !�"!����!�� �"!�-�����%������ !���%������"���� ������*��

�#�� ��� ���� � ����� ���� ���� ����� ��� ����� � ���� �� � �������� � ��� ��� ��� ��

������ �� ����� ��� >� ���� �������� ��� ���� ��� ����� �� ���� ���� ��� ���� ��� �

��������������������� ��� ����������������������������������������������� �������

��� ������� ���� ����� �� ��� ��� ���� ��� ������� �� ���� ���� ��������� � ���� ���

!�� ����������� ������������ �������������! �������������� ������� �����������'���%��� ���������

����� ������� ����������<������� ������������������). ?���������� ���������� ��� �� ���� ����

�� ��������� ��#@A>�5��� �������������!����������������� ��������������51#5�8>�����

���� ������� ���������������� �1�7���0>'��>/�3�� ��������� �����������������������"�

����������?��� �����1�0B� �������� ��������� � ��������� ��� ��� ������ ��� ��� �������

��.�� ����� ������������������ ���������� �������������� � �� ��������� ��������� �

?����������� ��� ���� ����������� �������������

����� ���� � �� � � ������ ������� C�.�

������ ����� �� ���� ��� � �������� � ��.�

������� �� ����� ���� � ��%������� ��� ��.�

����������������������������3���

Page 97: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� ��� �% �� ���� �� ���������� ���D� �� �������� ���� �������� ��� ���� ���

������ ��� ��� ������������!� �������� ����� ������ �����.

�������.���� �! ���������������!����!� ����$/�� ���!�'���������!��� �����$�!%�( ��'�

�������,������� ��������-� �������������������

������ � ������"��! ��������� ����� ���� ��� ��� ��� ����� ����� ��� ����������� ��������

����������������� � �������� �����������2������ � �!� ���������� ��������� ��������

�� ������� �� ��� �������������������?��� ����������� ��� ����� �������� �������� ���

����������������������� ���� ���� ��� ������������������������������� ������ ���� �����������"�

��������������� � �������� �� ��������� ���������������� ����� ����������� �����������

���������������� ����������������������� �� �� ������� ������������ ���������� ���

-��5A?#--E������������ ����������� ��� ��������� �� ���� ������������������� ����

��� ����� ������ ��� � � ����� /B� � ������� �� � ! ��� ���� � ������ ����� ������

������ ����!� ���������������������� �� ���������F�AE�A5885A#����� �����������7B������

�������� ������������ !��������������� ��������

#� ���� ��� � ��� ��� ���� ������

�������� � � ���� ���� ��� ���� ��� ���

�� �������� ������� �������

������� � � ��� ��� ��������� ��

������ �85-*>�� 1�7���3>�(��>/�0��

��� ��!���� ���������� �� �� !�����

������� �� � ���� �� � �� ������ ��

���� ������� � � ��� ��� ������

�1#*5�� G1�7�5���7>�(��>/�0�� ���

����������� ��� ������ �������

�� �� !����� ���.����������� ����

Page 98: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

OOH

OOH

OH

OH

HO

HH

O

HH

O

H

H

�����#����� �������������0"����! �����������1�������!�!� ����2��0"�.

H�% ��� � ��� � � ���� ��� ����������� ��� �� � �������� � � � ���� IE>-#8#�� � �������� �

������������ ��� ����� �� ��� �������� �� �������� ��� ��� ����� � � ������� ��� ���������

���"��������������������� ����- ������������������������������ �� ��������� ����

���� ����������� ��%��������������������������� ��������������-�� ������������������

�� ��������������������������������!������� � ���� ���������������������� �����

! ��� �� � ����������� ������ ��������� ������� !! �� � � ������ � � � �� ���

��� ������ �� ����� ����� ��� � � ! �������� ������� ������� ������� �� ���� ��������

!�� �������� ��� ������������ ���� #� ��� �������� ��� ������� ��� �������

������ ��� �� �� �% �� � ��� ������ ����!�� � � �� ������ �� ����� ������ ���� � �

���� � �� ��� ����� ������� ���� � �� ������ ����� �� ��� ��� ������ ������� �

� �!������������� �������������� ����������������������

#��������������������� ���������� ���� �������� ����� ����� � �������� ��������������

� �� ��� �� ����� ������� �� � ����� ��� ��� ��� �� ������ ��� �� �� ������� ���

��������� ����� ��� �������� ����������������� ����������������5����������� ���

��.�������������� ���� ����� ����������� �������!�������������� �����"��������������

�����!������ ���������� �������� ��������������������J��

��� �� �� � ��� ��� �������� ��� �������� ����� ���� ��� ������ ��� ��� ����� ������ �

������������ ������ �������������������K���!�� ����������� ���������� �����

������ ������������������ ������� ������ ��� ���� �����K� �������.�������� ������

������!���� �� ����� � � �������� � ����"� ��������� �� ��� ������� ��� L*/0F*/0F�� ��

� �������� �������������� �������������������������� ��������� ����� � ��� ��

C��� � � ������ � ��� �������� �� �� � ���� ��� ���� ���� ���

������� F>/� �� ��� ��� ��� ������� ��� ������� ����

�� � ������ ������ � �� ����!���� �� �� ��������

�% �� �� ��������� �� �����"� �� � ��� !����"�

��% �� � ����� � ��� � �������� ��� ����� �

� ���� ������ ��� ������������ ����� ������ � � ���

� �� ��� �� ��� ���� � ��� �� � � � � ������ ��� ��

����������������� � ���������������!���������

Page 99: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

C C

H

HH

H

-(CH2-CH

2)-

������3��� ���&� !������� �������!������� ������&&�&� !������2�����!��

#� � ���� ��� ���������� ����� ������� ���� ��� � � ���� � ��� ���� ���� � �������� ���

� �� � ��� ��� ����%������� ������ ������ ����� � $� ��� ��������� �� ���� ��� � �

� ���������� ��� ��� ��� �������� � � � ������ � ����� � ������ ��� � �����

������������������� ���� ���������������������� ������ ���� ������������������� �

���� ����� ���������������������������"���������������

C���2� ��� ��������� ���� � �� � ������ �

��� � !��� ������� �� � ��� �� ���

�������� �� ��� ������������ ���� �����

������ ��� ���� C��� ����� ��������� ��� ��2�

���������� ������ ����� ����� � ��� �

��� �������������������� ������� �����

#� � ���� ��� ���������� �������� �������

������� ������ �������� ������ �� ��!���� ��

�� �������� ��������� � -�� ��������"�

�� ���� ���������� �� � � �� �

����� � ������ ����� �� � ���� ��� ��

����������� ��� �� ��� ������ ��� �� � ���

������ ��� ��� ����� �� ��������"� ��������

� �� � ������ ����� ������ ����� �������

��������M���

C C

CH3

HH

H

C C

Cl

HH

H

C C

H

HH

H

C C

HH

H

Cl Cl Cl

monomero polimero

etilene polietilene

propilene polipropilene

cloruro di vinile PVC

polistirene

���"�����4��/ ���������!������

Page 100: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

#�� ���� ����������������� ������ ������� ��� ������������!���������� ��� �������

��� ����� � ����������� ��� � �� ���� ������ ���� � ��� !���� ���������� ���� ���������� ��

������� ��� ������ ���� !����� � 5����� ����� ������������� ��� � �� ���� ���� ��������� ��� ���

�� �������� ���� ������������ �������������� ������������.�������������������������

���� �!�"��!������������������������� !������

#���������� ����� � ����� ���� �� � ����� ��������"������ ���!��&� !������ ������� �����

������ ���� � �� ��� ��� ����� ���� �������� � �������� ��!�� ������ �%�� � ���������

��% ��� ��� ����� ������������ ���������������� ���� ���������������� ����$� ��������� �

���� �8����������������������������!��������� �������

������������

H� ����� � ������������ ���� ��� �������� �������� ���������������������������

������� ��� ������� � ������ � ������ ���� � ������� ������ �� ���������� !���

��������� �� ��� ����������� ������ �%����� � �������� �� C��� ���������� ��� ����� � �

���������! ����������������������� � ������������!��������� ��� ������������� � ����������

� ������ ��������� ��������� ������������������������������������ �������������� �

�������� �� �� ���� � � �������� � ���� �� �� �� � ������ ����� ��%���������� ������ ��������

���� ������ ��� ������� ������� �������� ���� -�� �����!���� ����� ������� ��� ����� ����� �3��

� ������ ������� ����� ��������������� ��A����������@� � �����

H�� �������� ������� ���� ������ � ��� ������� ��� ������ ��� �������� !��� ���������� #�

��� ���� �� �� �������� ������ ����� ����� ������� ���� ������� ������� ��� ���� � �� �

���������� ���������������������������- �������� ����������������������� �������

� ������ � ����������������� ���������� ������ �� ������� ���������� ��������� �

���� ���� ��� ���������������������������������� ��������� ������ ������!���"����

������������������������� �8������������ ����$�������������� ��������� ��� �%�������

����� �� �������� � ������������(���

���"������5��*�������� �%���

Page 101: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

#� � ���� ��� ������ ���� ���� �� � 8� ��� �������� !��� ���� �� � � ��� � �� ���

� ������������ ������ ���� � ������ �� � ��� !����� ������ ���� � ��� � ���������� ���

�� ��� ��������� � ����� ��� ����� ��� �� �� ������� �� ��������� ���� ��� � � � ��� �������

�� ��� ������� ���� ������� ����������� � � ����� ����� ������ ���������������

�������� �� � ������ �� �������� ������ ���� ������ �� ���� ��� �!�� ���� �� � �� �

�������� �������� ������ �� �������� � ��������������

���"���������6��� ����%�!������

#�� ���� ���������������� �������������� �������������������!��������������� ����

�������� �������� ���� ���������������0��

#� ��������� � � ������ ������� ��� ��� � ������ ������ ����� ������� �� �� ������

����� �!�� ���� ������������ ��� ����� �� ��.� ���� ������ ����� ��� ��!���� ���� ��� �4�����

��� ���D� � � � ��� ����� ������ ��!��� ������ � ��� ����� � ���� ���� ���

����� ������ ����� ����� �� ����� ������"��������������"������������ ��� �� ��

��������#��7��888����� ��������� ���

Page 102: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�����������������

- � ��!���1� �� �� � ���� ����"� ��� �������� ��� ��� � ���� ��� �������� � � �� ����

������ ���������� ���������� ��� ������� ��������� ������������ � ��������� ����

����� �������!�������������� ���� ������������������ ������� ������� ���� �����

��� �����

��� ����� 7��*���2�$�����)'�

��������� (�JF��7�

������ (�7F��

� ��� ��J�

��������� 0�J�

������ 0�<�

#�� ������������ ���� ������������������� ����������� ���������� ������������� �����

������� � ������������ ���������������� ������� ����� �������� �J� ��0�� �

����� � ���� ����� ��� �������� ���� ������� ���� ��� ���� �������� ������� � �

������ ������ �� �7� �J������� � ����� ��������� ������.� ������� �� � ���������� ��

� ���� ������ ����� B� �� L� �� ��� ����� ��� ���� ��������� &� ���� ��� ���� ��� ���

�� ������� ��� ������� ��� ������ ����� ��� ����� ����� ����������� �� ������� ���

��� �����������σ�� ���������� ������������������������������ �������������������

������������ ����������� ���������D������������������� ��������.����� �������

�� ������ �� ������ ���������� ����������

�����������������

#������������ ���� ��������������� �������&&��������� ���� ������ �-��������/��N���

������� � � �� ��� O��� ������ ��������� ��� ���������� ����������� �� �� �

������� ������ ��!���� �� � ������ ����� ������ ��� ��� �� � ������� �����

���� � O��

&� ���� ������������� ������ ���� � ��� � ��� ���� �� ����������� ��!������ �

������ ������ �� ��2� ������� ���������� ���� �������!����� ��� ��� �� �� ������ � �� �

���� ������� �� ��� ����� ������� �� ���� � ���� � �������������������������� �����

�� ��� ������������ ��� ����� ��� ���� ����������� � ���� ����� ���� ����� � �� � �

Page 103: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������ ��������������������� � � ����� ������������� ���-�������� ������������ ��

�������� ����������������� �������������7��

L0

L

F

F

Ao

-�� ���� �� ��� �������� ���1C ��� ������� C ���� ��� � �����F0�� - ������� �������

��������� ����������2� ����������������6��

��� ������� ��� ��� ��� �� �� �� � � � ��� ����� �� � ������� ����� �� ������ �����

����� ������ �� ����������������������� ��������������3��

���"������+��7����������% �& ���% ���&� !���������������9 :���

;��������!������� ������ -�����;��������!� ��

������������ ���������������� ��� ����� �������� ��������� ���������������������������

��� ������� ������������� ���� ����������/��N�������� �������� ������� ��� �� ��

����� � ����� ���� � ������� ����� ����������� ��� �������� ��� � ����� ���� �

������ ������ - � ��� ���� ��� ������ ��� ���"� �� � ������� ����� �� ������ ������

� � ���� �"� ����< "!������������������ �������������� ���� �����������������

σ�P���=�5������������� ���1C �

ε�P�-�F�-(�=�-

(��������� �����

�������)��7�%�!�&� !������% �& �����% ���&� !���

Page 104: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

!��� ����������?C ��#���������'��������� � � �� ����� �� ���������� ��������������3�

�������� ���� ��� ������� �������� ���F�� ������

��

&� ������.� ������E�� � ������.� ��������� ���� ���� ���� ��� ���� ���E����� ����������� �

�� ����� �������� ��������������� ����� ������� ������

���D� ��� �� �� �� � ���� �=������ ����� ��� ��� ���� ��� ��� ������ ������ ����

� ���� ������� ������&� ��������� � ����� ���� �� � ���� ���"� ��� �� ����� �

������ ������� ��� � � �� ������� �������� ������ ��� � ��� �!������������ ����

��������� �������������� ��

�������������������

- �� !�"��(����1���������������� ���� ������������ ������������� ������������������

�� ��� ������������ �� ��� ��� ���������� ��� ���� � ������� �� ������������ �� ��� ����� �

�������������������������� ����� ����� ������������ � �������������������������

������� ��������� ��������������!����������� �������������������������! ���������!�� ���

������ ������� �� �����2���������� � �������� ���������� ����� �� � �����������������

���� ��� ������#��������� ��������������������������������� ���������� ��������� ��

����� ��� ���� ��������� ����� ��!���� ��� ���������� �� ������� ���� �� ��� ����� �� ���

���� ����� ���� �� #������� ���� ��� ���� � ���� ���������� �����!���������������

���������� �% �� �� ��� ����� ������ ����������������� -% �� ���� ��!������������

�������������������������� � �� ���������������������������������������

ε

σ

σ�P�E�ε�

�������.������ �"� ����< "!������������!��������!��!&���������%�� �!�����& !������ �� �����!� �������� ��

Page 105: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

TERMOCHIMICA

LA TERMOCHIMICA RIGUARDA GLI SCAMBI DI ENERGIA SOTTO FORMA DI CALORE.

HA QUINDI A CHE FARE, SUL PIANO PRATICO, CON TUTTE LE REAZIONI DI

COMBUSTIONE (reazione con ossigeno, O2, di un COMBUSTIBILE).

PremesseSi definisce SISTEMA chimico la porzione di universo che stiamo osservando; tutto il resto sidefinisce AMBIENTE. Fra sistema e ambiente possono esservi scambi sia di materia che dienergia (sistema APERTO, come una pentola che bolle senza coperchio), solo di energia manon di materia (sistema CHIUSO, come una pentola a pressione chiusa che viene scaldata),o nessuno scambio (sistema ISOLATO, come un termos chiuso).Le osservazioni che si possono fare su un sistema sono di carattere MACROSCOPICO, econsistono nella misurazione di una serie di parametri, detti VARIABILI DI STATO; questevariabili, che sono T, P e composizione, possono descrivere il sistema in modo univoco, inmodo cioè che sia possibile riprodurlo in modo identico. Sono tutte variabili INTENSIVE, cioèche non dipendono dalla quantità di materia e quindi NON SONO ADDITIVE!!!La TEMPERATURA è una misura dell’agitazione termica delle particelle; si misura in kelvin(K = °C + 273,15). Sia la scala Kelvin (K) che la scala Celsius (°C) sono scale CENTIGRADE,cioè dividono in 100 parti uguali l’intervallo fra la temperatura di congelamento e quella di

ebollizione dell’acqua. [Attenzione: una variazione di temperatura, ∆T, è numericamenteuguale sia che le temperature considerate siano espresse in °C, sia che siano date in K]La PRESSIONE, che rappresenta una forza esercitata su una superficie, dimensionalmente è

espressa in m-1 kg s-2, ovvero in N m-2

, e la sua unità di misura è il pascal, Pa. Nonostanteciò, useremo abitualmente come unità di pressione l’ATMOSFERA, atm; 1 atm = 101325 Pa.Questo uso è scorretto rispetto all’esigenza di adottare il SI, ma è molto radicato. I valori dimolte costanti che useremo sono riferiti all’atmosfera, e non al pascal, come unità dipressione.La COMPOSIZIONE di un sistema è data dalle CONCENTRAZIONI (moli / volume) dei varicomponenti. Le concentrazioni, a differenza delle masse o delle quantità in moli, sonograndezze INTENSIVE.

L’energiaUn sistema è fra l’altro caratterizzato dal suo contenuto in ENERGIA, dove per energia siintende la capacità, che il sistema ha, di compiere LAVORO. L’energia, che si misura in J (=kg m2 s-2), è una grandezza ESTENSIVA, dipende cioè dalla quantità di materia presente, epuò presentarsi in svariate forme, tutte riconducibili alle due grandi categorie dell’ENERGIACINETICA (legata al MOVIMENTO) e dell’ENERGIA POTENZIALE (legata alla POSIZIONE).Così un oggetto posto ad alta quota contiene molta energia potenziale, che, mentre l’oggettocade, si trasforma progressivamente in energia cinetica, finché, al termine della caduta, tuttal’energia finisce per trasformarsi in energia cinetica delle particelle che costituiscono il corpostesso (cioè in CALORE). In ogni caso (1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA) LAQUANTITA’ TOTALE DI ENERGIA SI CONSERVA, ovvero l’energia non si crea e non sidistrugge.L’energia si può trasmettere da un sistema ad un altro (o fra il sistema e l’ambiente) sotto ledue forme equivalenti di CALORE e di LAVORO, che quindi non sono forme di energia mamodi in cui questa viene trasferita. Il LAVORO implica un trasferimento di energia sotto forma

Page 106: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

di moto COERENTE (tutte le particelle si muovono assieme), mentre il calore è untrasferimento di moto INCOERENTE (agitazione caotica delle particelle).L’energia è inoltre una FUNZIONE DI STATO, vale a dire dipende solo dagli stati iniziale efinale del sistema, indipendentemente da come la trasformazione sia avvenuta.

∆E = q + w

Calore e lavoro non sono funzioni di stato, mentre lo è la loro somma. Si considerano consegno POSITIVO sia il calore che il lavoro ASSORBITI DAL SISTEMA, mentre sono negativiquando vengono ceduti dal sistema all’ambiente.

L’entalpiaSe si ammette che il lavoro scambiato dal sistema si possa considerare come lavoro

meccanico di espansione/compressione, quando si opera a volume costante (∆V = 0) w = 0;allora la variazione dell’ENERGIA INTERNA del sistema, E = q + w, è data da

∆E = qv calore scambiato A VOLUME COSTANTE

In altre parole, la variazione di energia interna durante una trasformazione dallo stato A allostato B compiuta a volume costante è uguale al calore scambiato. L’ENERGIA INTERNAperò è una funzione di stato, e quindi il calore scambiato in queste condizioni corrisponde,

numericamente, al valore di ∆E della trasformazione dallo stato A allo stato B, in qualsiasimodo venga effettuata.Se invece la trasformazione che porta da A a B viene effettuata a PRESSIONE COSTANTE ilcalore scambiato è diverso da quello del caso precedente ed è numericamente uguale allavariazione, fra gli stati A e B, della funzione di stato ENTALPIA, H, definita:

H = E + PV

Quindi ∆H = qp, calore scambiato A PRESSIONE COSTANTE.

E’ possibile misurare il calore scambiato durante una trasformazione mediante unCALORIMETRO, che può essere sia a volume costante che a pressione costante, utilizzandola relazione

q = mc ∆T

ove c è il CALORE SPECIFICO di una data sostanza, intesa come la quantità di calorenecessaria ad elevare di un grado centigrado la temperatura di un grammo di tale sostanza. Ilcalore specifico dell’acqua, in CALORIE, è 1, perché la CALORIA (cal) è definita come “laquantità di calore necessaria ad elevare di 1°C, da 14,5° a 15,5°C, la temperatura di 1 gd’acqua”. L’unità di misura che useremo per il calore specifico è però J g-1 °C-1, e poiché 1 cal= 4,184 J, il calore specifico dell’acqua è di 4,184 J g-1 °C-1. Questo è un valore ESATTO (nonha cifre significative), perché deriva da una definizione, e non da una misura. La grandezzamc, massa per calore specifico, è detta CAPACITA’ TERMICA, C (in J °C-1) ed è unagrandezza ESTENSIVA perché dipende dalla massa.

Page 107: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Calorimetro a volume costante

Nota la capacità termica del calorimetro (fornita dal produttore dell’apparecchiatura) e lamassa dell’acqua che contiene, usata come fluido termostatico, si misura la temperatura del

calorimetro prima e dopo la reazione (∆T). Si può così calcolare il calore totale assorbito dalcalorimetro come somma del calore assorbito dall’acqua e di quello assorbito

dall’apparecchio, ciascuno calcolabile attraverso la relazione q = mc ∆T; questo calore totalecorrisponde al calore emesso dalla reazione (che in questo discorso si suppone esotermica –se è endotermica il discorso è analogo).

La legge di HessE’ impossibile, in realtà, conoscere il contenuto entalpico ASSOLUTO di una data sostanza:occorrerebbe conoscere le energie di legame, il numero esatto di legami chimici presenti,l’entità dei moti termici ecc. Tuttavia, essendo l’entalpia una funzione di stato, non ha alcuna

importanza conoscerne il valore assoluto, mentre è utile determinarne la VARIAZIONE (∆H)nel corso di una trasformazione. Si è quindi scelto di definire uno ZERO ARBITRARIOdell’entalpia, corrispondente agli elementi chimici puri nel loro STATO STANDARD, definitocome lo stato più stabile alla temperatura considerata (solitamente, ma nonnecessariamente, di 25°C) e a 1 atm di pressione.Quindi, LO STATO STANDARD E’ UNO STATO CONVENZIONALE DI RIFERIMENTO.

Per ∆H° di formazione (∆H°f) di una sostanza si intende la variazione di entalpia connessa

con la formazione di tale sostanza a partire dagli elementi puri nel loro stato standard. ∆H°f diun elemento = 0

∆H°f H2 (g) (25°C) = 0

∆H°f Br2 (g)(25°C) > 0 perché Br2 in condizioni standard alla temperatura indicata (25°C) è

stabile in forma liquida, non gassosa, quindi ∆H°f Br2 (g)) = ∆H° di evaporazione di Br2 (liq) > 0(perché si rompono le interazioni fra le molecole, vedi in seguito).Se l’entalpia è una funzione di stato, la sua variazione è data dalla differenza fra il contenutoentalpico totale dello stato d’arrivo e quello dello stato di partenza, indipendentemente dacome la trasformazione è stata effettuata, allo stesso modo in cui la differenza di quotacoperta da uno scalatore in un giorno di arrampicata è data dalla quota di arrivo meno laquota da cui è partito, indipendentemente dalla via percorsa.L’espressione matematica di questo concetto è nota come LEGGE DI HESS:

∆H°reazione = Σi ni ∆H°formazione i (prodotti) - Σi ni ∆H°formazione i (reagenti)

termometro

filo d’innesco

acqua

la reazioneavviene qui

Page 108: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

ovvero, ∆H°reazione è dato dalla sommatoria dei valori di ∆H°formazione (∆H°f) dei vari prodottireperibili in apposite tabelle), ciascuno moltiplicato per il proprio coefficiente stechiometrico,che risulta dalla reazione chimica, meno l’analoga sommatoria dei reagenti. L’entalpia è infattiuna grandezza ESTENSIVA, il cui valore quindi dipende dal numero di moli. In questo modo:

∆H°reazione CO (g) + ½ O2 (g) = CO2 (g) =[ ∆H°f (CO2 (g))] - [∆H°f (CO (g)) + ½ ∆H°f (O2 (g))]

Il termine ∆H°f (O2 (g)), tuttavia, come detto in precedenza, vale zero per definizione, poiché

rappresenta il ∆H°f di un elemento puro nel suo stato stabile (gassoso, in questo caso) a25°C. In questo modo, se scriviamo la reazione di formazione dell’acqua (la reazione di

formazione a cui fanno riferimento i valori di ∆H°f è sempre la formazione a partire daglielementi nello stato standard):

∆H°reazione H2 (g) + ½ O2 (g) = H2O (liq) = ∆H°f H2O (liq) = ∆H°combustione H2 (g)

i ∆H°f dei reagenti sono entrambi nulli, trattandosi di elementi puri, e la reazione, come si puòvedere, corrisponde alla combustione dell’idrogeno.

Quando il ∆H° di una reazione è positivo, significa che quella reazione, avvenendo incondizioni standard, assorbe calore dall’esterno (è cioè endotermica). Viceversa, se ènegativo, la reazione emette calore (è esotermica). La tonalità termica (cioè il segno dellavariazione di entalpia) di una reazione spesso si può prevedere in base al numero di legamirotti e formati, tenendo presente che la rottura di un legame richiede energia, mentre la suaformazione ne libera (quanto più un sistema è stabile, tanto minore è il suo contenuto inenergia: andando verso una situazione più stabile, caratterizzata da legamicomplessivamente più forti, l’energia del sistema diminuisce e l’energia in eccesso vieneceduta all’ambiente in un processo esotermico).Le reazioni di COMBUSTIONE sono di norma tutte ESOTERMICHE, con l’unica importanteeccezione della combustione di N2 (l’azoto, che insieme all’ossigeno costituisce l’aria, non può

essere combustibile, per evidenti motivi). La molecola N≡N, che contiene un triplo legame,richiede molta energia per essere distrutta, il che rende sfavorevole il bilancio energetico dellacombustione; i vari ossidi d’azoto, NO, NO2 ecc., che si possono formare, globalmente indicati

come NOx, hanno quindi tutti un ∆H°f > 0.L’utilità della legge di Hess sta nel fatto che non tutte le reazioni, di cui può essere

interessante a scopi pratici conoscere il ∆H°, sono realizzabili in pratica in maniera completae senza sottoprodotti, in maniera da poter misurare il dato. In tal caso, è possibile combinarefra loro dati noti in base a questa legge, per ricavare il dato desiderato pur senza ottenerlosperimentalmente. Esempio:

C2H6 (g) → C2H4 (g) + H2 (g)

è la reazione di deidrogenazione dell’etano: la molecola di etano perde due atomi di H e siforma un doppio legame fra i due C. Si produce idrogeno. Questa reazione è difficile darealizzare in pratica e richiede calore per avvenire, come è prevedibile in base al fatto che si

devono spezzare due legami σ e si formano un legame σ e un π (i legami formati sono piùdeboli di quelli spezzati).

Page 109: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

H

H

H

H

H

H

H

H

HHH H+

E’ però relativamente facile realizzare le combustioni di tutte e tre le sostanze in gioco; le

equazioni chimiche, e i relativi valori di ∆H°, si possono così combinare esattamente come sefossero equazioni algebriche.

C2H6 + 7/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O combustione dell’etano ∆H°= - 1560,4 kJ

C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O combustione dell’etilene ∆H°= - 1410,8 kJ

H2 + 1/2 O2 → H2O combustione dell’idrogeno ∆H°= - 285,8 kJ

Le reazioni si combinano come segue:

C2H6 + 7/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O ∆H°= - 1560,4 kJ

2 CO2 + 2 H2O → C2H4 + 3 O2 ∆H°= + 1410,8 kJ

H2O → H2 + 1/2 O2 ∆H°= + 285,8 kJ

C2H6 (g) → C2H4 (g) + H2 (g) ∆H°= + 136,2 kJ

Le regole da seguire per la combinazione delle reazioni prevedono che il segno di ∆H°cambise la reazione viene invertita, e venga moltiplicato per lo stesso coefficiente per cui viene

moltiplicata la reazione (∆H°è una grandezza estensiva); ad esempio:

H2O → H2 + 1/2 O2 ∆H°= + 285,8 kJ

H2 + 1/2 O2 → H2O ∆H°= - 285,8 kJ

2 H2O → 2 H2 + O2 ∆H°= + 571,6 kJ

Quanto detto per l’entalpia vale anche, allo stesso modo, per altre funzioni di stato estensiveche vedremo in seguito, come l’entropia e l’energia libera.

Page 110: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

TERMODINAMICA

La termodinamica è quella parte della fisica che riguarda gli scambi di energia fra sistemi;

la termochimica ne costituisce un capitolo, ma si limita ad affermare il principio di

conservazione dell’energia, mentre non dice nulla ne’ sulla qualità dei vari tipi di energia,

ne’ sulla direzione in cui si evolvono spontaneamente i processi. In questa parte si

cercherà di capire qual è la spinta che fa sì che un dato processo si evolva

spontaneamente in un dato modo e sotto quali vincoli le diverse forme di energia possono

trasformarsi l’una nell’altra.

Reversibilità e spontaneità.

Si dice spontanea una trasformazione che avviene nel senso indicato senza interventi

dall’esterno. E’ esperienza comune che vi sono trasformazioni che avvengono

spontaneamente in tutti i casi (es. combustione del carbone, espansione di un gas) e

trasformazioni che non possono mai avvenire spontaneamente (es. compressione di un

gas, decomposizione di CO2 in C + O2), e inoltre vi sono trasformazioni che avvengono

spontaneamente in certe condizioni (es. di temperatura e pressione) e non in altre. Il più

semplice tentativo di razionalizzazione di questi comportamenti potrebbe essere che le

reazioni spontanee siano quelle esotermiche, che cioè avvengono con cessione verso

l’esterno di energia termica. In realtà, benchè molte reazioni esotermiche siano

spontanee, almeno in condizioni ambiente, ciò non è necessariamente vero: ad es. in

condizioni ambiente è spontanea la fusione del ghiaccio, che è endotermica. E’ allora

interessante stabilire come prevedere se e in quali condizioni una data trasformazione

potrà essere spontanea, sia per progettare le condizioni migliori in cui farla avvenire col

massimo rendimento (nel caso, ad es., che si voglia preparare industrialmente una data

sostanza). sia per mettersi nelle condizioni migliori per impedirla, quando sia

indesiderabile (es. esplosioni, corrosione dei metalli ecc.). Va considerato un concetto

importante: ogni fenomeno è caratterizzato da due aspetti, quello cinetico - la sua

velocità - e quello termodinamico - la possibilità che avvenga dal punto di vista

energetico - e questi due aspetti non vanno mai confusi. Occorre sempre valutare

preliminarmente l’aspetto termodinamico; una volta stabilita la possibilità che un processo

avvenga, si può passare a considerarne la velocità. In questo capitolo e in tutti quelli

riguardanti gli equilibri si tratterà l’aspetto termodinamico; riguardo alla velocità, si vedrà

poi la Cinetica.

Page 111: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Finora si è parlato delle trasformazioni dal punto di vista dei prodotti che se ne possono

ottenere, ma in molti casi l’interesse principale di una trasformazione riguarda il suo

bilancio energetico; la termodinamica riguarda anche i limiti entro cui le varie forme di

energia possono essere trasformate le une nelle altre, e il rendimento ottenibile.

Dato che calore e lavoro non sono funzioni di stato (vedi Termochimica), la spontaneità

delle trasformazioni che coinvolgono scambi di calore e di lavoro dipende dal modo in cui

le trasformazioni stesse vengono effettuate. In particolare, si distingue fra trasformazioni

reversibili e irreversibili; una trasformazione reversibile avviene attraverso infiniti stati di

quasi equilibrio, e quindi richiede in teoria un tempo infinito per avvenire. Il concetto di

trasformazione reversibile è un concetto limite; più una trasformazione avviene in

condizioni che si avvicinano a questo limite, e maggiore sarà il suo rendimento energetico.

Il secondo principio della termodinamica.

Questo fondamentale principio può essere enunciato in moltissimi modi equivalenti, cioè

dimostrabili l’uno a partire dall’altro, ciascuno dei quali mette in luce una delle diverse

basilari implicazioni di questa legge.

1) NON E’ POSSIBILE REALIZZARE UNA TRASFORMAZIONE IL CUI SOLO

RISULTATO SIA L’ASSORBIMENTO DI CALORE DA UNA RISERVA TERMICA E LA

SUA COMPLETA CONVERSIONE IN LAVORO.

Mentre è possibile convertire completamente lavoro in calore, al tasso di conversione di

4,184 J/cal (ad esempio l’energia cinetica di un corpo in movimento può essere

completamente dissipata in calore attraverso gli attriti, finchè il corpo si ferma), non è

possibile il contrario, in quanto è necessaria la presenza di una seconda sorgente di

calore, a temperatura inferiore alla prima, alla quale trasferire parte del calore.

In base a questo enunciato, non è ad esempio possibile far viaggiare una nave sfruttando

l’energia contenuta nel mare, che è un immenso serbatoio di calore, perché quell’energia

sarebbe comunque sfruttabile solo a patto di consumarne una parte per scaldare un

LAVORO

NO LAVOROSI

Page 112: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

serbatoio di calore a T inferiore (nel caso specifico a T < ambiente). Il significato di questo

enunciato, in definitiva, è che, se si vuole utilizzare una certa quantità di energia,

disponibile sotto forma di energia termica, per poterlo fare è necessario pagare una

“tassa” energetica, dissipando parte di questa stessa energia per scaldare qualcos’altro,

che di solito è l’ambiente. Quindi, ogni volta che trasformiamo una qualche forma di

energia, come l’energia chimica immagazzinata nei combustibili fossili, in energia termica

per poi utilizzare quest’ultima in una macchina termica per produrre lavoro meccanico, il

processo complessivo dissipa buona parte dell’energia utilizzata, per motivi intrinseci e

non eliminabili.

2) NON E’ POSSIBILE REALIZZARE UNA TRASFORMAZIONE IL CUI SOLO

RISULTATO SIA IL TRASFERIMENTO DI ENERGIA DA UN CORPO FREDDO AD

UNO PIU’ CALDO.

Questo dato di fatto fa parte dell’esperienza quotidiana: mettendo a contatto due corpi a

temperatura diversa, il calore fluisce liberamente dal più caldo al più freddo, finché si

arriva all’equilibrio termico e i due corpi si trovano entrambi alla stessa temperatura,

intermedia fra quelle iniziali. E’ naturalmente possibile trasferire calore da un corpo freddo

ad uno più caldo, come avviene nei frigoriferi, a patto però di spendere energia sotto

forma di lavoro per ottenere questa trasformazione.

3) IL RENDIMENTO DI UNA MACCHINA TERMICA E’ SEMPRE < 1.

Un motore è una macchina che utilizza energia per compiere lavoro. Un motore termico

trasforma energia termica in lavoro. Questo tipo di motore, per l’enunciato 1), quando

compie lavoro deve anche cedere una certa quantità di calore all’ambiente. Consideriamo

come esempio di motore termico un pistone che si muove sotto la spinta di un gas

riscaldato che si espande.

NO SI

LAVORO

Page 113: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

E’ intuitivo che, una volta arrivati in posizione di massima espansione alla temperatura T2,

per ritornare alla posizione iniziale e riprendere il ciclo è necessario che il gas si raffreddi,

cedendo calore ad un altro corpo, che dev’essere più freddo per l’enunciato 2), in modo

da poter produrre ancora lavoro. Il rendimento di questa macchina si definisce come:

RENDIMENTO = 1 -T1

T2=

T2 - T1

T2

Si nota subito che quanto più vicine sono le due temperature, tanto più vicino a 0 è il

rendimento mentre quanto più T1 è vicina a 0 tanto più il rendimento è vicino a 1 (cioè al

100%): al limite, se T1 =0, tutto il calore viene trasformato in lavoro. Sulla possibilità che T1

sia pari a 0 K, vedi in seguito (Terzo principio).

Esempio numerico: In una centrale termoelettrica, si usa vapore surriscaldato a circa

560°C (833 K) per azionare la turbina del generatore. Se la temperatura dell’acqua in

uscita è di 38°C (311 K), il rendimento, definito come sopra, è uguale a (833 - 311) : 833 =

0,63. Quindi il limite superiore teorico di rendimento di questa turbina è del 63%. In

pratica, a causa delle dispersioni e degli attriti, l’efficienza massima di una turbina a

vapore è solo di circa il 40%: ciò significa che, per ogni kg di combustibile utilizzata, 400 g

vengono utilizzate per produrre elettricità, mentre 600 g vanno a scaldare l’ambiente.

4) QUALUNQUE TRASFORMAZIONE SPONTANEA E’ ACCOMPAGNATA DA UN

AUMENTO DI ENTROPIA DELL’UNIVERSO

In una trasformazione dallo stato A allo stato B di un sistema, la grandezza (Qrev/T) = S

viene definita ENTROPIA. L’entropia è una funzione di stato che rappresenta il rapporto

fra il calore scambiato durante la trasformazione condotta in maniera reversibile e la

T1

T1T2 > T1

Page 114: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

temperatura a cui tale trasformazione avviene. Si noti che, pur non essendo il calore una

funzione di stato, lo diventa se si definisce il modo in cui la trasformazione deve avvenire.

Se consideriamo (vedi Termochimica) che il calore è un modo incoerente di trasferimento

dell’energia, che aumenta i moti caotici delle particelle di materia, quanto più calore si

trasferisce ad un corpo, tanto maggior agitazione disordinata si impartisce alle particelle

che lo costituiscono. L’entropia rappresenta il rapporto fra l’effetto “caoticizzante” del

calore e la misura del caos termico preesistente, che è la temperatura. Quanto minore è la

temperatura del corpo che scambia calore, tanto maggiore sarà l’entropia, intesa come

incremento del caos termico. Un’analogia può aiutare a chiarire il concetto; si considerino

due persone che entrano chiacchierando nella sala di una biblioteca: l’impatto del loro

rumore sul silenzio della sala sarà molto grande, e probabilmente verrà loro chiesto di

tacere. Si considerino ora le stesse due persone che entrano chiacchierando, con lo

stesso tono di voce, nella sala affollata di un ristorante: nessuno si accorgerà della loro

presenza, perchè il rumore di fondo, a cui si va ad aggiungere quello prodotto da loro, è

già molto alto, così che percentualmente il loro apporto al rumore totale non è molto

importante.

L’entropia è una grandezza estensiva, essendo il rapporto fra una grandezza estensiva

(Q) e una intensiva (T). Poichè Q dipende dalla massa del sistema, anche S ne dipende.

Il fatto che un processo spontaneo possa avvenire solo se accompagnato da un aumento

di entropia:

∆∆∆∆S = ���� (dQrev / T) > 0

implica che, se la trasformazione è spontanea, alla fine di essa si sarà prodotto un

disordine termico delle particelle complessivamente maggiore di quello che c’era all’inizio.

Ecco che torniamo ad un concetto già espresso in altra forma: non si può trasformare

completamente il calore (movimento incoerente delle particelle) in lavoro (movimento

coerente), perché il disordine termico, cioè l’entropia, diminuirebbe e quindi il processo

non sarebbe spontaneo, cioè richiederebbe che venisse compiuto lavoro.

Si noti, però, che l’entropia del sistema aumenta se il sistema è ISOLATO (vedi

Termochimica), cioè se non scambia energia con l’esterno. Siccome avremo a che fare

molto più spesso con sistemi CHIUSI, ci occorre un criterio di spontaneità che coinvolga

una grandezza riferita a un sistema di questo tipo. Se consideriamo allora un sistema

chiuso che scambia energia con l’ambiente, l’equazione precedente si può sintetizzare:

∆∆∆∆Suniverso ≥≥≥≥ 0

dove con “universo” intenderemo il complesso (sistema + ambiente).

Page 115: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

L’unico modo che un sistema chiuso ha per influire sull’entropia dell’ambiente circostante

è quello di scambiare con esso calore, aumentando o diminuendo così il moto termico

delle sue particelle e quindi la sua entropia. Se però il sistema cede spontaneamente

calore all’ambiente, significa che questo si trova ad una temperatura più bassa. Quindi:

Dato che, come si è detto, ∆S amb viene influenzato dal sistema mediante scambio di

calore (che, se si opera a pressione costante, corrisponde all’entalpia), possiamo scrivere:

∆∆∆∆S amb = - (∆∆∆∆H sis / T)

dove il segno (-) è dovuto al fatto che, se nel sistema avviene un processo esotermico

(∆H < 0), ne deriva ∆S amb > 0 (T è espressa in K, quindi è sempre positiva!).

L’enunciato 4) può quindi venire espresso nella forma seguente, dove compaiono solo

grandezze riferite al sistema:

∆∆∆∆S sis - (∆∆∆∆H sis / T) ≥≥≥≥ 0

A questo punto, DEFINIAMO una nuova funzione di stato termodinamica, l’energia libera

G, come segue:

G = H - TS

e quindi vediamo, dall’espressione precedente, che per ogni reazione spontanea

∆∆∆∆G < 0

mentre per ogni reazione all’equilibrio

∆∆∆∆G = 0

Il motivo per cui questa grandezza viene chiamata ENERGIA LIBERA si ricollega

all’enunciato 1) del secondo principio della termodinamica: avendo a disposizione una

data quantità di energia (∆H), solo una parte di essa è libera, ossia disponibile per

compiere lavoro, mentre il resto (T∆S) deve essere dissipato per aumentare l’entropia

dell’ambiente.

5) IL DISORDINE DELL’UNIVERSO E’ IN AUMENTO.

Questo enunciato è strettamente legato al precedente. Vi sono trasformazioni che non

prevedono scambi termici, ma che sono ugualmente spontanee: ne è un classico esempio

T2

T1

∆S sis = �(dqceduto/T2) < 0

∆S amb = � (dqassorbito/T1) > 0

ma poiché T2 > T1, ∆S sis < ∆S amb

∆Suniverso = ∆S sis + ∆S amb > 0

Page 116: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

l’espansione di un gas nel vuoto: non viene compiuto lavoro, non viene scambiato calore.

E’ noto, però, che la direzione osservata per questo processo è sempre quella per cui le

particelle del gas tendono ad andare a distribuirsi uniformemente in tutto lo spazio a

disposizione: non si osserva mai, viceversa, che il gas dell’ambiente entri

spontaneamente in una bombola comprimendosi. In realtà, non è vero che un tale

fenomeno sia impossibile: è semplicemente del tutto improbabile. L’entropia, ossia il

disordine, è un concetto che può essere espresso anche da un punto di vista statistico. Si

consideri il seguente sistema:

La probabilità P che N particelle di gas, libere di muoversi attraverso il rubinetto, si trovino

tutte in una metà del recipiente è data da (1/2)N; se N = 100, P = 8 x 10

-31, ovvero, c’è

circa una probabilità su 1030

(mille miliardi di miliardi di miliardi) che il fenomeno venga

osservato.

In questo senso, esiste anche una definizione statistica di entropia, enunciata da

Boltzmann:

S = k ln W

dove k è la costante di Boltzmann, che vale ~ 1,38 x 10-23

J K-1

, ln è il simbolo del

logaritmo naturale (in base e) e W rappresenta il numero dei microstati possibili, o

probabilità termodinamica. Nel caso in esame, un microstato è una delle possibili

disposizioni delle particelle all’interno dello spazio accessibile. Più un sistema è ordinato,

meno microstati equivalenti ci sono a disposizione. Anche questo è un concetto ben

radicato nell’esperienza comune: in casa vostra un oggetto, come ad esempio un libro, è

considerato “in ordine” quando si trova “al suo posto”, cioè, probabilmente, su uno

scaffale, o tutt’al più sul tavolo. Se si trova in un altro posto qualsiasi all’interno dell’intera

casa lo si considera “fuori posto”, o “in disordine”: quindi il numero di posizioni in cui il libro

è fuori posto è molto maggiore rispetto alle posizioni in cui è in ordine: la situazione

“ordinata” dispone di molti meno microstati rispetto a quella disordinata. Una mole di una

sostanza in fase gas è molto più disordinata di una mole della stessa sostanza nello stato

solido cristallino, in cui le particelle sono fisse all’interno di un reticolo, con una libertà di

movimento (vibrazioni termiche) molto limitata. Per questo motivo, una reazione chimica

spontanea

non spontanea

Page 117: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

in cui fra i prodotti vi sono più moli di gas che fra i reagenti è certamente una

reazione disordinante, con ∆S > 0. In generale, Sgas >> Sliquido > Ssolido.

Il significato di questo enunciato è quindi che lo svolgersi di un processo in una data

direzione E’ UNA QUESTIONE PROBABILISTICA: più microstati accessibili ci sono, più è

probabile che il processo si verifichi. Si noti che il concetto di probabilità termodinamica è

correlato con quello di INFORMAZIONE: più uno stato è ordinato, più informazioni

abbiamo sulla posizione delle particelle che lo costituiscono. L'evoluzione spontanea dei

sistemi va nella direzione della perdita d'informazione.

Il terzo principio della termodinamica

A differenza dell'entalpia (vedi Termochimica), per la quale viene definito uno zero

arbitrario di riferimento, l'entropia è data in valore assoluto, perché lo zero di entropia

esiste ed è definito dal terzo principio della termodinamica: UN CRISTALLO PERFETTO

DI UNA SOSTANZA PURA ALLA TEMPERATURA DI 0 K HA ENTROPIA ZERO. Questo

perché allo zero assoluto (che, come vedremo, non è raggiungibile) ogni sostanza è allo

stato solido cristallino e le vibrazioni termiche degli atomi nel reticolo si annullano. In

questo caso si ha un solo microstato accessibile e quindi il disordine è nullo: abbiamo

tutte le informazioni per descrivere completamente il sistema. Evidentemente, tutte le altre

situazioni possibili, a T maggiore di 0, avranno entropia > 0, perché saranno più

disordinate di così. Allora, le tabelle di entropia molare standard, S°(J mol-1

K-1

), riportano

solo valori positivi, normalmente riferiti a 25°C (ricordo ancora una volta che la dizione

condizioni standard non è riferita alla temperatura, ma a P = 1 atm e concentrazioni 1 M).

Questi valori saranno in generale molto più alti per le sostanze che, alla T considerata,

sono gassose. Essendo l'entropia una funzione di stato, anche i suoi valori possono

essere trattati in base alla legge di Hess (vedi Termochimica):

∆∆∆∆S°reazione = ΣΣΣΣ(bi S°prodotti) - ΣΣΣΣ(aj S°reagenti)

dove a e b sono i coefficienti stechiometrici delle varie sostanze in gioco.

Come si è visto parlando del secondo principio, quanto più è bassa T a cui avviene la

trasformazione, tanto maggiore è l'aumento di entropia. Allora, l'efficienza della

conversione di calore in lavoro aumenta con il diminuire della temperatura della sorgente

fredda (vedi enunciato 3 del secondo principio, definizione di rendimento: quanto più T1 è

vicina a zero, tanto più il rendimento è vicino a 1). Tuttavia c'è un limite a questo,

enunciato proprio dal terzo principio, che si può anche esprimere semplicemente così:

T ≥≥≥≥ 0 K

Page 118: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Ovviamente, è impossibile avere un rendimento > 1. A 0 K il rendimento è totale perché

anche la minima quantità di calore ceduta alla sorgente fredda produce un enorme

aumento di entropia. Ma poiché lo zero assoluto è una situazione limite, non

raggiungibile in un numero finito di passaggi, si ritorna al primo enunciato del secondo

principio: non è possibile convertire tutto il calore di una sorgente energetica in lavoro,

perché non è sempre possibile avere una sorgente, più fredda di quella di partenza, in cui

dissipare una parte del calore assorbito.

Page 119: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Conclusioni

Riassumiamo quindi quello che ci dice la termodinamica attraverso i suoi tre princìpi:

PRIMO PRINCIPIO: il calore si può trasformare in lavoro...

SECONDO PRINCIPIO: ...ma si può trasformare completamente in lavoro solo allo

zero assoluto...

TERZO PRINCIPIO: ... e lo zero assoluto non è raggiungibile !

Quindi, in definitiva, l'energia si conserva, ma si degrada progressivamente e

irreversibilmente a energia termica, la forma meno pregiata di energia; l'universo va verso

l'uniformità termica: quando tutti i punti dell'universo saranno alla stessa temperatura, non

sarà più possibile compiere lavoro, e l'universo sarà morto.

Page 120: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

EQUILIBRI - GENERALITA’

Come si è visto trattando i tre princìpi della termodinamica, il criterio di spontaneità di una

trasformazione è

∆∆∆∆G < 0

Quando vale questo criterio, i reagenti si trasformano in prodotti. Finora, abbiamo

considerato le reazioni chimiche come sistemi in cui i reagenti si trasformano

completamente in prodotti: questo in generale non è vero, anche se ci sono molte reazioni

in cui la trasformazione è quasi completa. La risposta più generale e più corretta alla

domanda: “Fino a quando una reazione procede spontaneamente?” è “Fino a quando ∆G

non si annulla, cioè fino a quando non viene raggiunto l’equilibrio”. ∆∆∆∆G è una grandezza

che varia nel corso della reazione, tendendo verso lo zero, raggiunto il quale la

trasformazione si arresta.

I valori delle funzioni termodinamiche ∆H, ∆S e ∆G si possono usare per fare delle

previsioni sull’andamento delle reazioni, come vedremo qui di seguito in dettaglio. Per

questo motivo, dei valori di riferimento di queste funzioni si possono trovare su apposite

tabelle. Tuttavia, dato che non si possono avere infinite tabelle, riferite a tutte le condizioni

possibili, le tabelle usate nella pratica riportano valori riferiti allo stato standard (vedi

Termochimica), cioè alle sostanze pure nel loro stato fisico più stabile alla temperatura

considerata (abitualmente, ma non necessariamente, alla temperatura di riferimento di

25°C) a P = 1 atm e concentrazione 1 M. Le grandezze standard si indicano con ∆H°, ∆S°

e ∆G°. Attenzione !!! Il criterio di spontaneità di una trasformazione è comunque ∆G < 0,

riferito alle condizioni reali del sistema. Dire che una reazione ha ∆G°< 0 significa dire che

quella reazione è spontanea se si parte dallo stato standard; si supponga di costruire un

sistema contenente tutti i reagenti e i prodotti, ciascuno alla pressione parziale di 1 atm o

alla concentrazione 1 M: se ∆G° < 0 questo sistema evolverà spontaneamente dando

luogo alla formazione di un’ulteriore quantità di prodotti. E’ molto importante non

confondere ∆G con ∆G°.

La variazione di ∆G° al variare della temperatura dà un’idea dell’influenza della

temperatura sull’andamento della reazione. Poiché per definizione ∆G = ∆H - T∆S, e

quindi ∆G° = ∆H° - T∆S° in condizioni standard, vediamo che ∆∆∆∆G° dipende dalla

temperatura. Questa dipendenza è in prima approssimazione lineare, perché, sebbene

∆H°e ∆S° dipendano anch’esse da T, la loro dipendenza non è molto marcata, e quindi,

su intervalli di T non troppo ampi, queste due funzioni si possono ritenere

Page 121: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

approssimativamente costanti rispetto a T. Allora, ∆∆∆∆G°= ∆∆∆∆H°- T∆∆∆∆S°si può approssimare

all’equazione di una retta, della forma y = ax + b, dove y = ∆∆∆∆G°è la variabile dipendente,

la variabile indipendente da riportare in ascissa è x = T, (- ∆∆∆∆S°) è la pendenza a della retta

e ∆∆∆∆H° è l’intercetta b della retta con l’asse delle ordinate (corrispondente a T = 0 K;

attenzione: T non può assumere valori inferiori a questo!). Ricordando che, se si parte da

condizioni standard, la reazione è spontanea

solo se ∆G°< 0: nell’esempio mostrato la retta

parte da un valore di ∆G°< 0 per T = 0 K: intercetta

negativa significa reazione esotermica

(∆H°< 0); la pendenza (- ∆S°) è > 0 e quindi ∆S°< 0,

la reazione procede con diminuzione di entropia,

generalmente associata a diminuzione di moli gassose (reazione ordinante).

Come si vede dal grafico, ∆G°rimane negativa solo fino a una certa T, alla quale la retta

taglia l’asse delle ascisse e ∆G°= 0: in questa situazione il sistema in condizioni standard

è in equilibrio, ossia non procede ne’ da una parte ne’ dall’altra. Se il sistema ha questa

composizione a questa temperatura, non si osservano cambiamenti nel tempo delle

concentrazioni di alcuno dei componenti del sistema. Oltre questa temperatura la reazione

non è spontanea, anzi, è spontanea la reazione inversa, diminuiscono le concentrazioni

dei prodotti e aumentano quelle dei reagenti.

In questi grafici si può vedere il significato, rispettivamente, di ∆G° < 0 (reazione

spontanea, composizione spostata “a destra”, cioè verso i prodotti: se si parte da

condizioni standard si formano prodotti) e di ∆G° > 0 (reazione non spontanea,

composizione spostata “a sinistra”, cioè verso i reagenti: se si parte da condizioni

standard si formano reagenti e diminuiscono prodotti). Se ∆∆∆∆G° = 0 si è all’equilibrio in

condizioni standard, e il minimo della curva si trova a metà.

T0

∆G°

reagenti prodotti

reagenti prodotti

Figura 1

Figura 2.

Page 122: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Per la reazione relativa alla Figura 1, abbiamo ipotizzato ∆H° < 0 (una condizione

favorevole, reazione esotermica) e ∆S° > 0 (una condizione sfavorevole, reazione

ordinante). A bassa T il termine (-T∆S°) è relativamente poco importante, prevale nella

somma il termine entalpico e la reazione è favorita, mentre al crescere di T il termine che

rappresenta il contributo entropico diventa sempre più importante, e rende il valore di ∆G°

sempre meno negativo e la reazione sempre meno favorita. In generale:

∆∆∆∆H° - T∆∆∆∆S° = ∆∆∆∆G°

∆∆∆∆H° ∆∆∆∆S° ∆∆∆∆G°

< 0 < 0 spontanea a bassa T

< 0 > 0 < 0, sempre spontanea

> 0 > 0 spontanea ad alta T

> 0 < 0 > 0, mai spontanea

Si può notare che una reazione esotermica disordinante sarà spontanea a qualunque

temperatura (a prescindere dal tempo che potrà richiedere per avvenire), mentre una

endotermica e ordinante non potrà mai avvenire, in nessuna condizione: se volete

ottenere quel prodotto dovrete partire da altri reagenti.

Ricordo ancora una volta che stiamo considerando il caso in cui si parte da condizioni

standard. Una reazione, come vedremo, può sempre avvenire partendo da altre

condizioni, ma se ∆G°è molto positiva non sarà mai possibile ottenere grandi quantità di

prodotti: la situazione di equilibrio (vedi grafici in Figura 2) sarà molto spostata a sinistra, e

non appena qualche molecola di prodotto si sarà formata, la reazione si fermerà.

Esempio: il congelamento dell’acqua.

∆G° = - 6007 J - T (-21,99) J

∆G°= 0 se T = (6007) : (21,99) = 273,16 K

Se T > 273,16 K prevale, in modulo, il termine

(-T∆S°), che è positivo (reazione ordinante)

e l’acqua non congela.

Se T < 273,16 K prevale, in modulo, il termine negativo ∆H°(reazione esotermica), ∆G°<

0 e l’acqua congela.

Vedremo ora alcuni altri esempi di grande importanza pratica.

Si è visto, nel capitolo riguardante la termochimica, che le combustioni sono reazioni

esotermiche. Questo è sempre vero, con un’unica, importante eccezione. E’ noto che

273,16

∆G°

T

Page 123: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

l’aria è una miscela costituita dall’80% circa di azoto (N2) e dal 20% circa di ossigeno (O2).

Se la combustione dell’azoto fosse una reazione esotermica, l’aria non potrebbe esistere!

La combustione di N2 è endotermica sia perché la molecola è molto difficile da rompere,

avendo un forte legame triplo (N≡N), sia perché gli ossidi d’azoto che si formerebbero

sono in genere molecole poco stabili, spesso con un elettrone spaiato (l’azoto ha elettroni

dispari e l’ossigeno pari), e quindi il bilancio (legami formati - legami rotti) è sfavorevole.

Guardiamo allora le reazioni di combustione dell’azoto che potremmo scrivere:

a) N2 (g) + 2 O2 (g) = 2 NO2 (g )

∆H°= 2 mol x 33,9 kJ mol-1

= 67,8 kJ > 0

∆S°= (2 x 240,5 - 2 x 205 - 191,5) J mol-1

K-1

=

= - 120,5 J K-1

< 0 (da 3 a 2 moli di gas)

Questa reazione è endotermica e ordinante , quindi non è mai spontanea.

b) N2 (g) + O2 (g) = 2 NO (g )

∆H°= 2 mol x 90,4 kJ mol-1

= 180,8 kJ > 0

∆S°= (2 x 210,6 - 205 - 191,5) J mol-1

K-1

= = + 24,7 J K-1

> 0

(il numero di moli gassose resta invariato, ∆S°è piccola [la si

confronti con la precedente]; il suo segno a questo punto

è difficile da prevedere; calcolandolo si trova che è positivo)

∆G°< 0 per T > 180800 J : 24,3 J K-1

, cioè T > 7047°C !

Questo significa che la combustione dell’azoto, benché endotermica, è comunque

possibile, solo secondo quest’ultima equazione, a T molto alta; infatti, nei motori a

combustione interna delle auto, si generano piccole quantità di ossidi d’azoto dovuti a

questa reazione. NO2 non può formarsi direttamente, ma può formarsi per combustione

ulteriore di NO :

c) NO (g) + ½ O2 (g) = NO2 (g)

∆H°= (33,9 - 90,4) kJ mol-1

= - 56,5 kJ < 0

∆S°= (240,5 - 2 x 205 - 210,6) J mol-1

K-1

=

= - 72,6 J K-1

< 0 (da 1,5 a 1 moli di gas)

Spontanea per T < (-56500) : (- 72,6) = 778 K, cioè 505°C

La reazione indicata in c) non è la combustione dell’azoto, ma la combustione di NO, ed è

possibile a bassa temperatura. Nei motori a scoppio, durante la combustione si forma

dapprima NO, ad alta T, e poi nei gas in uscita, che contengono ancora ossigeno, parte

dell’NO si trasforma in NO2; si possono poi formare altri ossidi, come N2O4, ecc. La

∆G°

T

∆G°

T

∆G°

T

Page 124: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

miscela di questi ossidi viene perciò indicata genericamente come NOx e rappresenta uno

fra i principali inquinanti dell’aria derivanti dall’autotrazione.

Questo tipo di considerazioni ci permette, ad esempio, di capire perché l’età del bronzo

precedette l’età del ferro, mentre l’alluminio, pur molto abbondante in natura, viene usato

praticamente solo da circa un secolo. Prendiamo in considerazione le reazioni attraverso

le quali un metallo viene estratto dal proprio ossido (che spesso è il minerale di partenza).

La reazione si può indicare genericamente, per un qualunque metallo, come segue:

MxOy = x M + y/2 O2

Questa reazione è l’inverso di una combustione, quindi ha ∆H° > 0, e dà luogo allo

sviluppo di gas (O2), quindi ha ∆S°> 0. Il suo diagramma quindi è qualitativamente del tipo

qui raffigurato. Chiaramente, il valore di T a cui

∆G°si annulla dipende dal metallo in questione.

I valori di ∆H°f (kJ mol-1

)per gli ossidi metallici

più comuni sono:

CuO (s) - 157,3 Al2O3 (s) - 1675,7

Fe2O3 (s) – 824,2 SnO2 (s) - 580,7

Usando poi i valori di S° di formazione di questi ossidi (i cui valori sono tutti compresi fra

46 e 87 J mol-1

K-1

) è quindi possibile calcolare la temperatura a cui l’ossido di un dato

metallo si decompone spontaneamente a dare il metallo puro, liberando ossigeno. Questa

temperatura è facilmente raggiungibile per i metalli “nobili”, come Ag, Cu (l’oro non tende

nemmeno a combinarsi con l’ossigeno e si trova già puro in natura) e anche per Sn: il

bronzo, essendo una lega di Cu e Sn, è il materiale metallico più accessibile anche in

assenza di particolari tecnologie. Per Fe, la temperatura necessaria è decisamente più

alta (~ 3000°C), e quindi è stato possibile ottenerlo solo quando ci si è resi conto che

questa reazione può essere resa più facile combinandola con una reazione esotermica

come la combustione di C:

4/3 Fe + O2 = 2/3 Fe2O3

2 C + O2 = 2 CO

2/3 Fe2O3 + 2 C = 4/3 Fe + 2 CO

T

∆G°

∆G°(kJ mol

-1)

T (K)

Page 125: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

La decomposizione dell’ossido diventa spontanea a T maggiori di quella a cui il grafico

rosso taglia le ascisse; la reazione con C alla T a cui i due grafici, rosso e blu, si

incrociano: una temperatura molto più facile da raggiungere (~ 1500°C).

La reazione di combustione di C indicata è quella parziale, che dà luogo alla formazione di

CO. C può anche bruciare completamente dando CO2: l’andamento della combustione

dipende dalla temperatura.

C(s) + ½ O2 (g) = CO(g)

C(s) + O2 (g) = CO2 (g)

CO(g) + ½ O2 (g) = CO2 (g )

[Provate, usando le tabelle

di ∆H°e ∆S°, a calcolare la

T oltre la quale prevale CO]

Il concetto di equilibrio.

Se introduciamo in un recipiente due sostanze A e B in grado di reagire fra loro, secondo

la reazione A + B = C + D, ad una data temperatura, queste all’inizio reagiranno formando

C e D (reazione diretta); dopo un certo tempo, quando il sistema conterrà anche una

certa quantità di prodotti, questi potranno cominciare a reagire fra loro ad una velocità

apprezzabile per riformare A e B (reazione inversa). In questo momento la reazione

inversa procede meno della reazione diretta: più molecole di A e B reagiscono a dare C e

D di quante molecole di C e D reagiscano per dare A e B. Perciò, le concentrazioni [C] e

[D] vanno aumentando. Dopo qualche tempo si arriva a concentrazioni dei quattro

componenti del sistema, tali per cui le due velocità, diretta e inversa, si eguagliano: a

questo punto la composizione del sistema non cambia più, perché tante molecole di

A e B si trasformano in C e D, quante molecole di C e D compiono il percorso inverso.

Questa condizione è di equilibrio dinamico, cioè continuano ad esserci molti atti reattivi

di molecole che si trasformano l’una nell’altra, ma a livello macroscopico non si osserva

più nessun cambiamento. Come già anticipato, questo si verifica quando ∆G = 0.

Consideriamo la reazione N2O4 (g) = 2 NO2 (g), in condizioni e concentrazioni iniziali

qualsiasi; questa in generale evolverà spontaneamente verso l’equilibrio, che si troverà “a

destra” o “a sinistra” della composizione iniziale a seconda che l’equilibrio preveda più

reagenti o più prodotti rispetto a quest’ultima.

∆G°(kJ mol

-1)

T (K)0

Page 126: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Nel caso di un equilibrio gassoso, può essere più vantaggioso riferirsi, piuttosto che alle

concentrazioni, alle pressioni parziali pi dei vari componenti, le quali sono in diretta

relazione con le concentrazioni in base alla relazione piV = niRT, in cui ni è il numero di

moli del componente i e pi la sua pressione parziale. Allora pi = (ni RT/V) = ci RT dove ci è

la concentrazione dello stesso componente i, espressa in moli/volume.

Nella seguente figura è mostrata l’evoluzione nel tempo di tre sistemi in cui avviene la

reazione N2O4 (g) = 2 NO2 (g), e la pressione parziale dei due componenti varia passando

dal valore iniziale a quello di equilibrio.

Nel primo e nel secondo grafico sono presenti all’inizio o solo il reagente o solo il prodotto:

certamente nel primo caso il sistema evolve verso destra e nel secondo verso sinistra. Se

sono presenti entrambi l’evoluzione dipende da qual è la composizione all’equilibrio.

P(NO2)iniz = 0,2 atm; P(N2O4)iniz = 0 [P(NO2)iniz = 0 atm; P(N2O4)iniz = 0,67 atmP(NO2)eq = 0,02 atm; P(N2O4)eq = 0,09 atm P(NO2)eq = 0,055 atm; P(N2O4)eq = 0,65 atmP(NO2)/ P(N2O4) = 0,227 P(NO2)/ P(N2O4) = 0,085P(NO2)

2/ P(N2O4)] = 4,6 x 10

-3atm P(NO2)

2/ P(N2O4)] = 4,6 x 10

-3atm

Come si può notare, le concentrazioni finali non sono sempre le stesse, e nemmeno il loro

rapporto. C’è però un dato che, all’equilibrio, è sempre lo stesso, e che per questo è

chiamato COSTANTE D’EQUILIBRIO, indicato con K (maiuscola):

Kp = P(NO2)2

/ P(N2O4)

La costante d’equilibrio è cioè data dal rapporto fra le concentrazioni dei prodotti

(numeratore) e dei reagenti (denominatore), ciascuna elevata al proprio coefficiente

stechiometrico. Questa grandezza è costante a temperatura costante per la reazione

così com’è stata scritta: N2O4 (g) = 2 NO2 (g). Per come è definita K, la sua espressione

pi

t t

t

P(NO2) iniz = 0.05 atm; P(N2O4)iniz = 0,45 atmP(NO2) eq = 0,046 atm; P(N2O4)eq = 0,445 atmP(NO2) / P(N2O4) = 0,102P(NO2)

2/ P(N2O4) = 4,6 x 10

-3atm

pi

pi

Page 127: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

varia se varia l’espressione della reazione: se chiamiamo K1 quella appena indicata, si

avrà:

per la reazione ½ N2O4 (g) = NO2 (g), K = √ K1,

per la reazione 2 NO2 (g) = N2O4 (g), K = 1 / K1

In base alla formula mostrata più sopra, le pressioni parziali si possono trasformare in

concentrazioni: è allora possibile esprimere la K in funzione delle concentrazioni (Kc) e fra

le due costanti sussiste la relazione:

Kp = Kc (RT) ∆n

in cui ∆n è la variazione del numero di moli gassose passando da reagenti a prodotti (per

la reazione che stiamo considerando, nel verso in cui è scritta, ∆n = +1). Se il numero di

moli gassose non varia, Kp = Kc.

Se K è grande, l’equilibrio si raggiunge quando sono presenti più prodotti che reagenti

(numeratore > denominatore); questo corrisponde alla condizione ∆G° < 0. Fra le due

grandezze sussiste la seguente importante relazione:

∆∆∆∆G°= - RT ln K

ove ∆G°è espresso in J mol-1

, R è la costante universale dei gas espressa in J mol-1

K-1

e

vale 8,31, T è espressa in K e ln è il logaritmo naturale, in base e. Il segno - è necessario

perché tanto più è negativa ∆G°, tanto > 1 è K (tanto più positivo ln K). [E’ necessario

avere ben presenti le proprietà dei logaritmi! In caso contrario, andate a rivederle!!]

Quanto segue è estremamente importante!

Sia ∆G°che K sono costanti a T costante (esistono infatti tabelle che ne riportano i valori,

solitamente riferiti a 25°C), e sono quindi dati caratteristici di una data reazione. Se ∆G°<

0, K > 1; se ∆G°> 0, K < 1; se ∆G°= 0, K = 1 (vedi Fig. 2, più sopra). Vale la relazione:

∆G°= ∆H°- T∆S°= - RT ln K

Quando invece il sistema NON E’ IN EQUILIBRIO, il rapporto [prodotti]m

/ [reagenti]n

si

indica con Q, quoziente di reazione, e ha la stessa forma di K ma non lo stesso valore.

In un istante qualsiasi, in generale, il sistema non è ne’ in equilibrio ne’ in condizioni

standard. In questo caso vale la relazione

∆∆∆∆G = ∆∆∆∆H - T∆∆∆∆S = ∆∆∆∆G°+ RT ln Q

sostituendo a ∆G°la sua espressione indicata sopra, e per le proprietà dei logaritmi, si ha:

∆G = - RT ln K + RT ln Q , e quindi ∆∆∆∆G = RT ln (Q/K); questo significa che, per

stabilire in che senso evolverà un sistema, basta confrontare Q con K : se Q >

K,l’argomento del logaritmo è > 1, il logaritmo è > 0 e ∆G > 0, reazione non spontanea,

Page 128: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

evolve verso sinistra. Viceversa se Q < K. Se Q = K, ∆G = 0 e ci troviamo all’equilibrio.

Allora quello che si può dire ingenerale è che, contrariamente a ∆G°e a K, che sono delle

costanti, ∆G e Q variano nel corso della reazione tendendo rispettivamente a zero e a K,

cioè ai valori che caratterizzano lo stato di equilibrio.

Attenzione: se P(prodotti) = 0, cioè se sono presenti

solo reagenti, Q = 0 e ln Q = - ∞, quindi ∆G = - ∞,

e la reazione è infinitamente spontanea. Se però K

è molto piccola, verrà raggiunta molto presto; anche le

reazioni con ∆G°>> 0 danno sempre luogo ad una

formazione di prodotti, per quanto minima

(in molti casi non rilevabile analiticamente).

Come influenzare la posizione di un equilibrio.

Vale il cosiddetto principio di Le Châtelier, secondo il quale se un sistema in equilibrio

viene sottoposto ad una variazione, esso reagisce in modo da minimizzarne gli effetti.

Questo principio si applica, fra l’altro, nella legge di azione di massa, nella legge di Van’t

Hoff e sull’effetto delle variazioni di pressione ed è fondato sul fatto, da tenere sempre

presente, che K è costante a T costante.

La LEGGE DI AZIONE DI MASSA prevede che, se viene aggiunta ad un sistema in

equilibrio un’ulteriore quantità di uno dei suoi componenti, esso reagirà in modo da

consumarla. Si consideri, ad esempio, la reazione in fase gas N2 (g) + 3 H2(g) = 2 NH3 (g),

per la quale a 350°C Kp = 9,03 x 10-7

. Ad un dato momento, la composizione all’equilibrio

è la seguente: p (N2) = 34,9 atm; p (H2) = 450 atm; p (NH3) = 53,6 atm. A questo punto

viene aggiunta ammoniaca, fino ad avere p (NH3) = 186 atm. La legge di azione di massa

ci dice che il sistema dovrebbe andare verso sinistra, per consumare almeno una parte

dell’ammoniaca aggiunta, e infatti se andiamo a calcolare Q nelle nuove condizioni

troviamo: Q = (186)2

/ (450)3

(34,9) = 1,09 x 10-5

> K, quindi ∆G > 0 e il sistema evolve

verso sinistra. Ovviamente, N2 e H2 aumenteranno. Lo stesso risultato che si ottiene

aggiungendo un prodotto lo si ottiene sottraendo un reagente.

Analogamente, l’effetto di un aumento di pressione sul sistema lo fa evolvere dalla parte

dove vi sono meno moli gassose. Consideriamo il sistema gassoso A + B = C ed

esprimiamo la Kp in funzione della pressione totale, ricordando (vedi Miscele gassose -

legge di Dalton) che pi = xi P.

Q/K

Q < K

∆G < 0

∆G

Q > K

∆G > 0Q = K

∆G = 0

Page 129: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Kp =

pc

pA pB

=

xc P

xA P xB P=

xc

xA xB

1

P

Se in un dato istante ci troviamo all’equilibrio, e poi, ad esempio, aumentiamo la

pressione, dopo l’aumento non siamo più all’equilibrio e il rapporto delle pressioni parziali

non è più K, ma Q. Se P è aumentata, trovandosi al denominatore, Q < K e quindi

l’equilibrio verrà ripristinato mediante uno spostamento verso destra. Attenzione: questo

succede proprio perché K è costante a T costante. Variando P, il sistema deve muoversi

per tornare a ripristinare il valore di K.

Finora abbiamo continuamente rimarcato che K è costante a T costante. Cosa succede

se T varia? La risposta è data dall’ equazione di Van’t Hoff, che si ricava come segue:

∆G°= ∆H°- T∆S°= - RTln K

ln K = - +∆H°

RT

∆S°

Rsi divide per (-RT)

Ora abbiamo l'espressione di ln K in funzione di T.Quello che più interessa, però, qui è la VARIAZIONE di ln Kin funzione della variazione di T, che matematicamenteè rappresentata dall'operazione di DERIVATA.

dln K

dT=

∆H°

RT2

Integrando fra T1 e T2 (con T1 < T2)

lnK2

K1=

∆H°

R

1

T1

-1

T2

Da notare: le operazioni di derivata e integrale sono state svolte considerando (ricordo

che si tratta di un’approssimazione) ∆H°e ∆S°costanti con la temperatura. Come si vede

dalla forma integrata finale dell’equazione, l’andamento di K in funzione di T dipende dalla

tonalità termica della reazione: poiché il termine fra parentesi è certamente positivo (le T

sono in K e T1 < T2), il logaritmo sarà positivo solo se ∆H°è positiva, cioè se la reazione è

endotermica. Logaritmo positivo significa K2 > K1 (argomento > 1), quindi K maggiore a T

maggiore. Anche questa regola discende dal principio di Le Chatelier: se il calore è un

“reagente” (reazione endotermica, richiede calore per avvenire), scaldare favorisce il

processo verso destra; se è un “prodotto” (reazione esotermica), scaldare lo fa

retrocedere.

Page 130: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������������������

���������������� ������������������������� ��������������������������

������� � ������� ��� ������ ��� ���������� �� �������� � ������ ����� ���

������ � �������� �� ��� ������ �� ��� �������� �� ����� ��� ��� ������� ��

������������� ��� ��������� �� ���� �� �������� ���� ��������� ���������������

����������������� �������������������������������������������

��������

�� �� � � �������� �!!��������� ����"� ���� �� ������ ���� �� ����� ������� � ����

������� ��� ���� ����� #���� �������� ����� �� ��� ������� ��������� �� �� ���� ���

���������� ��� � ������ �������� $�%� ������ ���� ���� �"� ����� ��������

!����������������� ����� ������ !����� ��� � ����� ���������� �������� ���������

� �������� ������ ���������������������������������%����������$&�

O

HH

O

HH

.

.

�'����� ������ ������ ��� �� ���� ����� �������� �� ������� ��� � ������

���� ������&�

O

HH

O

H

H

OH

H

O

H

H

O

HH

O

HH

O

H

H

OH

H

O

H

H

O

HH �

� ���� �� ������ !��� ��� ���� ���� �� �������� ��� ����� ������� �� ������ ��������

(����������)*��������������������������� ����������� ��������� ����������"���

�+�� � ���� ����� ���� ���� ������� �������� �������� ���������� �� ����� �������

����!������������������� ��������&��"�������� ���������������� �������������

�������� (������ �� ��� �� �����)� ����� ���� ��������"���������� �� ���� �������

�����(���������)� ������,����������������"�������������������������������-���

��������������������������������"%� ���������� ������������$�� �����������

Page 131: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

� ���������� �� ������������������%���������!����� �������������������������

���������������������

O

HH

O

H

H

OH

O

H

O

HH

H

H

+

+

'������ �������� ������ ��������������� (�� �������� ����)�����"� ����� ����

������������������������������������������������������� ��� ��.���/01�������

23�24���

/�%/$�5�%6$7�7�$%�� � .8�5�23�24��

���������������������� ���!���� ����������� ��������������������� ����%6$7��

��� %7*� ������� ��������� �������������� ������������ �� ��������� �+� ����� �&�

%6$7� �������������������%7������������������� �����"� �����

H+ +H

O

H H

O

H

H

+

������� ������� ��������� ������ ������������������� �"�������� ��� ������� �� ��,�

�������� �������%/$�5�%7�7�$%��������.������������ ������� �� ���.8���������������

����������������� ��������������������. �������������!������������ �� ���������

����� ��� ����!��� ���������!���� �����������

���� ��������������� �������������� �9� ����������������!! ������������������ ���

�� ��������� ���� ���������� :%/$;�� ���� ������� ����<����������� �� .� �� �� '��

��� �9� ���� ����� �������������� ���� ����� ������ ������&� �!����� �������� ��

��������� �� ���������� � ����� �������� ����� ������ ��������� ���������� ��������

������ ���� �� ��������� ������� ���"���������� ����"�������� � ���

��� ������������ �� ������ ������ ���� ������ �� ��� �� ����� �� ������ �� ���

���� ���������������������� �������������� �!�� "��������������������.����

'��������������������������������������!�������.����� &�

.8�5�23�24�5�:%6$7;�:$%�;�

Page 132: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

=�� �������� ���� �� � ���� ������ :%6$7;� 5� :$%�;� 5� 23�>� �� ��� �9� � ���� ��� ��

!����������������������������������� ���

�������������� ����������

?���%�:����� ������������ �������� ��������������� ���� ���������� ���

� ������� ��������� ������������� ����� � ;������������!��������:%6$7;*�

���� ��"����!�������������+�� ������ ���%�� �������+�������� :%6$7;�� ?��� ����

��������%���>�5������23�(23�>)��?��� ����������� ����$%�5�������:$%�;�5�>*������ ���

.8��� ���������������� �� ��������������������!����������#��$�#���!�%&�� �����

�������������������� ���:%6$7;�:$%�;�5�23�24��

'������ �� ���� �������� :%6$7;� @� :$%�;� �� � �� ��� ��� ����������A�?BA&� �� ����

�������#��'�(�������� ���:%6$7;�C�:$%�;��������������DA�?�A�������#��)�(��

������ ������� � ���

���� " "���*�� "�� � �# ����������� �+���� �,� ���-��� ����������� � ����$�������

.�"�/��������"��� �# �������.�"��+���� �,����-��� ��������������� ����$�������

���� �� '������ ��!������ ���� ���� ��� D�E������� ��� �������� ������ ��

������� ��� ���� ��� ������ �������� �� � ��� �� �� ����� �� ���������� ��� ����� ��

��������!��������� ������������������������������������ ��

A%�7�D�5�A��7�%D7�

=����� ������� ��� ������� A%� �� A�� �������������� ��� � ��� �� ��� ���� .�"��

� ���-���*�D���D%7������������������������������������ �� ���-�� *������ ##���

� ���-�������� 0.�"��,����+��� � ������������� "#������1���������"� � �#������

�$�� �� ����� �������� �� ��������� ���������������� � ��� �� ����������������

��� ��� �� �� ����� �������� ��� ������ ��� �������� ���������� �� ��� ����� ��

����"������ �� �� ����� ���� �������� ��� �� ����� ����� #��� ��� �������� ��!�������

�"� ����������������������������������������� �������������������������"� ����

��,���� �����������������&�

A%�7�%/$�5�A��7�%6$7�

����������� ����%6$7���������� ��� ����������"� ����+�!����� �����������������

��� ����(�����+�!����� ���������%7����"� ���)������������� ��&�

%/$�7�D�5�$%��7�D%7�

����������� ����$%���������������� ������������������+�!����� �����,�����������

� ����(�����+�!������������������%7����"� ���)��

Page 133: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

-��� ������������+�!�������������������������������� ������%7�������������

�� ������ �+� !������ ������� ������� �������� ��� ��� � ��������� ?�� ����������

�����������������!���������� �������������������������������� ! ���� ���

�!��� ���� �������� �������������� �� ���� ��!��������� ��� �������� ��� !����

����"� ��������������������������� ��������������"� �����FA ���!����G����! ��

��� �"�������� ����"� ������ ���������������������������������� �������� ��

�������� ��� �� ��������� �� A%� �� ���� ������� (���� ���� ���� ������� ������ ��

��������� ����� �������� ���)� �� ���� ������� ������ A%� �� ����!����� �� A�&� ��� ��

� ����� 2����� �� ��� � ��� !�����A%� �� 2� �� �"� ���� �� ������� ���� �������� ���

:%6$7;�5�:A�;�5�2�����������:A%;���������� ��������������������������������������

����� ���� ��� ���� !����� ��� ��� �� ��� � ��� �� ���� ����� �� F������G�� ���! �� ���

�"�������������� ����������� ���������������������&���������� ������"���� �

������ !��������������� ��������� .���� ��������� �� !������������ �� �������� (��

���� ���:%/$;����� ������)&�

Ka =AH + H2O = A- + H3O+[A-] [H3O+]

[AH] �

Kb =B + H2O = OH- + HB+[OH-] [HB+]

[B] �

�"������ ����� �� �������� !��� ��� .���� ���� ������������ ��� .�� ������ ���������

�������&�

Kb =A- + H2O = AH + OH- [OH-] [AH]

[A-]

Ka =AH + H2O = A- + H3O+ [A-] [H3O+]

[AH]

Ka Kb =[OH-] [AH]

[A-]

[A-] [H3O+]

[AH] = [H3O+] [OH-] = Kw = 10-14

?�� !����� ������������������������ �������������������.8� ��� �� �����������+�

!����������� �����������+���������������������� ���������!���� ����� ����

���"�� ����#�$��%����&������������ ����'�� ����#�$ �%����()���� �������

"� * ���� �� $�� %� ����� ������ � ���'� � ������ �� �#� $ � %� ����&�� ��� ���� � ������

������� ������ ��������#��

���� �� ������ �� �%� �� ���� �������� �� � ��� �� ����� !����� ������ ���� ���� ���

��!�����H��������������������� ��������4�����=�$%���������233������ �����

Page 134: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

=�$%�������������� �� ����� ����������������!�����(������������)��� �����

������������ =�$%�5�=�7�7�$%����������

4���&�43��I����5�3�2�����=�$%�5�����$%���

3�2����� &� 233� �� 5� 23�6��� 5� :$%�;� ��� �� �$%� 5� 6� �� �%� 5� (24�6)� 5� 22��!���� ��

������ ������ ������ ��� ���� ���� �� ��� ��� ��������� � ��'� ���� ���� � �

���� ��������*�����*������������� ��������+�,� �����-�,#�

A� ����������������������������������������������������������������������

����� ���� ��� �������� '�� �"�!!����� �� �� ��� � ���� ������� ��� �9� ����� �� !����

��������������"�!!�������J���� � ������������ �9��"������������J� ��������������

�� ��������������������� ���������� ��� �� ������ �������� �� !���� �����&��� ������ ��

������������������J����������H"���� ����������������� ����������������������

�����&����� ������������� ���������� �������������������� ���!����� �����

� ���� ������ ��� �9� ��� �������� �� ���� !����� �� ��������� �� � %6$7� !��

����� ������ �"��������� � �������� ��� � ��� ������� ������ �� �������� �� ����

����� �� ���� �� ������������� ��� �9� ��� ��� %6$7� ��� ����� ������� ��������

��������**�������$%���� ���������������

%6$7�7�$%��5�/�%/$�

����� �"�����������"����������������"� ������������"����-������������ ������

������,� ��������������������� �������������� ���� ��������������� ���.8*� ���

���������������� ����������������"������������������������������������ ����� �

����������� �� ����� ��� ������� ������ � ������ �� ����� � ������� ��� ��"�������

������ � ����"������� ������� �� �����"������ ����� � ��� ������ � � �������� ���

��������� ����%�!�������

����� ����������������������� ���� � ��������� ���� �����������������

.������/�0���,�1�������2�#�

1) ����������� ����������������� ������� �������� �* �������� ���

����43���&�4��I����5�3�2�����=�$%�5�����$%��

����>�/���&�6K��I����5�3�/�����%���5�����%7�

2) ��� ����������������"������� ������� �������� � ������������ �

����3�/�����%7���3�2�����$%��5�3�2�����%7���� ������

3) ���� ������������ ������� ���������� ���� �

����3�2�����%7���� �������233����"� ����������3�2�����I�233���5�23�6���%7��#��2��

Page 135: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

4) � �� ������������ � ���������������� �

�����������������%�C�>���� ����� ���!����� ������������������������ ���(%�����

� ����)���

!���� 333� ��� 45!6�7!80� � ����� � � ������� *��� � � � ��� ��� ��� ��� �

� ������ ������ ������ ��� ��������7/8�/479����� "� ��������

������������'������������ ������������������� ���� ���:���� ��� ���������

��� � ���� � �� :� �'� ��� ��� ��� � ���� �� ����� �� :�� �� � ������ �������� � �

���������� �� � ������ �� �#� 7� ���� ��� ����� ����������� �� �� � ����� *�����

� ������ ��������������* ���� ������������ �*������� ������ �#�

;���� ������������������'�� ������'��

-�� � ��� ������ �� ������ %7&� ������� ���! �� ��� ������� �+� �� ��������� ��

�������A�%���������+�!� ������ �������� ��������� �9��"����������� �� ������

������ ����������!�������� �� ��������������� �"� ������� �!� ���������������

B������ ����� !���� ����� ��� � �� �� �� %� �� ������� ��� ��� ��������� ������ �+�

�������������������������$�������������������������??���������

%�� %/D�� %6D� �%4� =%6� %/$� %#�

'������� ��������� ������� ���%�����������������������??����������� �����=���

�"�������������� ������������������������������������/�2�����%�� �� ��������D%6�

(������������)����∆L�������M�3�2��=�� ��������+�����������%� ������������ ���

������������������������ ���������������������+��������������������������������

������ �+� �� �������� ������ �������� ������ ��������� � ���� '����� �+� �� �������

����"� ���� ����� ������������� ����� � �� ����"� ���� (�"������ ��� =%6�� ��

���� ������ ����� �������� ���� �������� �� ������)�� ������� %#� �� �+� � ���

����"� ���� �� �� �������� ��� � ��� ������� (�� ������� ���� ���� ������ ��� ����

���������������������&���������� ��%L�������������������??������������������

!���)��

-�� �� ����� �� �������������� ��� ���� ��� ��� � �� ��� �� �� %� �� ������� ���$�

���"������� �� ���� ���� ���� �+� �������� '����� � �� �������� �������� ������

������� ���� ������ ""����������������� ������������ (����� ���������� �)�� ?��

����������� �"������������������������������ ��������������������������������

Page 136: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������������������������������ ������� ���� ������������������ ��

���������� �(����?�����)���������� ���� ���������&�

O

H

S

OO

O H

S

OO

(+)(+)

(-)

(-)

H H

?�� ������� ������� ���� �� �$/� (������� �� ��!�)*� ��� ���� ������� ��� ���� �"� ����

������������������������������ �� ��7��� ���������������� ���� ��� �� ���

�������� �� ������������ �"%� ����"� ���� ��� �� ������� ��� ���� ����� $� �� �$/��

������������ �������π� � ����������� �������� !���������� �������σ� �������� �"$�

����"� ����� �� !�����%/�$6�� �"� ��� ���!������� � �� ����� ��� ��������� ������ ��

��������!������������������� ���!�������������B�������� ���������������&�

acido solforico acido solforoso

SOOH

OH O

SOOH

OH

acido nitrico acido nitroso

NOOH

O

NOOH

#���������� �� ���� ������������������+�!��������� �9� ��������+�������&����

$��������������%����������������������"������ ���������������������������������

��� ����� �� $*� �����"������� � � ������������ �� ��������� ����������� ��� ����

�� ������������������� ��������� �������"$� ����������%�� ��������������� ���

!���������������������������$�%��N��� �����!�� ������� �������!����(�����!�� ���

��� ��� ���� ������ $%� ��� �� ����� ��� � ��� .�#� ��� �� �� !����� ���� ��� �����

���� ����&������ ����������� ����������!����� ������� �����%7��������� ����

��� �������� ���� ��� ���� � ���� �� �� ��������� J�������� �� ��� ��� �� �����

���� ������������ ��������������� ������������ �������%/�$4� �������

� ��� !����� ��� �� ���� �� ������������� �� /�%7� 7� �$45�� ���� " ���� )*����� ��

���!���������������������������!����� ���.�M�23�/���23�6���

Page 137: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

acido carbonico

OHOH

O�

����������� �������� �������������� � � ������� ������ ��� ""�������������������� ����

�������-��## ���$%����($%)/�������������.�"��� ������� �9���� ���������������$%�

����������������� ���%7��#�������+������������������(=�$%)������ �� ���������

��($%)/��'�����������������������!������� �9������ ��������� ������ ������

� ������� ��������������������������������$�������������2���������($%)/���

� ����� �������������� ������ � /� ���� �� ��� $%�*� �� ������� ���� ��� �� �����

���� ������������� ���������� ������������������������������������ �����

��� ������� ������ � ������� �� ���������� �������� �� ��������� ��������� ����

������������������� ��������� ��������� ����������!������� ����������

��� �������� ������� �������� ������ �9� ��������$%��������� �9�� ��������

%7*� �� �+� ����������������� �� ������� ���� �� �"A��$=?A�A�� ����������������

����������������������������� �� ������� �����,��������������������%� 7� �����

���������������

N

HHH

+ H+ N

HHH

H +

ione ammonio

���������������������������������������� �����������������������������������

������������� �� ��7��������������������� ��� 4� ������&� ��������������� ���

���� �� ������ ��� A� ������� ������ �� ��������� ���������� �"%�� �������������

������

������������=%6� ����"� �����������������&�

=%6�7�%/$�5�=%47�7�$%��

����� ��O� ����"������ ������� ������.����������������������2�P�Q�23�0��

'������� �� �� �"������ �������� �� ��� �����

�����������������=�������������� �����������%/�$6������

�� ����������������� ���� ���������������������

Page 138: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

7�� �����

'��������� ���������� �������� �������� �������������� ������� ���������

��� ������ ������ �����A������������������ ������������������ �������������

����� �� ������ ������ ��� � ��� �� ����� ��� ������ �������� :��� ����� ��� �

�������� ����� ���� ��������� ����������� ����� ��������� � �

� ��<���=�* �������� � ����� �� �� ����� ��� �� �0������� ������ ;&�

D7�7�%/$�5�D$%�7�%7� ?BR$�?�?�A�?BA�

A��7�%/$�5�A%�7�$%�� ?BR$�?�?�DA�?�A�

'��������������������� ���������� �������������������*� ���%�!�����������

�������� �����������������AD�����������������������������������������������

������4� ��&�

2)� �������� ��� ���� ��� ���� �� ������ ��������� ���������� (���� =���)&� �� �%�

�������������� � � =�7�7�%/$�5�=�$%�7�%7� �

����7�%/$�5�%���7�$%�� �

������� ������� ������� ��������� ��� ������ �������� ���� ��������� ��� ����

�������������� ��� !������ ���� ��������� ���*� ���=�$%� ���%��� ����� !�������

����� ���� ������ �������� �������� �� !������� �� �������� � ������� ����� ���

F!����G� ���! �� ������������� ���� ����� �� ����� ��� ������� �� ��� �����

������������������������������(.�C�23�24)������ �� ����������%6$7�����$%�����

���� �������� ��������� ���� ������� =�7� �� �"� ��� �������� �� ���� ����� !������

����������� ��������������������������� �������� �������������� ���!������

%���� �� ����� �� ���� ����� ����������� H������� �� � ���� ���� ����� ����

���������������

2) �������������"������� ���(����=%4��)�

=%47�7�%/$�5�=%6�7�%6$7��

����7�%/$�5�%���7�$%��

�"������ �� �� ���� ����� �������� �� ��� ���� =%47� �� �� ���� � ��� ���������

�� �"��������������������%����� �"� ��� !����� �����������������������������

����� �"�� ������������������ ������������������������������������������� ���

� ����!����������%6$7��?���%�������������� ����?�������=%4���������������������

������� (=%6)� �� ��� ��� � ��� !������ �����<������ �������� �� ����� ��� �������� ��

Page 139: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

� ���� ��� �������� ��������� � �������� �� � ���� 2� ���� �� =%4��� �� ���� �� ��

������� ����������������� ����������� ����2�������=%6���2�������%����

3) �������������"��������� ��(�������$6)�

��/7�7�/�%/$�5���($%)/�7�/�%6$7�

�$65�7�/�%/$�5�%/�$6�7�/�$%��

��� ������/7������������������!�������($%)/������������� �����*� ��� �����$65�

����������"� ����������%/�$6������������ ����������������������������������

������� :������ � ��� �� � ��=� ���� ����� ��� �� � ��� ������ �� ����'� ���� �

����� �� � ��� � �� � ��� ��� ����� ��� ����������� � � ��� ��� ���� �� ������ � ��� ���

�� � � �� � �� ������ � ������������ � ��� ��� �� ����� $;�� ?�� �%� ���������� ��

��� ��� ?�� ��������� �� �� �� �� ��� ����� !��� ��� � ��� ������� �� ���� ����� !������

�������� ���

4) H�����������������������(�����%6�$$=%4)�

�%6�$$��7�%/$��5��%6�$$%�7�$%�� � :.���%6�$$%�5�2�P�Q�23�0;�

=%47�7�%/$��5�=%6�7�%6$7� � � :.��=%6�5�2�P�Q�23�0;�

����� �������� ��� ������� ����� �� ���� ��� ������ �������� �� �������� '�� ����

�������� ��� ��� �������� ���������� ��� � ��� �� ��� �� ���� �� ��,� !��� ������ ���

��!�������� ��� .� ������ ���� �����*� �� ������� ���� ���� ������� ��� !���� � ���

����"� ��� � �� �� �� ��� !���� ��� �� ����"������ �� ����� ���!����������

��������������������� ���������������������� ���������������������������(�����

!������� ������������������������������)��� ���%� �������������� ��� !������+�

!����� �"� ���� ��� ��������� ��������(��� ���)� ���������+����������� ��� ��������

��������� ���(����=%4=$/)��

-�� �������� ��������6)��� ������������������������ �� ������$��'����������

��������� �� ������ ���������� ������������ �����������&�

��$�7�%/$�5���/7(��)�7�$5(��)��

������� ��/7� �� �"� ��� �������� ������ ����� !����� ��($%)/�� ����� ���� ���� ��

�������������� ""�� ��$5������ �������� ���������&�

$5�7�%/$�5�$%��7�$%��

�� �����������$%�����"� ��� ����������$5����������"���������������� ��������

�� %/$�� '����� $5�� �������� ��� ����� �������� �� $%��� ��� ���� � ��� ��

Page 140: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������������������������!������������������+�!����� �����,�����������

� ����� ����� ����������$%���

N�� ������� �"������ �������� ������� �������� ���� �������� �� ��� � ��� �� �� ����

������ ����!��� ��������"�������������������������������������

����� �� �2/�� ������ � �������� �� "� �� ���� � �� � �� � �� �� "� �� ���� �

� ������ � ��� "� �*����� ���� � �� 2)� ��� � �� �������� ���� � "� � ��� �

����������� ����������������� � ����� ���2)�������������������� �� ���"���2≡/#�

4�� ���� � �� ������ ��� ����� � ��� � �� �� /�2/�� ���� *��� ��� * ��� � ���� �

� ������ ������������� ������� �������������"�

2/��<��10�%��2/�<�0���

��� �� ��� ��� ������� ������'� ��� ���� � �������� � ���� � #� >�� ������� ���

���� ��������������=���� �����/�2/�������?��������������� ������ ���� �

* ����� �����#� 7� ���� � ��� �� ������� � ������ � ��� 0��� ��'� �����

�� ���'� ������� �� � �� ��������� ���� ��� � ��� * ����� � ��� �2/#� !�� � ����� ��

����� � ��� ��� � ���� � ������ ���� ���� ��� � ������ ��� �� ���� �� ����

�2/������������������������� ����0������������� ����� ������ ����

���� � �� ���� � ����� ����� ������������������ �� #�

H"�� ������������������������������������������%���������������� ��������

������������������� ����������������������������������������

������ ������� �� ����'�

?� ������� �� � ������ �� ������� ���� ����� �������� �� � ������� �� � ���*�

������� �������� �� �������� �� ������ �� �� ����� ����"���� � �������� ��� ����

!������ �� �� �� (������� ��� ������� ������� �������� ����"� ���� ��� �������� ��

!�������� ���� �������� �� ��� ���� � ��������� ������� �� ��������� ����� ����

����������������������������������������)*�������������������������(����������

����������������������������������������� ����������������)��������� ����

�� ������ �������� ���� ��� ���� ���$4� (���!���� �� �� �� 5� �����)�� ���$6�

( ����������� �� ��5������)��D��$4�(���!����������)�� ������������ �����������

�� � ���� �� �� ���� ���� ���� �R$B$JJ$� B?� �$�-D?�?JA"�� .��� ��� �� ��� ��������

����"������������������������������&�

AD��5�A7���7�D���� � .��5�:A7;�:D�;�

Page 141: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���� ������� :AD;� ��� ������������ ��� �9� �� �������&�AD�� �� ������ �� ���� !����

��������

#� �9� �� ��������� � �# � ��� � �� � (5� ������ ���� �� ����)� �� �� ���"�������� �� ��

�������������������:A7;�:D�;���������������������������.�*���������� ��O�����������

����������������������������������������(����H�����)��

���� �� ��������� H##HJJ$� BH��$� ?$=H� �$�-=H�� ��� ������� ���� ��������

� ������"������ ( ��� ��� ����������������������� ��� ����� �������������

������ .�)� �� ��� ����� �� �� �������� AD�� ����������� ����� �������� ��� ��������

�������� ����������������������A7���D���������������� ���������AD����� �9�

����������������� �� �������������������� �9�.������������� ����������"������

�� ��������������������������������������������� ����������� ����������

�� ��������������������������!�����������

����� �� ������� � ���� � ����������!�2�� ����������������� ���������'����

��� � ���� ���� �2��� ��� �� ��� � ��2���� ��� �����'����������� ���� ��������

������'����!�2������� �� ������� ������� �����$�������� ����!�2�#�

>� �������������������������

=���<� �����������������������<��������

�$/�(�)�7�%/$�(�)�5�%/�$6�(��)� (A)�

���%/�$6�� ����������(.��5�4�0�Q�23�>)��

?���������� ����������� ����������� �� ������$6���� ����������(.��5�0�Q�23�S)&�

���$6�5���/7��7���$65�

%/�$6�7��$65��5�/�%�$6��

����������������� ����������� �� ��������!�������� ����������� �� ���������

�+� ����������� ��������� �� �������������� ������������� �����+�� ������� �9�

����������������� �� �����$/���=$Q�� ����������%7� ���!� �������<������

������ �����$65�� ����!���������� �� %/�$6� ��� ������ ����� !���� �� �$/� (�� ��������

�"���������� �����������������(A)��������������$/����������������������������

�"����������������������

���� ����������� ����������3�2�3�0��I���������� �������� ����B-RH����� ����

�������������� �� ���������������/7�����/7�����B-RHTTA�J$JA�H�����������

�&�

Page 142: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����**�� ���# ������� ������� �� ��(%�$6)/� �� �� ��(%�$6)/� �� ���*� ������

� �������� �� �� ���������� �� J� ����� ��������� �$/� ���� �� !�������� ���

��� �����������$6������$6��

����**��#�����������������������$4����� ��������� ������ ����� ��� ������J��

�<��� ������� �����<� �������������,����������!� �������� ��������������/7�

����/7� ��� �� ������������ �������������&�

��(%�$6)/�7���($%)/� →� /����$6��7�/�%/$�

���$4�7�=�/�$6� →� ���$6��7�=�/�$4�

Page 143: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

OSSIDORIDUZIONI

�������������� ��

������ ������� ���� ����� ��� ���� ����� ���� ����� ���������� ���� ���� �������

����������������

�������������������������������� ������������������������� ������������������

��� ������� ����������������������������������� ��������� ������������� !"#$�%&�

$��&%'(&$�"������������������������)���������������������������������������

�� �� ������� &�� ��$�� ��� ������ ��������� ���� ����� ��� �������� ������� ���

)����*����� ����������� ������ ������ ���������� ��� ����� ��� �������� ����

)����*���� ��� ����� ���������� ��� ����� ������ �� �������� ���� ������ ����

�������� ���� ��� ������ � ��� ��������� � ��������� � ��� ������� �� �����

������������������+���������������������������������������*���������,�

�����������)��������������������������������� "�����-�

�����������������������������������������������������������������������������

���������������)���������������������������������������������������$.�

/��� �� ������� �������� ��������� ��������� �������� ������� �� �������� ��� �������

��������� ��� ���� � ��� ��������� ��������0�� &�� ����� ��,� ����� /��,� ������0�

��������� ��������� ������ ���*��)����� ��� ����� �������� )����� �� ����� ����

�����������*�������������������/ .0��

����������������������������������������������������������������������

����������������������-�

�-�1��������2����������������

��.-� �� ������ ��� ������ ���� �������� �������� �� �����

�������������������������2 3�4� .��

/�������������������������������������������0��

��$5-� �� ������ ���� �������� ���� ������� ������� ��

��������������������������-�2 5�4���.�

��$.-���������2������������������-�2 6�4���2�

N

HH

H

N

OH O

N

OH O

O

ammoniacaN = - 3

acido nitrosoN = + 3

acido nitricoN = + 5

Page 144: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�����������-�������������������������������������������)����)���������������

��������������&��������������������������������������������������������

��������������������7������������

������ �����-� $�� ���� ��� ������� ����� ������� ���� ������� ��������� ��

�*���������,�����������������89�)�������������������������������������

5�� ������������ ���������8����������������� ������� ������������ �������

�� �� �������� � �� ��� ������� ��� ����������� ����� ��� ��������� �:�� ����

��������� ����� �������� ���� ��� ���� �������� ��� ������� �� ����� ��,�

��������������������������)�����������������������

;����� �����-� ���� �������� ���� ������ ���� �������� ��� ������� �� ������ ���������

��� �"!�#"� ����� ��� ��������� �:� �� �� 5� ��������������� /����� �������

�������������������������0��

+������ �����-� ������������������ �����������������������������������

����������������� ������������������������)�����������������������������������

������������ �� ��� ���� �9� ��� ����� ����� ��� ��������� ���������� �������

��������� ���*��)����� ��� ����� �������� )����� �� ����� ���� ����������

�*�������)�����/�����0������������������������������ ��

&�����������)�������������������������������������������������������������

�������� ���� ����������� ���� ��� ���� ��� ��$.�� <�� ����� ���� ������ ���

����������������������������������������������/4��������������������������0����6-�

��)����������������.�������-�/ 5�=�.�4� >0����� ������/�:0�� >��:���=�4�6���

)����� ��� ����� ��� ��������� ����*���� �� �2�� ���� �*����� ������ ��$5�� ��� ���

������ / 5�=�50���:���=�4�6��������=�4��.��������������������������� ������ ���������

�������������������������������������?�@���������������������������������������

���������������������������������$����������,��������������������������

�������<�������������2�����������������������������������������������������

�2�������� ������������������������������������������ /������������� �����

��,�������0������*����������������� ��2������������������������� �� ���������

$�� <*����� ������ ��$5�� ������ ������ ���� �� ����� ��� ��������� �.-�

�����������.�����2���������������������������������$�/��)����������0��������

���������� ��������������������� ���������2� /�������� �������0� �5� /��������

����������������������0�4�.���������������/�����0��������������������.��

Page 145: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��� ���� ���������� �������

%������� ������� ���=�� �������� ��� ��������� �������������� �� �� ���������)���

����������������������������'�����.$��4�'�.�����5����5$�

:0�%��������������������������������������������������������������������)������

��������������A'�6�→�'�.������������������.�� 9����→��6�������������)�������:�� B�

50�C���������������������A'����������.9�5��.$������)�������������5�����������5B�

.0� C��������� ����������� A5�'�� �� >� �.$�� 4� 5�'�.�� �� .� �5���� ������������ >�� � �������

����������������������5���.9��������������>����������������������������B�

D0�C���������������������5$�A5�'����>��.$��4�5�'�.����.��5����>��5$B�

20�1������������������$���������������A>������������>����������-�����������������B�

����� ��������

&���� ���������������������� /�� ���������#"%$E0���� ����������������

���� ������ ��� ������ ����� ��� ���������� � ������ ����� �� ����������

/#&% (&$�"�� ��������� ���*'?+ &�;$� %&� "<";;#$�&0� �� �*����� �� �������

/$��&%'(&$�"�� ��������� ����� �"#%&;'� %&� "<";;#$�&0�� ���� �� ���� ����

����������� ����� ��������-� ���� �������� � ��� �� ���� ��� ���F� ;���� ��������

������ ��� ������� ���� ��� ������� ����� �� ����� ���������� )������ ���� ��� ��������

���� �� ��� ���������������� ������������� ��������� ����� ������ �� ��������

����� ������!�"��� #�$�� ������ ���"���!��� ���� �������%��!��"�������������

���&��� !� ����"��������'(�)!�"��� #���������"�������*����� �������� ��

������� �*��+�� ,� �� ����� ���&��� � �� � �����!� �� ���� �� ���&��&��!�

-���� -��� �!� � ����� *�� ����� ���� ���&��&��!� ����� �!� � �� �� ����� "���

��*������!�"���� ����"��"��������� ��

<�� ������� ���=� ���� ������� ��,� � ��� ������9� )������ �������

������ �� ���������� ��� �������� ���� ���� ������� ���������� ���� ����� ���

����������������������������������� �������������-�)����*������ ��������� �������

������� ��������� ��� ������ ��� �������� �� �������� ���������� �� ��������� ��

����������������� ������������������ ��������������)����� �������� �������

���������� ��� ������� ���=� ������������� ��� ������ �&<'�� ��� ���������

����� �*������� ���� �������� ������� ���������� ���� ������� ��� ������ ��������� ���

����� � ������ �� ��� ��� ������� ������� ���������� ��� ��������� �� �����

�����������������������������������/"<";;#$<&�&0��

Page 146: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

.���

� ������ ��� �������� ��� ��� ������� ��� �*������ ����������� �� ��������� ���

����������������9������7���������������������������7������������������-��

&�������������������������������������������������������������������� ������

���������������������������������������/�������������������������������0������

��������������������������������� ������ �������������������������������

�����)���������������������������������/��������������������������0��

'�)����������������������� )��������� ������������������������������ ���

�������������������������������������������������������������)����

&���������������������������������������������������������������������������

������������� ����������*�������������������<*��)����������������������7�������

��������������������������������������� ����������������������������

��,����������������������-�

<�� )�����7� ��� ��� ���� ������ �� ������� �������7� ��� ������� �������� ����

�*������� ���������� ���� �������� ��� �����7� ��� ������� ������ ���� �*����7� ������

��������� �� ����� ����� +������ ��� ������� ���7� ��� �������� ������� ��

�������������������������)�����+���������������������������������*��)������

���� ����������� ��� ������� ������������� �����G� ������ ��� �� ������� ���

�������9� ��� �� ����� ������ ���� ������� �� ������� ��� �������� �� �)���������

?��������������)������������������������������������������(���?����������?����

�������������������������������������(������)���������������������?��

���7������������������������ �

&�����7����������� � ������������ � � � ��

?���������������� � ��������"������ � � �������������� � � ��������

����� ������� ��

�������� �� ���� ���

������������������ ��

���� ��� ��������

���������

Page 147: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��� ��� ���������� ��� ���� ���������� ���� ��� �� �� �������������� ���� �������� ��

������� ������� �� �������� ��� (� �� ?��� +����� ������ ������ ��� ��������

�����-����������������������������(5��������������������������������������

����������������������� ������������������������ �� ��� �������������������� ����������

���� ����� ��������� ��� ���� �������� �� ����� �������� ����� �� ���������� ���

����������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������$. ��

���� � ����� ������ ����� ������� ���� ��������� H��� ��� ���� ��� ���

�����������������������������7����������������������������

&����������������������������������������������������������������������������

�� ���?���������������������������������������������������������������

����������9� ��� ����������� �������� ���� ������� �������� �� �� ���� �������

�!�����������(�→�(�����5�� ����������"#"����������������������������������

��������������������������������������������?������5�� �→�?�����������$"#"��<��

������� ����������� �� (� �� ?���� →� (��� �� ?��� �*������������� ��� ���� �����

�%%�����������������&�������������!��������������� �����%��������������

�����������%������������

&�����������∆H�����)������������������������������������������������������������

������������������������������&������������������������������������������������I��

�)������� ����� ������� ����������� ��� ���� ���� ��������� ��� ��������� ��������� ��

e

Zn++

Zn++

Zn+

+

Zn++

Zn+

+

Cu+

+

Cu++

Zn++

Zn++

Zn++

Zn++

Zn++

Cu++

Cu++

ANODO CATODO

Page 148: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������/?0������������������ �����������������������������������������/10���������

��������������-�

∆∆∆∆G = - nF∆∆∆∆E (1)

��)������ ����������������8������������������'�����(�� ���������������������

���������� ����������� ���� ������� ��� ��� ���� ��� �������� �� ��� ������

�����������������������������������������������������������'�����-�

:�>�J�:6 :K�?L��������=�>�65.�=�:65.��������L���4�K>D:>�?L���∼�K>266�?��� :�

� ����������� ��� ����� ��� ���� ��� �������� �� ���� �� )����� 8� ����������� ���

)�����7�����������������������������&�����������������������������������������

�����������������������������������������������∆H�M�6��

&�� ������ ������� ���� ��������� ������������� ��� �� ����������� � ��

����������������������-���������,�������������������∆"������ �����))��������

������������������������������<�������������"$*�+�� ��,$��#�-#�#��-�#.+�"�*�

�� ��� ����� �����%�� ��� ������ ��� ���������� ��������� �� ���� /10�� ��������� �$<$� '�

�"!&#"'(&$�&�%&�#&% (&$�"����������������������/�����/������0����������������1���/�

20�� ��������� ������� �� ���� ����������� ���� �� )����� ���� ��������� �����

��������34�4�5�→→→→�6�37�������������������)������"#�%"8&�&(&$�"��������8����

&���������*�)������9/:�������������������,�������������������������,����

������������∆"N�/����������������������������������������������������������

���������0� �� ������9� �� ������ ������� ���� ��������� ;� � ��� ��� ���������

������%��<���=� ������������>�������� ��)��������+�������������������������� ���

������ ���� ��������� �������� ���� ���������� ��� ����� �� ���� ���7� ������� ���

����������=�������������������������������

'���������������������∆"N�������������������?�5�������(5���������������������

6�.D� 1� �� � 6�O>� 1��+����� ��������� ����� ��� ��������� ��� ����� ������� �������

���������������������������)�������������������*��������������������-�

Page 149: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

A���� �� ��� ��� ������� ��� �� ���*� �� � � ���"���� �� �� "���� �����

��������!� ��-� �� �� ������� ���$� ������������ �� ����� ���� � /%01� 2� 3��!�

��$�"%�4!��"������-�����+�$�� ������*���� �"�'%�)2�3����)!���� �����������'���

&�������� ��������)� �� � � �������� ����� ����� .�!� � �� ��+�� ���� "��� ���

�� ���� ����*��������� ���� � ����*��B�

&� )����� ���� ��� ������� ��� �� ��������� ��� �������� �������� ���� �����

�����������*���������� �����-�)����� �������������������� ��� ��������� ���7�

�*������� ������ ��� ����������� ��� ���� ���7� �*��-� (� ��� ������� ∆"N� ����

)������ ������� ��� ������ ������ ���� ��� ��� ��������������� ��������������

�������� /�� )����� ���� 6� 10� �� )����� ������ ����������� ��� ��������-�

)����*������ �� ������� ��� ��������� ������ �������� �������� ��� ���� /��� ���

��������(5��→� (����∆"N� 4� �6�O>�1�� �*���������(�→� (5�� ���∆"N�4���6�O>�109�

)����� ���� ��� ����� ��@� ���������∆"N� 4� 6� �6�O>� 1� 4� �� 6�O>�1� P� 6�� <������� ������

���������������������������

���������������������������������������������������������������������-�

Caso 2: H2 (g) + Cu2+

= 2 H+

+ Cu

elettroni

Zn++

Zn++

Zn+

+

Zn++

Zn+

H+

ANODO CATODO

Pt

Cu++

Cu++

Cu++ H

+

ANODOCATODO

Pt

H+

H+

H+

H+

elettroni

Caso 1: Zn + 2 H+

= Zn2+

+ H2 (g)

H2

H2

Page 150: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

&� )����� ���� ��� ����� ��� ��������� ��� �������� �������� �� )����� ����������

������� �� �������� �������� ���*�����-� ��� ������7� ������ ����� �� ������� �������� ��

)������������������� ��� ����������������)������ ������ ������������� ���������

�*��������������������)������������������������������������6�.D�1��P�6��

+������ ����������� ���������������������������������������� ��������)������

�����������������������������,�������������������������������*���������

)������ ���� ��� ��� ��������� ��� �������� ��,� ����� /��,� ������0�� ��;?� ���

����������&��������%��������������������������������9�&�4���:��%!����

������%���

;����)�������������������������������������������������������������

�������7� ��� ������� ���=� ���� )������ ��� ������� ���� ��������� %��� ����

����������������������������������������������������������������-������������

������������������������*����������)����������)�������������������������������

������������������������������������������������:9��������(5���������

�����������������������������������������������9�������������)�����

���� � ��� ������ ����� ���������� �����G� ���� �������� � ������������� ��

�������� �����������������������*������������������������������������������

����� ��� ������� $����� �� ������� ��� ��������� ��� ��������� ��������� �����%��

%������������������������������6� ����������������)������������������������

� ��� ����� ���� �� ������ ���� ����� ���������� ���������� ��� ������� ����

����� ��� �������� ���� ��� ������� ������� �����G�� ��� ��� ����� �� ������ ��

������������������������������������������������)�����������������������

������� �������� ��� ������ ������ ��)��� ����������� ������ ���� ��� ����� ���

������� &��������� �� ����������������� ������� � ������������ ������ �����9�

)������,�������������������������������������������,��������������� ������

����������*����������!����������������������������������������������

�����������*������������������������7���������������������7�2�4�"7�9�:�4�7�37"���7�

274�4�@�"35�������G������������������������������*������"7�9�:�4�7�37"���@�"35�

���∆"N�4���6�D6�19�)�������� ����������������������������� ��������P�6�D6�1�

������� ����� ������� ��� ������ ����*������ ����*����� �� ��� :D� /�������0��

+����� ��������� ���� �� ������� �������� �*������ /�� 6�36�10� ��������������� ���

�����/��6�.D�10����������� &�����������,������������������������������������������

Page 151: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�����������������������*�������7�������������������������������������������

�*��/∆"N�4���:�2�10��

5����**������� ��

8���� ��� �� ������� ��� ������� ���=� �� ������� ��������� ����� �� ���� ���

���������� ������ ��� �� ������� �� :� !� �� ��� �������� ��������� ����

�������������������:����9���)�������������∆HN�4� �8∆"N������������

/����� ")�������0�∆HN�4� #;��Q����)������������� ������������������� 8∆"N�4�

#;�Q��������� �Q�4�/8�L�#;0�∆"N��%��������������������������;�4�52N?�/5K3�Q0��

���� #� 4� 3�.:� I� �� :� Q :�� ���� 8� 4� K>266� ?� 1� �� :� �� ���� 5�.6.� �� ��� ������� ���

�������� ���� �������� �������� /�0� �� �������� ��������� /��0�� ��� ��������

������-�

∆∆∆∆*A���98�8BC�D��:�����E�

���4�����������������&�)���������������������������������������������

����������������Q�����)������������������������=���52N?��

1������������� ��� �������������� ���)�������������������� �����������

�������������������)������ ��������� &�)��������� �*������� ����������� �����������

��,�∆HN����∆H�����������∆H�4�∆HN���#;�+�/�����")�������0�����������∆H���∆HN�

��)����*�������������������������-� 8∆"�4� 8∆"N���#;�+�����������������/ 80��7�

∆∆∆∆*���∆∆∆∆*A�5�9-$D�':���F�

���������� ���� ������� ���� ������� ������ �� 8�� #� �� ;� �� ������� ��� ������� ���

�������������������������������������������������-�

∆∆∆∆*���∆∆∆∆*A�5�98�8BCD�:����F� � *GG*�#���*-�,$�

���+���������������)�����������������/�����")�������0��

6��"����������������������� ���*�� �����7�"� �� ��� ���+���� �������

���')�0�8��0'�-)�2����0'�-)�0�8��')���/���01�2�4!39�����/8��01�2�4!:;����

∆6�2�∆6<�(�'4!49=>�)���*�/���01�>�/8��01�2�'(4!??�0�4!�;)�(�4!49=>����*�'4!39>4!:;)�2�(4!3?�@�

�"��������� ��� ��� �����'∆6<�2�(�4!3:�@)��������� �� ������� ��� � ������

$��� ����+����!��� ���∆6�A�∆6<!���� � �$����� -���"� �� ������"��+����

Page 152: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

∆6�A�∆6<!�"��� #�/���01�B�/8��01�'5�**������� ����������C$�"D����*� ���� ��

"�������)��

"*� �������������� ��������� ��� ��������� A?5�B� L� A8�5�B� ��� )�����)������ �������

������� ���������� ���� ������-�∆"� 4� 6�)����∆"N� 4� 6�62KL5� ��� A?5�B� L�

A8�5�B������������ ������� ���A?5�B�L� A8�5�B�4� �2�D5������A?5�B�L� A8�5�B�4D�=�:6 >�����

A8�5�B� 4� :�!�� ��� �������������� ����������� A?5�B� M�D� =� :6 >�!������ ����*��

��������� ������� ?��� ��� ������ ��� ������ ��� ∆"N� �� ����������� ���

����������� ∆"�� ������ ��� ��������� ������ ����� ���������� �� ��� �����

���������������������

1�������������������������∆"��������������-�)�������������������������������

�������������������������������������������$� ��"�����-�

5������5�� �4��5���������������������������������������������������������∆"N�4�6�1��

+����� ������ ��� ��������� ��� ���������� �� ��� 4� 6�� ���� A��B� 4� :� !� /�������

�������0��1������������� ��� ��������������� ������� ������������O�� ������

���������������������������-�∆"�4�6� �6�62KL5�����/�50�L�A��B5��������/�50�4�:�������

���4�O��∆"�4� �6�62KL5����:L/:6 O05�4� �6�62KL5����/:6:D0�4�58�@/H����M�6���)�������

�������������� ���������������������� ��������������������)����� ���

����������������������

��������������������������������O���������������5��5$���5�� �4��5���5�$� ������

�� ��������������������������/��� ������������*�����������$���:������0������

�������� ������ /���� )����*������� �������� �� ���� ������� $� �� ��� �������

�������� ������������� :D�� ���� A$� B� 4� :�!0�� ����)������ �������∆"N� 4� �

6�3.19� ��� ���������∆"������O������ �������������������)���������������������

��������������������������������������������������

�2�"-$��$*I� �� �"$*�+�� �� -*#"J� ,"�"� G-��#*++*� ��$*�,��*�� F.��#�� �"��

#��*�#"�"�#� ��2�,,�K�����������������������������?�5����5�� �4�?������6�.D�

1���������������������������5�?�5����D�� �4�5�?��"*��"!�#"���6�.D�1��

5�� ����� �� ���� ��E0� �� ��!� &�� ����� "��� "���**���� �� ������ �� ������� �

���&��!�$��

����E0�0�E�����2�E����0�0������

�����"��� ������� �����$���"���∆6<�2�∆6<����0�∆6<���2�0�3!93�0��!;F�@�2�?!EF�@���

������� ������ ���������� ������������������������������������

Page 153: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

.������� �� ����� ��

�������������������������� ������ ��� ������������������������� �*��������������

��������������� ����������∆H�M�6�� &����������� �����������������������

��������� ��������� ��� ����� ��� ���� ����� ������� ���� ������ �������������� ������

�������������������������������������������������������������

�������������������� ������� ��)������ ������ ��������� �� ���� �� ���� ������������

���� ������� ������ ������� ������������ ����� �� ���������� ��������� ������

��������������∆"N�4�6�/∆"N=�4� �∆"N���0���∆"���������������������� 6�62KL5����+��

<����������������7��7�����A(��B��������������)����������������������������

�R��������� ������7� �7� ���� A(��B� �� ������ �� ����� )����� ���������� <��

������� ��� ������ /4�����������*�)�������0�)���� �������������������������

�����������������

∆"�4�/ �6�O>���6�O>0� �6�62KL5����/:6 D�L�:0�4�6�62KL5�D�4�6�::3�1�

'��*������� ���� �������� �*�� ��� ��������� ��� ���������� ������ �� ���

��������� ����������-������@� �*����������� ��������������M�:���� ��� ���

)�����M�6-�������������������������/ 0�)��������������������������������

��� ∆"�� ?��� ��� ������ ����������� ����� ��� )����� ���� ��� �� ∆"� ������

���������������������������������������������-� ����������������������������

���������������������������������������������������������������������

<�� ����� ��� ���������� ������� ������ ���������� ������ ��� ��� �� ������

�3�����������G������������������������������������������

Zn++

Zn++

Zn+

+

Zn++

Zn+ Zn

++

ANODO CATODO

elettroni

[Zn++

] = 10-4

M [Zn++

] = 1 M

Page 154: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

.��������&��&����

;���������� �*������� �������� ���� ������������ �� ������� ���������� �������

������������������������������������������/����������������������0��������

����� ����������� ����*����� ���� .2S�� �� ����� ��,� ����� ��� ���� ������� �� ���

�������������������������������������� ���������������������������������������

��� ��������� ��� ��� ������ ���� ���� ��� ��������� �� ��� ������� ���

������������/$5�����������������������������������������0��<����������-�

(Red) O2 + 2 H2O + 4 e-= 4 OH

-5 O2 + 20 H

++ 20 e

-= 10 H2O

(Ox) 2 H2 + 4 OH-= 4 H2O + 4 e

-C3H8 + 6 H2O = 3 CO2 + 20 H

++ 20 e

-

(Redox) O2 + 2 H2 = 2 H2O C3H8 + 5 O2 = 3 CO2 + 4 H2O

��������������� ���� ��� ��������� ����*������ �� ���� ������ <*���������� ���

)������ ����� ���� ��������� ��� O6S�� &������ ����� ���� ������ ��� ��������

����*�)������������G���������������������������$=���?$���

�������������������������������������������������������������������������7�

��)������ ������������� ����������� /��)�������� )������������0�� �*������

�����������������������������)�����7�����������������������������'����

�*����� �� ������������� ����*:S�� ���� )���������� �5� ��� ������������� ���

����������������*��)����������������������������/����0�����)��������������

�����������������������������������������������������������������������������

������+������*�������$��"*��������������������������%�����������-�

�����������������������7���������������������������������������������������

��������������*������������������������� ��������������*�������

��� ������� ���������� /���� ��� ������ ������� ��� ������� ������ ��� ������0� ����

T������������U�)��������������������������5�������������������������������

��������������������������������������������������7��<*������T������U��������

��)�����������������������*����������7����������������������������������

�����������������)�����-�����������������������������������������

������� ���� ���� ����*������ ���� ����������� �*�)������� ����� �����

�����������������������������������������������������������������������

Page 155: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

CORROSIONE DEI METALLI

��������������� ��� ������������������������������������������������������ ���

��������������������������������������������������������������������������������

������� ��� ������ ����� ��� ��������� �������� ������� ������������� ��!����� �������

���������"� �������������� ������������������� #�� �������"� ����"������"�����$� ����������

�������%����� ������������ ������ �������� �� ������"� �������� ��������������

���������� ������ ��������&� ������������ ��� ��������� ������ ���������������������� '��

���%���������������������(�

)�→�)�*�*����+� � � � ������%�����

,�*�,�-,�*�.��+�→�.�-+� � � ����%�����

��!��)�/��������������������"�������������������������������������0������∆��1�2�

����������������������������3"�����������������4��!!�������������������������������

���� ��������� ��������� �������� ��������"� ��� �����"� �� �������� ���� ����"� ��� �����������"�

��������������������%%��������������������%�����

�������%���������������������%��������������������5�#,6-+$�!����2".27������-�7.�#���

�����������������%�������������"�������������������%�����������������������-+"�/�

8-+9� :� 7� )$�� ;��� ������� ��� �����%����� �� �-� <� �������� ���������� ��� ��%����� ���

������(�

∆��:�2".27���+�#2"2=>�6�.$� ����#72+<$.�:�2"?,���1�∆�5�� ������"������������������%��������

�����"� ������ ��@� ������� /� ��� �-"� ����������� ��!������ /� ��� ���%����"� ������� ���

��������� -+� /� ��������� ��� ���������%����� ���������� ;��� ��� ������� ����!�"� ���

���%�����/�������������������!�������������%����������"���!�����4���4��!��������"�

������∆��/���!���!���"�������������%�����

,�-A*�*�,��+�→�-,�*�,�-,� � ∆�5�:�2������-�2��������!��%�����

;��� ���������%��������-�<�∆��:�2�+�#2"2=>�6�,$�����7�6�#72+<$,�:�+�2".,���B�∆�5(�������

������ ��������� /� ������ ��@� ��!������ ������ ��@� ��� �-� /� �������0������ ���%�����

#����%��������-*$�/�C��)D �E) E)��C���������!������������������������%��������

,"�������-���������4����������@�!�������

��������������������%��������������"�����������%���������3����������!������(�

,�F���*��,��*��.�-A*��→��G�-,��*��,�F�,*� � ∆�5�:�*�7"G?���

F���*��,�-A*��→��,�-,��*��-,��*��F�,*� � � ∆�5�:�*�2"..���

Page 156: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���� ������� ���������� /� ��� ������ ��� ���������� ������ �� �������� ��� ���� �����%����� ���

����%����� /� ����� ������!�� ���� ��������� �� �����������"� �� �-� 2� #:� ��� �����%�����

��������$� ��� �������� ��������"� ������ ��� �����%�� ��� ��������"� ������ �� �������� ����

�����%������������%�����������!���

H��� ���������� ��������� �����������%����� ��� ���������� ������ ����%������ '�� ������ ���

F�����I� ������ ��� ����%����� ��� ������&� ��� �������� �������� ���� ����������&� ���

����������

��#E$���#�$�:���#�����+6���$�F�#�6�����+$��

'�� ����������� ��4� ������� ����� �� �� ����������J� ������������ ����� /� ��� �������

������ ��@� �������"� ������� ��4� ���!������ ��� ��������������� ��� ���� ����������

����������������������������!����������!�������������������%����������������������

���������������!����������

���������������������������������������������������������%%�%�����������������������

��������������� �

������ ��������������������!����� ���������������� ���� ������D�������� ��������������

�����������%���������3���!����"������������������������������%����������%����(�����������

���������������������������%������������!����� �������������%������������������

��������������������������!�����������%�����������������# ��������"����!�������������&�

�����������������������������������������$"� ������!���&� �������� �� ����� ������

������������������� �������������������� ����"������������������������������������

�������%����������������

��#�$�

)�#�����+

Cu+

Fe

H2O

Fe2+

Fe2+Fe

2+

Fe2+

O2O2

�������������������� �����������������%%����

Page 157: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������� ��������������"�����������������������/����������������������������∆�5�#F�,*6F�$�:�+�

2"..��"��������∆�5� #�,*6�$�:�*�2"A.��J���� ��"���/���@�����������������������F��������

���������������������F��!��������C����� ���������������!������������� ������������&�������

����%��������� ��������������!����������������������������������������F�"����������������

��� ������� �������� �� ���� �������� /� ������ ��� ��������� ���������� ��� F�"� ��������������

��������%����J������������������"� ��������%������������� �����������������������������������

����������������� ��������'������������������������������������������%����������������F�,*"�

������� ��� �������!�������������������!��������������������������!�����������F��� �� �����

������������������������������������������������������������� �������������������

������������������������������������� ��� ��� �������!� ��� � �������"��"�������#���

�"���������$��"�������!�

�����������������%�������������%���!�

������ ������������������%��������,�����/����������������������������������������������

�� ��������� ���������� %�����������%�������!����"��� ��� ����������������������� ���������

������ ������ ����������� ���!������� D�� ������(� ���� ���� ������ �������� ��������� ���

���������������� ��"����K���������%%�����(�

����������������������������������

������������������������������������������������������������������������������

���� %���� �� ��!����� 8,9�� �� !������ ���∆�� ���� ������ ����� ��� ��4� ������������������� ���

�����������������0��������������������4��!���"�����������"��������������������������������

������ ���� ����� �� ��� ��� ������ ���� ��"� �� ���� ��������� ������� ��"� ������ %����

�������������������������������� ��J�������"���������%�������������������������"� ������

�����!������� ������ �� ��!����� �����������&� ��� ����� ;�@� �����������"� ��� ��������� ���

�����!�����%�����������������������������������������������������������������%���������

��������������!�����������������#���������������������$��

ANODO CATODO

O2

H2O

Page 158: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

'�� ������� ����� ��������� ��� ���������� ��� ����%����� ��� ����� F�,*� #������%����$"� ������

��������� ������ %���� �������"� �� ������ ���������%����� ��� ��������� #������ ���

������%����(� ���� !����� ���������� ����������� ��������"� ������!�� ��� ������ ��������� ����

�����������/������� �����$"�������� ��� ������� ������ ��������� �����!�����������������������

������������������ %������������!����� ��������������"��������������������%��������

,�� 8�����%������ ��� ���������� ���� ����� ��� ����%������ &����� ������ ����� ����

��� ��� '�� ��� ���� � (����� '�� ��� (����9� ������ ����������� ������� �!!������� ���� ���

������������������%��������� �������������%����"�����������������������%����"���������%��

���,"��!!������������������%����"�����������������������������������������!��������%������!��

������!����@���������"���������������&�������������%����������������������������������������

������%%���"� ������ ��@� �������"� ������ ��� ������%������ '�� �������"� F�#-$A"� ��� ���������

������������������������%����"� �&���!���������������� �����-+"���������������� ����%��������

,"����������������������������������������������

��������

'�� �������� /� ���� �������� ����������� ��� ������� �� ���������"� !���������� ������"�

���!������������ ��� F�A*"� ���� ��� ������ ����������� ���� ������%����� ��� F�,*"� ��� ������

������������������%������'�������4����������������������������������F��•�F�,A�•�3�-,��

'��������������������������������������"����� ������������������"������������������'������

���������%����"���� �������������������"��������������������������������������� ��������

���������%����(�

,�F��*�,�*�,�-,�:�,�F�#-$,�↓�

�� �������� �������� ����� -+� ������ ����%����"� ����������� ��@� �����"� ��� ���� ��!������� ���

����������"���������/�!������D������������������������������������������������������������"���

�������������"� ���� ������ ������ �������� ��� ����������� ������������ ���� ������������

������ ����������� #!���� ;����!�%����"� ��@� �!����$� ������� ���� ��� ������ ������ �������

��������!���E�%�"���������������������������������F��A�#����������"��������������������!��

/���������"���������%����������������������������������������������������!�����������%�����

��������$"� /� ��������"L� �� ��������������� ������������� ��� ������������������������

�����"�����������@����!����������������������%����������������/������������������������� ��

� !� ������ ������� ��������� ��� ������ ���� �������� ��� ���� ���!����(� ������ /�

���������������� �������� ��� ����� ����� ����������������� ���� ������ ���� ���������%%��

�����������������%�����������������������������������!�������������

Page 159: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

+una sostanza igroscopica dà luogo a condensazione dell’umidità atmosferica anche per umidità relativa <

100%. Il valore di umidità atmosferica relativa (vedi Equilibri eterogenei) a cui si osserva condensazione per laruggine è ~ 70%, mentre per FeCl3 è ~ 50%.

&����%��������� ���������� ����������

a) &����%�����

��� ����� �������� ���"� ���� �!����� �����%����� ��� ����%����� ����������� ������!�"�

���������� ����� ����������� ������������� 0������ �������������� ��� ��!�� �����

�����%����� ��� ���� ������� ��� ��������� ��� ����������� ���� ��������� ������ ����������� ����

�������� #��� ������� ��� ������� ��� ������$J� ������ ������� ��� ������ ��� ��������%����� ����

�������� /� ��������%�� ������� ��� �!���� ���������%����� ��� ����� )�*� �� -+� ����� ���

��������� ��� ��������� ��� ���������&� ��� )#-$��� '�� ������� ��� ������� ���� ��� ������

��!�������� ��������� �� ��������� ����� ����������(� ��� ���� ����� ������������ ������%�����

!���������������������������������������������!!�������!������&���������������������

;�������������������������������!�������������������� �������������������������%����"�

����������������� �������������� ���� �������"���������� ���������� #�����������"������

���������"� �� ����� ��� ������ ��������$� �� ��������� ��� ���������&� �������"� ����

������ ������������������� ������"� ���������������!�������!��������������������������

��������������������"� ���� ������� �� ����������)������� ��������������� ��� ���������

�����������!�%���������"�����������"�E��#������������������E�,A"��������&�!��������

�������������������������������������������$"�M�"��"��������� '�F���"���������

�������������������������������������#!�����������$�� �� ����������"�E����4��������

���������� ���������%��������������������� �������"����������!������"������"�������������

�����������������������%������������+�7"GG����)���������������� ������������������������

!���������������������������������������%%%����"� �������E��!���������������������

��� ���� ������ �������������� �� ��� ������� ��� ������� �����!����� !����� ������ �����������

������������������������������"���%�����������������������������������������)�����

������ ��� �������� ��� �������� ����������� ������ ����������� ������������ �������������

���� ����������� ��� ��������������!����� #���� %��������$���/����4���� ���������������

����������%%�(� ��� �������� ������ ���� ��� ������������������ ����� ��� ������ ��� "#� ���

��������� $%&�'"� ��� ������� ���� ������� ��� ������ ��������� 0������ /� ������

�������������������������������������������/��������"� ����������������������������

�������������������&�#����������� �����������"����������$J��� �����������"�������������

���%����������� ����������������������� ������������!�������������������� �����������

Page 160: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������!��� D���� ���� ��� ��� �������������� ��� �����������"� ��������� �� ���������

���� �����������"� ��� ������� ������� �� ����������� ����� ���� ��� ��������� ������

��������������!������� ��� �������������%������������/� ������������������ /� ������ ���

�����������"���������������������������������������"�������������%���������������������

��������"� ������� ��� /� ������ ������������ ��� ��� !�������� ��� ����������� !������ ��

������%%���� ���� ������ ��������"� �� ��4� ��������� ��� ������ ;��� ������ ����!�"� ���

�����%%����� ������ ����������� ��@� ����������� ����� ����������� ����� ������ ��� ��������

����������%�������#∆�5�F�,*6F��:�+�2"..�J�∆�5�M�,*6M��+2"<G�$"�����������������#������

��������"� ∆�5� ��,*6��� +� 2"7=�$� ��� ���� ���� ����� ������������ ���� ��������(� �����������

�������� ������ ����������� /� ���!�� ��� ��������� �� ��������� ������%�� ���������� ����

��������������������������������������������

&����%����� ���� �

N�� ����� ��� ����������� ���������� ����������"� ������� ������ ������ ������"� �����

��������"� ����%����� �� ������ ��� ��!�"� ������ ����������� /� ������ ��� ����������� ��� ���

������� ��� �������� ������������ ���� ������ ��� �����"� ������������"� �� ��������

��������� ��� ���������� ��� ������������ 0�����"� ���� /� ��� ������� ��� �����%����� ��@�

����������� ��� ������ ����"� ��� ��4� �����%%���� �� ����������� ���� ���%����� ����3�

���������� #�������� ������������ /� ����������� ������� ��� ����������� ����� ������� ���

������ ��� ����������"� ��� ���� )�$� �� ��������� ��� ��������� �������������� #������

�������������������������� ����������� ����������������� ���������������������� ��������

���������%%��������������������������������������"������������������������"����������

�������� C�"� ���� ����� ��� ��������� ���������������� �������������"������ ���� ��$�� ���

������� ���� ��� ���������� /� ��� ��������� ��������� ��������"� ��� ���"� !������������ ��

�����������������!�����������������������������������������������������!������������/�

������������������������

�$������������������������������/���������������� ������������������

�$������������������������������/���@����������� ������������������

Page 161: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

http://www.npl.co.uk/ncs/schools/slides/23_cathodic_protection_sacrificial_anode.jpg

��� ��������

'�������%���������������������������4������%%������������������!��������������������������

���� �E�� ��E� F � E� ������� ���� ������� ���������"� ����������� ��� !������"� ��������"�

�������������������������������������@��������#���"��������"�����$"����������������

���� �E�� ��E� - ) E"� ������ ������ ��� ��� ��������� ����3� ���������� #����$"� ���� /�

����������������������������������!��������������������������������������������������

�����%������������������������ ����������������������������������"������������������

����3� ���� ���������� #�����������$"� ����/� ��� ����� �����������%����� ��������������������

����������������������������������������������������"�������%������������������������������

��������� ���� !���� �� ���� ������� ��������� ����������� ������������ ��� ��������� ���

������������

Page 162: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������

���������������������� �������������� ��������� � �������� ������� �� � �����������

� �� ����� � � ������� � �������� ��� ���� � �������� � ��� ����������� ��� ���� �� � � �

������� � ������� � �� ������ � ���� � ������� �� ����� � � ���� � ����� � � ��� ����

������� ������ � ���������� ��� ��� ���� ����� ��������� ������� � ����������� �� ��

� �� ���� ����� ���� ����� � ��������� ����� �� � �������� ����� � � ����� ����� �

��������!�� ���"������������� ����� �� ����� �������������� ����� �������� ����

�������� ������� ����� �������������� ������ ������������ ���� ��� ����������������

���� ������ �� ��������#�������� ������������ ������������� ����$�� � � ��������

������� %����������#�������� ������ � � ����"� ������� ������������$��� � ���������

����������� %���

&�������� ���� ���� � ������������������������ �� ���� ������� �� ���� ���

���� ��� ���������� �� ���'�� �$��������������"��� ����������� � ��������� ����� �

���������� � ��� ����"������� �� �������������%��� ��� ���� ����� ���� �������������

������ ������� ��������� �������� ������� � ��������� ����� �$������� �������%(�

� ���� � ��������� ������ �� �� ��� ��������� � ���� �� �� ��� � �������� ������� ���

� �� ������ �� � � ������� ���� ��� �� ���� ���� ����� � ����� � ������ �� �� �� �

� ����� �� ��� ������ ����� � ����� � ��� ����� ������� ��� � � ����� ���� ������ ���

��� � ��������� ����� ��� � ����������������� �������������������� �� ���� ���� ��

)���� ����� ��� ��� � ���� �� ��� ����� � ���������� � ��� ���� � ����� ������

� ����� ����� � ����������� ����� � ���$∆�%����������� � ����������������� �� � �

���� � �������� ���� � ������������

) ����������� � � ����� � ���������������� � ��� �� ��� ����������� �� �������� ����

����� �� ��������� �� �� �������� ���� ����������� ����� � ��� ���� �������� ���

������������������������������� ������� � ������ ������ ����� ��� � ������ ��

��� ��� � $*� ���� ��� ����� � � ��� � ������%�� � ����� ���� ������ �������� � ����

� �� ������������� ����� ����������� ��� �� �� ���� ����� ��

e

+ ANODO

OSSIDAZIONI

- CATODO

RIDUZIONI Cl- Na+

Page 163: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�������� ���� � ����������������������������� �������� ����� ��� ����������������

������ ���������� ��� ��� � ���� �� ��� ����� �� ��� � ������ $��� !+,'-'%� ��� �������

� ������� �� ��� ���.�� ������ ����� ����������������� � ��������� ��� �������������

��� � � �������������� ���� � �������� ��� ������� ��������� �� �� � � ��+/'-'��0 ��

����������� � � ������������ ���� ������ � ������ �� �� ����������������������������

��� ��� ��������� ���� �������� � �������� ��������� � � �� ���� � ��� � ���

����������������������������!��� ���������������������������� � �������������

��� �� ����!����� ������������ ���������� �������������� ������ ��� �"�� ���� ����

�������� +�������� ��� � ���� ���� ��� � � ��#� �� �� �� �������� ���� ��� � ������

� ����"�� ������ �� � ������#������ ��������� ����������� ��

+� � ������ ����� ���� �� �� � ���� � ���� � ����������� ���� �� � ����� ���� ����

�������� ����� � �� ����������!�11��� ������+�1��) ������������� ����� �� �� ��������

� ������������� ���������������� ���������������(���������������� ����������������

������� ���������� ������ �� �1�2�34�5�� ��!�11�1�6� �→�!�� �12�72�5�� ��+�1�1�� �

→�+�������� ������������� ����������� � ������ �������#������ ��-�� � �������� �"�

��� ����� ������������������ ���������������� ��������+�1�����"������������������ ��

5��� ������� � �� ��� ���������������� �� ���� ����� ���� ������ � ������������

�������� ������� �� �� �� ���� !"��!� �����

���������������� ����

��������������� � �������������������������� ��������� ����� �

������������ �!��"� �� �!� �

������#�$ ����� �%� ������������ &�'�(�)*�"�+���#��,*���'����-�"� .���)�/0�

��������������� � �1���������������1������� ��������� ����� �

������ ��� ������ �����(�

������#�$ ����� �%� ������������ &�'�(�,*2"�+���#��)!*���'����-��(.���)�/0�

8� ���������������� ������ � �������� ��� ���������������������$�������9�2���

:4�� �� � ����� �� � � ���� � ����� � ���������� 91� ����� � '9;%� ��� ���������

�������� � ����� � ������ ����� �� �� � ��� ���� ���� ����� � ����� � ���� ��� � ���� ��

��� ����� � � ���� � �� � ���� ��<�� ���� �� ��� ���� ��������� � ����� ������� ����

���������� ��� � �� ∆∆∆∆�� ���������� ���#� ������� $� %�� ��� ������#� ������� �� �����

��������������������������

���� ������������ ����������� ������������ ���� ����� ����!�/�,�!+� ������ ������ �

����������� ����������� �� ����� ���� �� ���#���������������������� �� �� ����

Page 164: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

� �� ����� � � ������� ���� ����� �� � ��� ��������� ��� ������ ��������� ��� � � ��� �� ���

���� ����� � � ������������������������ �� �������� �� ��������������� ������� �������

������� �� ������������� ���)'5=+,�/)�'/��� ��� ���������������� �� ����� ��

��� � ��� � ���� ���� ���� �������� �� ������ ���������� �������� � ���� �������� ����

��� ���� � ������ ��� ����� � ��� � ������ ����������������� �� ��� �������������������

�������� ������ ��� ����� � � �������� �� ������� � ������ ���� �� � � ����������� �� �

���������������������������������∆����� ������

8� ������ � ���������������� ������������� ���� � ������ ������������ ���!�6���� �

��� �� � ���������� ���� ���� ����� �������� �� '6�� �� �� ����� ��� � ������ �� ����

���������� �� ��������������� ����� ��<����� ��������<����������� ����� ������������

�������� � � �

������������� ����������������� ���� ����������� ������ ���� � ������������������������ ��

����� � ������ � ��� ����� ����������� -���� �� � � ��� ��� ������ ���� ����� �� � ����

���� ���� � ��� �������� � �� ������� � �������� �� � ��� ������� � �� ������ ����� �

�� ������� � ���� � ������� � �� �������� � ������ �������� ��� ���� �� ��� � ������ ���

����������������� ���� ������"������� �� ��

)�� ���"� ������� ���������� ��� �����>�� �� $� ��0�� %���� � ��� ������"��� �������

������������������������������� �����������:���*�?@4?2�!�� ��;:��0 ����� � � ������

��������������� �������� ���� � � ��������������������� � ���� �� ������ � �������

������ ����������� �� ������������� ������������� �������� �� �����������$ ���� ��

����� ������ �� ��������!�11���!��� ������6�� ������ � ������%��

8����� ��� �������� ���� ���� ��*� � ���� �� � ������� � � ����� � � �� � �� � �� ���������

��������� ������������������ ��� � � ������ �� ��� �� �� � ������������ ����� ���

����� �� �������������

� ���������������� ������*����;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;�

0 �� ��� � � � ��� � ����� ��� �� ���� ��������� ��� ����� ������ ������� � ����������� � ���

� ������ ���� �� ����������������� �� ���� � ��������������� ������

5����������� �� ��� ��� � ����� �� ������ ������� ���������� ����������

&��'�(� � '��)���

carica fluita (C)

n F (C mol-1)

Page 165: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

8� �� �� �� ��������� � � ��������������� �� �� ������� ��������������������� �

�������� �� � � �������������������� ����"�$+%�� ����� � � ������ ���� ������"���

��������������� ������������� ��� �� ������� � ���������� �"������������ � �����

����� ������� ����"������� �� ������� ���������������

5 � � ��������������� ��������� � � ��������� ���� � �����������������������

� ���� ��������� �

������ ������������� � ����� ��� �� �� ������� ������������0 ����� � ��������������

��� ����� � �������� ������������ ��������� � � �������$A�??�?BC%�������� �� ��

���� � ��������������� � ������������������ ��� ��� ������������ ��� ������������ �

!�������� ����� ��� ������� ����������$*���� ���� ���#������� �� � ����� ��%��!���

�� �������� ���� � � �� ����������� ���!��� ������������������ ������ �������� �

�� !�� � �������� � �� ������� � �� !�61� ��� ������� 8������ ∆�� *� 2�� ��� ���

� ������ �� �� � ���.� ��� � � � ������ ���� � � ��� �� ���� ���� ����� ��� � ���"�� ��

������ �� ������� ������������������������� ����� ��� ����� � ��� ����5������� �

� � � ����� ���� �� � ���� �� �� � � ���� ���� ����� ���� ��� � � ���� �� ���

� �� ������

D��� ���� � ��������������������� �������� ����E��

��������������� � �������� ������� ����������������� �"� ��� ��� �� � ���� � �����

�������� �� ��� ��� �� �� ������� ������ ����� �� ���� � ����� �$*���#������� �� �

���������%����� �F���� ��!�� ����� ��� � � �� ������ ����������� ���.���#����������

������� � ����� �����������������������������D ��� ��� �� �� ������� ���#��������

����� ����� �+���+�� ���������������������������� ���������� ���.��������

��������� �� ������ � $��� ����� � A� 2�34� 5%�� � ������ � ��� � ���� �� � ������� ���

������������� ������������ �������� �� ��� � ����� ������������������������ �

������ �� ��������� � ���� ���������� ��������� ����*� ��� (� ����������� �� � ������

�� ������� ��� � ��� ��� �� � ���� ������� ����������� � ���� ����� ����"� �� ���� �����

'����� �� � �������� ���� ������ ������ ���� ��� ���� ��������� �� � ��� � ��� �������� �

- +

Cu2+ Cu

Page 166: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

� ������������ �������� �� �������������������������� ��� �������!�)'4������$� ��

�� � �� � ���������� ����� ���� ��� � !�11�� ���� �� ���������� � �� !�$'9%6� �����

������� %�� ��� ������� ����� �� ����� �� � ������ ���� �������� ��������� G!�11H� ��� �� �

�� ���������������� �������� �������� �� �������� ���������� ����� �����"��� ��� �

GF�11H�� G� 11H� ���� ����������� �� ��� ���� � � ���.� ��� ���� ���� � �� ����

������������8� ���� ������������ �� ������� �� � ��� �������� �������������������� �

�� � � �� � ������ � ����� ����� � ���� ���� ���� �������� �� ���� � � ���.� �� ��� �

���� ���������� ���������� � ����� ���������� �� ����� �����������������������

$� ��D �� ���/ ����%��

��������������� �������

D������ ����� � ��� � ������ ��#� �������� � � ��� � ���� � � ���� ��������� � ��

���������� � ����������� � �� ��� ������'� � )���������� ��� ������ ��#�� �������� �

������ ������ ���� ������������ � �� ��� ���� ������ ����"� $6�I� �� �� ;3�� � ���� � ����

� ������� ���� � ���� ������ � �����%� ���������� �� �������� �����������"� ���� � �� ����

�� � � ������� � �� ���� ���� � � ��� ������"�� ,��������� ��� ���� ���� ���� ����� �

������������"��� ����� � ��� ����� �� �� � ������������� ������� ��� ���������"���

��� ��� ����� �������� +�6'3�� ��� ������ �� � ������� ����� �� �� ��� ��� ∆JK� ��

���� ����� � � ����� � ������� $� �� , �� ����� ���%� � � ����� ������������ �� ��

����� ����� �� �������� � ������� � �� � �������� � ��� ������� ��� � �� ����� ���� ��������

� �� ���� � ������������ ��� � ��� � � ��� ��� � �� ��� � ����� � ����� � ������ �������� �

��� � � � � ����� �����������������������������"� �������� �� � � ��������

��� ���� �� ���������� �� ���� ���� ��������� � $���� ���� L�> �%� ������� � � ����

������������ � �� � �� ��� �� L+&M�,��� � �� ��� � � � �������� ������ D�� ������ � � ���

� �� ��� � ����������� �� ������ �� � �� ,��� )�� � +�� ��� ������������ ���������� $)�'6�� ��� �

� � � ������� � ���� ��� ����@C%��)��������������� �� ���.��������������� �� �����

����������� ��� ���� ��� � ��� � �� +�� � ������� �� � �� � � �� � �� �������� � ����� �����

� �������� � ���� ���� ���� ����� ������;����� �������� �� ��� ���������+�N)�� �������������

� �� � ����� �� ��� ����� ���� �� ���������������

���� �� ��� �� �� ������������ � �������������������������� ��� ��������� ����������

B2C� ���� �������/�'9(�� ���� �������� �������� ��� ���������� ���������� ��������� )�'6��

�� ����������������� ���������������� ������+�6'3���� ������� ���$� ��+���� �

L���%��� ��� ������������ �������� � 6'3� �,�'6�� �� ��������������� ��� �����������D��

Page 167: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

� � ����"���������� ��� ������ ����� �� ����� ������������������� ��������������

�� ���� � �������������������������������������������� ������������������������� ������ ���

����������/�1� ����������/�'9��� ������ �� ��������������� �������������/�+�)�3'7��

��������� �� �� ��� ��������!�� � ���� ������ ���� ����� �������� � �������� ����� ���

� � � ��� � ���� � ��� � ��� � � ��� � ��� � �� )�� � ���� ������ � ���� ���� � � �

���� ����� ����������� ���������������� � �������� ����� ���������� ������� 6'3��

,�'6� �/�+�)�3'7��� ������� ������� ��� �������$����� ��� �� ��� ����� �������� ����

����� ���� ���� ���� ���� �� ����� � �� �� �� ����� ����� � �� ��� � � �� ����� �� ��� ������

������ ����� �����%�� +� � ���� ������ ����� �������� ��� ��������������+�$'9%4;���

� ���� ���������� � ������������ ��������� � � ������������������������� �����+�6'3��

8� ���� � ��� � �� ���� � �� ���� ���� � �� ��� ���� ���� 9����� ��� ���� ���� � ����������� ��

������� �������������� � �������� ������8� ����������� �� ��� � ���������������� ��� ���

������&,�,,�!+���+�6'3�$O�::C%��/�3+��@�$������� %� ������������� �����)��������� �����

��������� � � ���������� ������������� ��� ����������������� ������� ���.�������������

��� ��� ���������������������� ������������������ ����� �� ������ �������$;�:�@@�

5%� ���� ������� � +�31� 1� 3 � *� +��� ������ �� ��� � � ������� ���� ����� ��� �� �� �����

��� ������������� � ��� ����������������������� � ������������ �� � $� �%�� �������

������ �� ������ � � �������� ��� 6222K!�� ������ � ������� � ��� ������ ���� ������

������ ����� ���� ������������� � ����������������� �$� ��� �������� � ��� � �%(�

���������� ����� ��� �� ���� ��� ���.�/�1���������� ����� ���#�� ��������� � ������

+�31��� ��� ������������ ����������+��@3;�������������� � ������������������ ����� ����

������� ��� ���� ���� �� ��� �� ,� O� ?@2K!�� � ��� ����� � �� �� ���� P��� �� �� ����

��� � ��������� ����� ���B�5� ����������� ����"������� �� ���3���:2B�+�� ���� ���

��������� � �� ������� ������ ����� ��� � ���� � � �������� ��� ��� ���� � � � ��� ���

���������� �� D � � �� � ������ ��� ����� � �� B2� � 3� � ����� ��� ���� � ��� ���� �� � ��

������ ����� ���� ��������� � ���������������D�������� ���� ����������������������

����� �� �� � � ���������� � ���� ��� � ����� � � � ������� �� � �������� ����

����� ��� ������ � �� ����� �� (� ����������� ��� �������������� ���� ��� ��� � ���

��������������������� ������ ���!'� �!'6������������ ���������� ��� �� ����

�� �������� ����� �������� ������� �� ��������������������������� ������� �������

+��� ����������������#� ���� ��<����� ������� ������ � ������ ���������� � ��������

,����� �� � ������ �� ��� ����� � ���� � �� � � �������� ��� � �� � ����� �� � ������ ��

���� ��� ���������� ��������������� �� � ����������������������

Page 168: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

CINETICA

La termodinamica dà informazioni sulla possibilità che un processo avvenga in

determinate condizioni, ma non dice nulla sulla velocità con cui un processo possibile

avviene in realtà. La cinetica dei processi è importante sia nel caso in cui si sia interessati

a che il processo avvenga e si desideri quindi accelerare il raggiungimento dell’equilibrio,

sia qualora un processo spontaneo sia invece da evitare (es. degradazione ossidativa di

materiali come i metalli o la plastica) e si voglia ostacolarlo.

Definizioni

La velocità di una reazione si definisce come la variazione nel tempo della concentrazione

delle specie presenti: ovviamente, i reagenti diminuiscono e i prodotti aumentano. La

definizione, per una generica reazione A + B → C, è quindi la seguente, basata sul

concetto matematico di derivata della concentrazione rispetto al tempo, che

graficamente è rappresentata dalla tangente al grafico della concentrazione rispetto al

tempo.

v = d [A]

dt -

d [C]

dt =

si può considerare sia la velocità di scomparsa del reagente A, solitamente più usata, sia

la velocità di comparsa del prodotto C. Com’è intuitivo, la velocità di una reazione dipende

anche dalle concentrazioni dei reagenti. Per la reazione prima indicata, una tipica

EQUAZIONE CINETICA avrà la seguente forma:

v = k [A]αααα [B]ββββ

in cui α e β NON NECESSARIAMENTE COINCIDONO CON I COEFFICIENTI

STECHIOMETRICI ! α viene chiamato ordine di reazione rispetto al reagente A, β è

l’ordine di reazione rispetto a B e (α + β) è l’ordine di reazione totale. I valori di α e β in

generale si ottengono per via SPERIMENTALE, e non sono facilmente prevedibili.

Attenzione: la velocità di reazione dipende solo dalle concentrazioni dei reagenti, non da

quelle dei prodotti.

Determinazione sperimentale della velocità

Come si è visto più sopra, la tangente alla curva di scomparsa del reagente nel tempo

rappresenta la derivata della velocità rispetto al tempo. Occorre allora misurare la

[A] (M)

t (s)

TANGENTE

Page 169: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

concentrazione del reagente a due istanti successivi e dividere questo dato per il tempo

intercorso. Tanto più vicino all’istante iniziale si compie la misura, tanto più il dato è

affidabile; infatti si nota anche dal grafico che la velocità diminuisce nel tempo man mano

che [A] diminuisce, com’è ovvio data la dipendenza diretta di v da [A]. Esempio: [A] = 2,32

M all’inizio, mentre [A] = 2,01 M dopo 200 s. Allora v = (2,32 - 2,01)M : 200 s = 1,6 x 10-3

mol L-1 s-1. Si notino le dimensioni in cui è espressa la velocità, che sono quelle di una

concentrazione divisa per un tempo.

Determinazione dell’ordine di reazione

Mentre la forma della K di equilibrio (vedi) dipende dai coefficienti stechiometrici, che a

loro volta si ricavano semplicemente bilanciando l’equazione chimica, i valori degli ordini di

reazione si possono solo ricavare sperimentalmente: è infatti molto difficile prevederli a

priori, perché dipendono dal meccanismo della reazione. Se la reazione è un atto

semplice, che nel caso della reazione considerata sarebbe un urto fra una molecola di A e

una di B con immediata formazione di una molecola di C, allora ordini di reazione e

coefficienti stechiometrici certamente coincidono. Se invece la reazione avviene in diversi

stadi (ad esempio, A si decompone a dare D e D reagisce successivamente con B a dare

C: D è un intermedio instabile che non si riesce a isolare, ma si forma e sparisce), allora la

forma dell’equazione cinetica dipende dalla velocità relativa dei diversi stadi: sarà lo stadio

più lento a determinare la cinetica complessiva. Infatti, il tempo globalmente impiegato da

A a trasformarsi in C è dato dalla somma del tempo in cui A diventa D e del tempo in cui D

reagisce dando C. Se, ad esempio, il primo stadio richiede 12 h e il secondo 2 minuti, la

velocità complessiva del processo sarà in pratica quella del primo stadio, dato che nella

somma dei due il contributo del secondo è trascurabile.

A seconda dell’ordine di reazione, l’effetto della concentrazione iniziale dei reagenti sulla

velocità è maggiore o minore; quindi, misurando la velocità iniziale a diverse

concentrazioni iniziali di A, si può ricavare l’ordine di reazione rispetto ad A.

Reazioni di primo ordine

Supponiamo che, per la reazione A + B → C, l’equazione cinetica sia v = k [A]. In questo

caso, quindi, α = 1 e la reazione è del primo ordine, sia rispetto ad A che

complessivamente. Si può subito notare che, se la reazione ha velocità v1 per una data

concentrazione iniziale [A]1, ripetendo l’esperimento con una concentrazione iniziale [A]2 =

2 [A]1 la velocità che si osserva sarà v2 = k (2 [A]1) = 2 v1. Si deduce quindi la regola per

Page 170: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

cui in una reazione di primo ordine rispetto ad un dato reagente, il raddoppio della

concentrazione iniziale di quel reagente porta ad un raddoppio della velocità.

Per le reazioni del primo ordine, la k cinetica ha dimensioni (s-1), dato che le dimensioni di

k [A] = v devono essere (vedi sopra) mol L-1 s-1.

Per reazioni di questo tipo, fra cui si annoverano le decomposizioni di sostanze instabili,

come ad esempio il decadimento di isotopi radioattivi, si può dimostrare che il tempo di

dimezzamento, t1/2 , non dipende da [A°]: infatti, t1/2 si definisce come il tempo necessario

perché la concentrazione di A assuma un valore pari alla metà di quello iniziale, A°. Quindi

si può calcolare in base all’equazione cinetica che t1/2 = ln2 / k. Questo significa che, nota

la k di velocità della reazione, è possibile calcolare il tempo di dimezzamento

indipendentemente dalla concentrazione iniziale. Un'importante applicazione di questo

principio è quello della datazione dei reperti archeologici al radiocarbonio. Nota la k di

velocità di decadimento dell'isotopo radioattivo 14C, e nota la sua quantità iniziale, che è in

relazione all'abbondanza isotopica naturale, è possibile calcolare, in base alla quantità

residua, da quanto tempo l'oggetto (reperto animale, carta, stoffa, legno) è sepolto fuori

dal contatto con l'aria (lo scambio con la CO2 dell'aria da parte degli esseri viventi

mantiene costante la % di 14C).

Reazioni di secondo ordine

Per questo tipo di reazioni, l’equazione cinetica è del tipo v = k [A]2, e questo significa che

un raddoppio della concentrazione iniziale [A°] fa quadruplicare la velocità. La k cinetica

ha in questo caso dimensioni mol-1 L s-1.

Energia di attivazione

Perché un processo avvenga, occorre che le particelle che vi prendono parte si incontrino.

Due molecole che si avvicinano fra loro dapprima si attraggono ma poi, a distanze più

ridotte, le loro nubi elettroniche cominciano a dar luogo a repulsioni; perché le nubi

elettroniche riescano a compenetrarsi in modo che gli elettroni interagiscano e si formino

nuovi legami, occorre che le particelle non solo si avvicinino, ma si urtino con energia

sufficiente. In molti casi, specie se sono coinvolte molecole relativamente complesse, è

anche importante che l’urto avvenga nell’opportuna zona della molecola, e con la corretta

geometria per avere la sovrapposizione degli orbitali molecolari che devono interagire.

La temperatura di una data sostanza è una diretta misura dell’energia cinetica delle

particelle che la costituiscono: più è alta la temperatura, maggiore è l’energia cinetica

Page 171: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

media delle molecole. Dato che il numero di molecole presenti è molto grande, è possibile

trattare la distribuzione delle energie con metodi statistici. Il grafico in Fig.1 presenta la

distribuzione dei valori dell’energia cinetica (riportati in ascissa) contro il numero di

molecole caratterizzate da ciascun valore di energia (N, in ordinata).

L’area sottesa da ciascuna curva rappresenta il totale delle molecole ed è uguale per

ciascuna curva; la distribuzione delle energie è però più diffusa a T più alta mentre è più

concentrata intorno al valor medio a T più bassa. Inoltre, l’area sottesa dalla curva a

partire da un valore di energia cinetica dato E’ (vedi grafico), che corrisponde al totale

delle molecole aventi energia cinetica ≥ E’, è superiore quando T è maggiore. Questo

significa che, se per far avvenire una data reazione le molecole che si urtano devono

avere energia almeno pari a E’, il numero delle molecole in possesso di questo requisito e

quindi in grado di dar luogo alla reazione è maggiore a T maggiore. Vedremo più avanti

che esiste un’equazione che quantifica la dipendenza della velocità di reazione dalla

temperatura. Attenzione: vi sono equilibri (vedi) che sono tanto più spostati a

sinistra quanto più è alta T (reazioni esotermiche). Anche questi equilibri vengono

accelerati da un aumento di T, nel senso che la situazione di equilibrio viene

raggiunta più rapidamente, però sarà più spostata verso i reagenti. Spesso è

necessario adottare una T di compromesso, più alta di quella che sarebbe ottimale

per avere la massima formazione di prodotti ma che consente di formarne

comunque una certa quantità in un tempo ragionevole.

Come si nota, la curva

gaussiana è centrata

intorno a una serie di

valori più probabili, vicini

al valor medio, mentre

solo poche molecole

hanno energie molto alte

o molto basse.

Figura 1. Distribuzione statistica delle energie (curva di Maxwell-Boltzmann)

E’ figura tratta da: ibchem.com/IB/ibfiles/ states/sta_img/MB2.gif

Page 172: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Il grafico di Fig.2 mostra invece il profilo energetico di una reazione esotermica col

procedere della reazione stessa (la coordinata di reazione, in ascissa, rappresenta il

grado di avanzamento della reazione, da reagenti a prodotti. In ordinata le energie.

Chiaramente, l’energia di attivazione è la minima energia che le molecole devono avere

quando si urtano perché l’urto possa risultare efficace, cioè dar luogo a reazione.

Il punto massimo del grafico corrisponde alla formazione del cosiddetto "complesso

attivato", un aggregato di atomi in cui i legami che c'erano nei reagenti sono già in parte

rotti, mentre i nuovi legami si stanno formando: si tratta di uno stato di transizione non

isolabile, instabile perché appunto corrispondente ad un massimo di energia, superato il

quale si va velocemente verso i prodotti.

Come influenzare la velocità di reazione.

La dipendenza della costante cinetica dalla temperatura è espressa dall’EQUAZIONE DI

ARRHENIUS:

ln k = ln A - Eatt / RT

dove A è detto fattore preesponenziale e dipende dalla geometria molecolare e dalla

frequenza di collisione delle particelle, Eatt è l’energia di attivazione della reazione, R è la

costante universale dei gas, qui espressacon il valore 8,31 J mol-1 K-1. Il significato di

quest’equazione è che, essendo Eatt normalmente una quantità positiva (una barriera di

energia da fornire in ogni caso al sistema per spezzare i legami dei reagenti),

all’aumentare di T il valore di k aumenta sempre. Qualitativamente, questo si può

prevedere sulla base del fatto che la velocità dipende dal numero di urti efficaci fra le

molecole, e che il numero di urti aumenta al crescere dell’agitazione termica, e inoltre che

all’aumentare di T è più probabile che l’energia cinetica delle molecole che entrano in

collisione sia superiore all’energia di attivazione.

Figura 2. Profilo energetico di un processo esotermico.

reagenti

prodotti

stato di transizione

∆H

Si nota che il processo è

esotermico perché i prodotti hanno

un contenuto energetico minore

dei reagenti. In rosso è indicata

con Eatt l’ENERGIA DI

ATTIVAZIONE del processo, cioè

la barriera energetica da superare

perché il processo possa avvenire. coordinata di reazione

Page 173: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Altri modi per influenzare la velocità di reazione comprendono: aumentare la

concentrazione dei reagenti che compaiono nell'equazione cinetica, e quest'azione è tanto

più efficace quanto maggiore è l'ordine di reazione rispetto al reagente di cui si aumenta la

concentrazione; diminuire il volume totale (se il sistema è gassoso, questo corrisponde ad

aumentare la concentrazione di tutti i reagenti); diminuire l'energia di attivazione.

Quest'ultimo approccio significa far avvenire il processo secondo un meccanismo diverso,

spesso in più stadi, ad energia di attivazione minore, e si ottiene per aggiunta di un

catalizzatore (vedi).

Processi radicalici

Un particolare meccanismo di reazione è quello a catena, caratterizzato da tre fasi:

INIZIAZIONE in cui si forma una specie reattiva

PROPAGAZIONE in cui la specie reattiva agisce e si riforma

TERMINAZIONE in cui la specie reattiva scompare

Spesso la specie reattiva ha un elettrone spaiato (radicale libero). Un esempio di

processo di questo tipo può essere dato dalla clorurazione radicalica degli alcani.

[Cl.] rimane molto piccola e circa costante nel corso dell'intero processo.

Reazioni di questo tipo sono impiegate in alcuni processi di polimerizzazione, come la

produzione di polietilene.

.

.

Cl2 2 Cl

R-CH-CH3 + Cl2 R-CH-CH3 + Cl .

.

Cl

.R-CH2-CH3 + Cl.

R-CH-CH3 + HCl

R-CH-CH3 + Cl .

R-CH-CH3

Cl

INIZIAZIONE

PROPAGAZIONE

TERMINAZIONE

Page 174: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Il polimero sarà tanto più lungo, quanto maggiore è la velocità di propagazione vp e quanto

minore la velocità di terminazione vt. Quindi, per ottenere catene lunghe conviene avere

alta concentrazione di monomero (etilene) e concentrazione di radicali non troppo alta

(quindi non troppo iniziatore).

Processi radicalici a catena sono coinvolti anche in molte reazioni a cui prende parte

l'ossigeno molecolare: questo infatti ha due elettroni spaiati (vedi Legame covalente –

orbitali molecolari) ed è termodinamicamente molto reattivo, tanto che le reazioni di

combustione sono quasi tutte esotermiche, anche se fortunatamente la sua reattività ha

importanti ostacoli cinetici.

L' ossidazione delle sostanze organiche esposte all'aria prende il nome di

AUTOSSIDAZIONE ed è alla base di processi come l'irrancidimento dei grassi o la

degradazione delle gomme. Questi processi possono essere iniziati dalla luce o da piccole

quantità di impurezze catalitiche, e vengono portati avanti dal radicale perossido:

in grado di propagare la catena. Questi processi sono più facili nel caso in cui la catena di

atomi di carbonio che si ossida contenga doppi legami, come nel caso delle gomme. Per

ovviare a questo tipo di problema, si usano composti ad attività antiossidante, in grado di

bloccare i radicali e quindi di interrompere la catena. Fra i più noti e usati, il BHT:

.

ki

.

R2 2 R

CH2=CH2 + R R-CH2-CH2

.

R-CH2-CH2 +.

R-CH2-CH2-CH2-CH2

R-(CH2-CH2)m + R-(CH2-CH2)n .

R-(CH2-CH2) m-(CH2-CH2)n-R

INIZIAZIONE

PROPAGAZIONE

TERMINAZIONE

v = k [R2]

.CH2=CH2

kp vp = kp [CH2=CH2] [R ].

.

vt = kt [R1] [R2]. .

.In + RH R

.

R + O2 R-O-O.

R-O-O.

.

+ RH ROOH + R.

Page 175: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

che dà luogo ad un radicale, ArO., relativamente stabile, non in grado di propagare la

catena, ma in grado di dare processi di terminazione; si formano prodotti non radicalici.

Un diffuso antiossidante naturale è la vitamina E (α-tocoferolo):

adatta a proteggere i grassi in quanto solubile in sostanze apolari.

Le combustioni sono tutte reazioni radicaliche a catena, e se la catena è ramificata (= il

numero di radicali presenti tende ad aumentare) si può anche avere decorso esplosivo:

I prodotti usati negli estintori agiscono:

� riducendo la temperatura del sistema (acqua)

� separando fisicamente il combustibile dall'aria (CO2)

� chimicamente, intercettando le catene radicaliche (halon)

Quest'ultimo metodo richiede quantità molto inferiori di sostanza estinguente e garantisce

estrema rapidità d'azione.

O

OH

INNESCO H2 + O2 HO2 + H

PROPAGAZIONE HO2 + H2 HO + H2O

..

..

HO + H2. H + H2O

.

RAMIFICAZIONE H + O2.

O + HO.. .

O + H2.. .

HO + H

2 O

.

. .TERMINAZIONE O2

*

OH

Ar-OH + R Ar-O + RH

ArO + R Ar-OR.

. .

.= Ar-OH

Page 176: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

CATALISI

Si è visto che un aumento di temperatura accelera le reazioni perché porta più molecole al

livello energetico necessario per superare la barriera rappresentata dall’energia di

attivazione; un modo alternativo per accelerare un processo è quello di abbassare la

barriera stessa, e questo si ottiene cambiando il meccanismo di reazione tramite

l’aggiunta di un CATALIZZATORE. Un catalizzatore è una sostanza che prende parte alla

reazione, ma che si rigenera alla fine del processo, così da non venir consumato durante

il decorso della reazione: spesso, quindi, ne occorre una quantità molto piccola rispetto

alle concentrazioni dei reagenti. In genere il catalizzatore si combina con i reagenti

indebolendone i legami, e rendendoli così più facilmente trasformabili. Se un processo ad

alta energia di attivazione avviene in un solo stadio, spesso lo stesso processo catalizzato

avviene in più stadi, ciascuno dei quali ha una barriera energetica più bassa del processo

non catalizzato.

Si consideri un processo come la trasformazione di N2O (g) in N2 (g) + ½ O2 (g); senza catalisi,

questa reazione ha un’energia di attivazione Eatt 1 di 245 kJ mol-1, mentre con un

catalizzatore a base di Pt metallico Eatt 2 scende a 130 kJ mol-1. Applicando l’equazione di

Arrhenius per T = 500°C, si può osservare che lnk2 = - Eatt 2 /RT + ln A mentre lnk1 = - Eatt 1

/RT + ln A; il rapporto ln (k2 / k1) = (Eatt 1 - Eatt 2) / RT = (115000 J mol-1) / (8,31 J mol-1 K-1 x

773 K) = 17,9. Da qui si può calcolare che k2 / k1 ~ 6 x 107 ossia che a 500°C la catalisi

rende la reazione 60 milioni di volte più veloce.

E (kJ mol-1)

c.r.

E (kJ mol-1)

c.r.

Eatt

processo non catalizzato

Eatt

processo catalizzato

Page 177: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

La catalisi può essere omogenea (catalizzatore nella stessa fase di reagenti e prodotti)

oppure eterogenea. Quest’ultimo caso, essendo più frequente, verrà analizzato in dettaglio.

Nella catalisi eterogenea generalmente il catalizzatore è solido e i reagenti liquidi o gassosi.

Il primo passaggio del processo è l’ADSORBIMENTO del reagente sui centri attivi del

catalizzatore, che sono zone superficiali del catalizzatore in cui vi sono difetti reticolari.

L’adsorbimento delle molecole di reagente sul catalizzatore può essere fisico (10-20 kJ mol-

1, corrispondente a un’interazione molecolare) o chimico (50-150 kJ mol-1, dell’entità di un

vero e proprio legame chimico). In seguito all’adsorbimento, la concentrazione dei reagenti

aumenta nella zona in cui avviene il processo (presso la superficie del catalizzatore) e i loro

legami vengono indeboliti. Quando la concentrazione del reagente è sufficiente a saturare

tutti i siti attivi presenti, è inutile aumentarla ancora: a questo punto v = costante.

A questo punto, la REAZIONE ha luogo; a seconda di com’è avvenuto l’adsorbimento (e

quindi della natura del catalizzatore) il decorso della reazione in certi casi può cambiare:

CH3-CO

H

Ni

(adsorbe OH)CH3-CH2-OH

Al2O3

(adsorbe C-O) CH2=CH2 + H2O+ H2

Al termine, il passaggio finale è il DESORBIMENTO del prodotto dalla superficie del

catalizzatore, che deve essere abbastanza veloce, altrimenti l’attività del catalizzatore, che

dipende dalla concentrazione di siti attivi liberi nell’unità di superficie, diminuisce. Le

sostanze che si adsorbono permanentemente sui siti attivi di un catalizzatore, rendendoli

inutilizzabili per la catalisi, si dicono veleni. Un catalizzatore può essere avvelenato in modo

permanente o reversibile. Molti metalli pesanti sono veleni per i catalizzatori eterogenei (ad

esempio, il piombo lo è per i catalizzatori usati nei convertitori dei gas di scarico); anche molti

fenomeni di avvelenamento dell’organismo umano seguono lo stesso schema: CO e HCN

sono velenosi perché vengono fissati stabilmente dall’emoglobina al posto di O2, che quindi

non può più essere trasportato dal sangue attraverso i tessuti.

I processi di adsorbimento sono in generale caratterizzati da ∆H < 0 (si formano legami) e ∆S

< 0 (molecole di gas o di liquido vengono fissate su un supporto solido). Un catalizzatore

eterogeneo efficace è caratterizzato da:

• alta superficie di contatto (dell’ordine dei m2/g), che si ottiene se il solido è in forma

finemente suddivisa o molto porosa

• alta resistenza meccanica, per mantenere le proprie caratteristiche anche ad alta

temperatura e ridurre la tendenza alla sinterizzazione; spesso le polveri metalliche

vengono disperse e fissate su un supporto ceramico inerte per questo motivo

Page 178: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

• maggior affinità per i reagenti che per i prodotti, in modo da mantenere sempre un’alta

frazione di siti attivi disponibile per la catalisi

I reagenti per processi a catalisi eterogenea devono essere molto puri, per evitare i rischi di

avvelenamento. D’altra parte, questo significa che si ottengono prodotti puri. La catalisi

eterogenea ha il vantaggio di poter essere spesso applicata a processi continui, in cui un

flusso di gas passa a contatto con il catalizzatore solido. L’impianto è relativamente semplice

e può essere in grado di trattare grandi volumi di reagenti. Gli svantaggi sono

essenzialmente rappresentati dall’alto costo dei catalizzatori, solitamente a base di metalli

pregiati come Pt, Pd, Rh o di ossidi come V2O5, ad alta area superficiale, e dalla loro relativa

facilità di deterioramento, sia per motivi meccanici (frantumazione, sinterizzazione) che

chimici (avvelenamento). I catalizzatori omogenei non soffrono di questi svantaggi, ma d’altra

parte è più difficile separarli dalla miscela reagente.

Catalisi stereospecifica

A volte, il catalizzatore ha la funzione non tanto di accelerare genericamente il processo,

quanto di dirigerlo verso la formazione di un prodotto preferenziale fra tutti quelli possibili.

Ciò si può ottenere, ad esempio, con un adsorbimento rigidamente determinato dal punto di

vista geometrico, che costringa la molecola reagente in una posizione ben definita, tale da

dar luogo solo al prodotto voluto. In biochimica questa modalità è diffusissima: gli enzimi

hanno siti attivi di dimensioni e geometria tali da poter accogliere esclusivamente la molecola

(o le poche molecole, fra loro simili) che deve essere trasformata, mantenendola nella

conformazione geometricamente opportuna. Lo sfruttamento industriale dell’altissima

selettività della catalisi enzimatica è possibile sia mediante l’uso di microrganismi che

attraverso l’impiego di enzimi isolati, immobilizzati e stabilizzati. Questi processi tuttavia non

possono mai avvenire a temperature molto superiori ai 50°C, a cui si avrebbe la

denaturazione dell’enzima.

Una nota applicazione industriale di catalisi stereospecifica è quella della catalisi di Ziegler-

Natta per la produzione di polipropilene isotattico. La catena di polimero cresce rimanendo

legata al centro attivo del catalizzatore a base di Ti, la cui geometria costringe ciascuna unità

monomerica a disporsi per formare il legame in modo da mantenere il gruppo CH3 in una

ben definita direzione: in tal modo, tutti i gruppi CH3 della catena vengono ad avere la stessa

orientazione, il che migliora di molto le caratteristiche meccaniche del polimero (vedi

Polimeri).

Page 179: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� ����

���������������

�� �������� ��� � � ��� ���� ��������� �������� ����������� ��� �� ��� ���� ��� ��� ������ ��������

�����

�� �������� ���!��������∆ "����#���������$%&����������������!����'�

( �)�*+����������*�,���+*���� ��������*�,��-*+����� .������������

���������������������������������/�����������*���$�����������

�� 0��� ���� �������1� ��� ��� ����������� ��� ���!� ��� !��� ��� �*��� 2� ��� ��������� ��������

������������� ��������3��4��3�����/�� �����������������5��6!!�������������

��������7��������

-� 8������ ��� ��������� 9062:868:;�� ������

��������� ��/���� ��� ∆<"� ��� #������� ��� 8� �� ���

����������#����3�=��������>���� ����������������

���������������������������1������������

����������������������������

Page 180: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

+� 0��� ��������� ���������� ��� ������ ������ #���� ��� ������� /�����*� � � #���� �� 8� ��� �����

���"�� � ��� �������� #�������� ��� ������ ����� ����� ��� � ?� ��� ��������� �������� ���@�

�������� ������� ������ 9���*� #�� �� ������� �������*� A� ��� ��������� ���������7��

�. ���.�����������*�4 -��*�4���*�����*�4��-��

.� 9���*�#������������##��������������������#������2�����*�A�#����7�

�� �������������� �������������������#������������

/� �������!����������������������������������������������/������

�� ��������������������������������������������������������

�� ���������������������������������A������������!��1����������������!�����

B� :�� ��������� 4����� �� ��� �������� ��� ����/����1� C�� >� �*-� D� ��,B�� 9���� #�� �� �������

�##��������A�!�7�

�� :����������������������������������E������������������

/� :���������������������������E�������������������� ��������������

�� :���������������������������E�������������/������� ��������������

�� ������������������F4��3G�>���,��5*�F���>G�H���,B�5�

�� I� ��� ������ 6���� 3� J���� >� ����� 3� K���� ��� ���� ����� �� ����� ������ ��� ��!���� ���

�������������*��5*��������� �∆<"H���A������/����������������� '�

�� ����������A����������/���

/� C��>���

�� ∆<�H���

�� 9�>�C��

)� 9����������������##�������*�������������/������������������*�A�#����7�

�� �!!�����8�L����"�������������������������������������

/� �!!�����8�H����"�������������������������������A�L�������

�� �������∆ "�� ����∆�"�������������������������������!�������#���������� �������

�� ����∆ "�� �∆�"������������!���

��� ���!����������� ��!!���#��5����������������������������∆M���� �B��

Page 181: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

SOLUZIONI

�� ���������� ������������������������������������������� ��

���������� �������������������������������� � ��!� �������

���������

�� � ������"��#��������������������"��� ������$��

�∆ %�&'(��)*#���������������������"��������+�����,�������������������)*�������

�������������������������������� ������-&./�0'��

�������������������)*������������������)*�≅���������� ���

�� 1��"��23�"���1��"�"�23���4�∆5%����������,�������������������6���

�� &'(��3'�77�'3'�$.�3���8!�303'�'30'���9/$.�4�.3�!�0'3(��'�0&�!!��3'�0�7��

!'&�!&'3�'&�!&0'���!&�/'88���3����/���

�� :'&���&;�0'��"�<����������������8��4�/4'�

∆ %�=����/��-.80��3'��

∆2%�6����.�'30��������88�8'��

∆>%�=�������3��0'�!'&0.&�

�� ?3�8�803(�/4'�;�3�'��@����/�&/����%�'�/�3�./'�/�&&'30'� �3�8��.(��3'�/$.�8�A�

.3�8��������3�/�B��'�.3�/4'��.'�8�803('�!�88�-����8�3��$.�3���1 ���'�1���C��$.'80'����

!&����D���&���8��/����/.8��'���&'(��3'��1 �"�"� �����1 ��"� ��

"�'�$.�3����9.3�/�

8�803(��;&�$.'��'�'�'3/0'��/4'�&�8!�3�'��0.00'��'�/&00'&�80�/4'��3��/0'�A�������

�� 59�;�8��/4'��'�;�&('������3��3�8�3��030�������&��$.30�������&'�A��9'�'00&�3'�0�7�0D�

�'����0����/��37��0�������

�� E8����1��" ����� ���������������:'&030��8��!.F�/�/��&'�/4'��'�/�8�3��;�8'�������3'�

/&-�30���D���&���8��-8�/��'�$.�3���A�7'&������

�� :'&���&'(��3'�G����"�H����������"�C����8��8�/4'�I�����'�$.�3����8'�∆>%=����E�6�����A�

!�88�-��'���&'�/�3�/'&0'((�/4'�∆>�=����&�8!�80�����

+� �9'-����(��3'��'��9/$.�1�1�77�'3'��@�=����%�8'���!&'88��3'�8�!&���8��.(��3'�A�6�

��0���&�8!�80�-�B���/�30&&���������&'�A�:�������&'�8&D���@����'-����(��3'��/��'�

8��7'�'�������&������800���

������"��� ��������"�"���� ��"� �� ����/�3�∆5���������,�������,�����+#����������������

�����"�����+�������������������0��8!�303'�

∆∆∆∆G°

T

Page 182: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� ����

����������������

�� ������ �� �� � ������ ����� ������ � ��� �� �� ��������� ������� � �� � ���

���������������

�� ������ �!� ∆�" �� ���#������� ��� ������ $ % &'�() *+,���( ��������� ������ * ��

�������������#������������������-��������#����������������.��/�('��+0�"10�(

2-��/))�"1(∆�-��/��(3*+���0�4���������(�*����������������"1�

�� 5�� ���� $ ���������� �� �� ��������� �������� �� ���� .6" / �(�7 84 � �� �� ���������

�9������� � �� ��������� ������ ∆6 / : �(7� 8( ���� $ �� ������ �� ;<:= ����9���������

�9�������

7� 2�������� �� �������� �5<�>2<2>8 .�����

���������� ��#����4 �� ∆?" �� -������� �� 2 ��� ��

��������1 .4:@ � .4/1 �.4 ����� �� �����

�������������������������������A����������

����������������������������

Page 183: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� 5���������B!����2-����������-��&���'��"1(������������������������������

� �� ������ ����������� ���9���� -������� �� ������ �� -������ B C �9�������� B( �

�������� ��� �9�����( ������� ����������� ��#������ �� �� � ����� ���� �� ���

��������� -��������� #������ ����� �������� �����##� ������ B� ������ �����

����������������������������������

)� 6D�����#����������������������������--�������������������������������1��

�4 �E(������C��1����������������������������������������9�����$������-�����

#4 ������������������������������������������������1�$��-��������������������

�4 ��(���F���������!���-����$��������������������������������������������

�4 �����������������������������9$��G������!���1�

3� 5� �������� ���������� �� B1 � $ ���� ����#��� �� �����C ��� ���������� ��� �������A

�������������������9����������������#����

�4 �������������!��--����F������#����A��B1 ����������������

#4 �������(����!H������B�:�A��������#�����

�4 �������(����!H������1 �/�A��������#�����

�4 ���#���(����!H������1 �/�A��������#�����

&� I������������<.�4:J.4/1.�4����K����������������!�F

�4 L������������9�����������I

#4 L���������������9�����������I

�4 ∆ "M�

�4 ��I��������������(∆?�������N�

'� 5��������!���#����������������#�����F

�4 $��������������-���������

#4 !�������������IM����

�4 !��������������IM����

�4 !�������������IN����

��� ����� ����� ������� ��������( �� ��� ���� �������� ���� � �������(� �A ���� ����

-������������������������.��4�

�4 ��� ::��→

#4 �� :��→

�4 �O�: �:��� →

�4 ���:�:→

Page 184: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������

�� ����������� �������������������������������������������������������������� ��������

!�"�#"��"$���"��"%"�"�#% ��&& #"�� ����� ����"%�������������'�����( '���

��������� ������� �������������������

�� )��� ��%"�"�"�� %���*� � ����� ��"��� ��%"����%��� �� �"#��+�������∆,-�"������"�������

�����"�+∆�����������.�-��� � �������.��/��0�12����������������� �� �

���������3�����1���+34�3���56��-���+00��7���-8������������"%����%��� �� �"#��

∆�5������ �9��������+���9�34������-�����������"%�� ������"�

+0100��� 9�1-�34������9���34�≅�����������������

�� 6��������"���6�� ∆:5�������� �;���

.�����"���.� ∆:5�������2��;���

∆:���∆:5�������1<�����+�.����<��6����-���+��2��7���� -���+����1�<��-�����.�����

��� 0����+����1�-�����.����������� ��;�� ��������%�� $ �����.������������0�����*�

�����.���������02�"����������������������

� ="%��6'�+-����>�'��+-����6'��+-�����? ��?"�

∆�5�@���+���A��#��"-�

∆B5�@���+�����&��"������ ����"-�

∆C5�@��� �A �� �#"��"% #�%

�� B"� �D"�"�"#�� �����"� ��%%"#"� ���� �# #�� �������� ��� #% ## � ��� ���"# ����� B"� %" ���"�

$�$ �"�"#"�����D ��� �����������#"&� �"����%���&��"�*����##��#��" #�$��"��"��D�������

? ���%��� ��'������#%"AA"� �� %#""%"� ��))�%������'��"%$ �������#����������"��"��

�"# �����"��))�%��������#%�$ ��?"��D"�"�"#���"%� #����#%"AA"�"��"%"����

0� E ��%"�� ���� �����&��"� ����� ����� �"������"� % �?� �����������"�"�� �����&��"�

��&� �"�� ����"#% &��"����( 6��*���"%��%"� �� ����"#% &��"�"�#"##�� �+%�����# ��-��

�3� F� ������"%�?G������"�6'�

���H���%������A ��� /�6'�������'

����6'�����'��

�+%�����# ��-��

&� I #���?"�8"��*����# #"� �,����# #"�"��?"�∆B5�@���� ��"# ���=���$"# �!���+�J-���@�

8�"�∆C�@���+�D"�����A%����������# � ��"�#% �%�����# ��-�

1� F���������?"���A��� � ��%"����"� �A�"#"�? ���#��#%����� �=�K��� #��+%�����# ��-��

��� ���L"���'��������'�→���L"����� �'���+%�����# ��-��

∆∆∆∆G°

T

��.����6����6��������.�

Page 185: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� ���

���������������������������������

�� ���������� ��������������� �������↔ ��������

�� �������������������� ����� !"#$���$������%%���&'#�������(

)��*+����������,�����������-������.∆/������0�%������

�����+��1 !���'"2�������������.+����������� ��%������

���������������0����������������%�%����&����

3� 4���������#��5���������������� ∆6���5��������4

���������� -7� #��87� #��-73 #�

�����������������49%��(��:5�+������

)� 9��.;�������������0������������%%������.��

��� ���� �. �� ���������� ��0��� < -��#��

�����+�%���������������#������

�7=>��76�7=>>=?4@A�7*?

�7@-7BA*?�@>?

Page 186: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� �������� �� �/�����%���������������%���������*�� %�������

�����%���/�������*��%������������%���/���

C� D��� ���%����5���%#����%�%����;���������������������0���<

�� ���73

0� /�73

�� E/3

�� -�7�

&� ����������������������+���%��� ���%����55�������;+���F

�� ����������+�����(����������

0� ���%��%��������%����#�������0��

�� �������������������0����(���������������

�� ������������%���0����(��������������%��������

� @�%�������������������0�����������/3��������9/3%��(F

�� ��##������.G���������;��:#����

0� ������#������.G�������.����%��������%����

�� ��##������.G��5�%5���;���������#���+����,�����

�� ��������.G9/3�����%����#�������#��

!� D����5���%#�����55����������#���������������� ���;%0�#�����<

�� ;�������������������������%���

0� ;5��������%%���0���%%��%�������������%%���������

�� ���������.���+������##������������

�� %5������#��������������������(���#������%�������0�%���

��� D��� ���%����5���%#����%�%�����(�/0�%���%%�������������<

�� ���73

0� ���73

�� E�-7)

�� �/)��

Page 187: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� ���������� ��������������� �������↔ ��������

∆G°= -nF∆E°= -RTlnK da cui ln K = (nF/RT)∆E°= (2x 96500 C / 8,31 298 K) x ∆E°

lnK = 77,94 x (- 0,25 – 0,34) = - 46 da cui K = 10-20

∆E°< 0, quindi la reazione non è spontanea in condizioni standard e K < 1.

�� �� ������� �� ��������� �� � �� ! " #$� ��$�� ����%%� ��& '#

�������( )�� * +�� ������� �,����� � ����� -����� �.∆/���

���0�%�����������+��1 !���'"2�������������.+������

����� ��%����� � ���� � ���� ������ 0������ �� ������ ��

%�%����&����

��������������� �������������������� ��������

������������������� ������������������������������

�������������������������� ���!� ������"#���������������$����������� �

3� 4���������#��5���������������� ∆6���5������

��4���������� -7� #��87� #��-73 #�

�����������������49%��(��:5�+������

∆H°< 0 (combustione) ∆S°< 0 diminuzione moli gas

favorita a bassa T, alta P

)� 9��.; �� ������� �� ��0� �� ������ � ��%%���

���.����� �����. �� ���������� ��0���<

-��#�������+�%���������������#������

��

��%�������#��&������'�������(�#� �����)��������#*

∆6�

4

9

4

Page 188: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� �������� �� �/����� %���������������%���������*�� %�������

�����%���/�������*��%������������%���/���

�����#���+���$,��������+��������#���$,�

�����#���+���-$���������+��������#���$,�

$,�,�-$����$�-�����. ����/ �������� ..�. ����

������������#���������������#���$,���0 /��� �����#+1�2$,3��� ����������4�

�������

C� D��� ���%����5���%#����%�%����;���������������������0���<

'5� $6-��� ��#7�0��� #���������� ���� ���# � /�����

&� ����������������������+���%��� ���%����55�������;+���F

�5������#�����/ �8���� �9�/��������. �� 1�'���/�0����8����0����7���

7����00 ���/����# � �����:�8����0����7���0�# ���/����� �

� @�%�������������������0�����������/3��������9/3%��(F

/5�# �����7���);�%$������7��0��������# � /������

!� D����5���%#�����55����������#���������������� ���;%0�#�����<

�5� ��� �������,�)����� 8���#�� #� ����/����� ����<,1�:�8���� ��������� ���

/�����)��)��������0��00����#����/ ��������� �#�����,�)�����7������� ��7 =�

��� D��� ���%����5���%#����%�%�����(�/0�%���%%�������������<

�5�<��-������<,�,��-���0����>���'�0��>�����?<-$5����� /��/�'����?$��-�5�

�-��,�$�-���$�-�

��,�-$��� � '� �� �� 0���� 0�� � / � '�0�� >����� ,� �� /��

>�������/�:�0����/ ��� /��>�������'�0��/�'����?6$�5*�

Page 189: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� ���

����� ���������

�� ���������� ��������������� �������↔��������

�� �������������������� ����� !"#$���$������%%���&'#�������(

)��*+����������,������)����� -������.∆/������0�%����

�� ����� +�� 1 !��� '"2���� �������� �. +���� �� �����

��%���������������������0����������������%�%����&����

3� 4���������#��5���������������� ∆6���5��������4

���������� -73 #��-7� #��87� #�

�����������������49%��(��:5�+������

)� -�)��*��-7� #�+�#����%���������� ��*��7� #�%�5��++���

��������-7� #��87� #��-73 #��������*��-73 #�%����������

����5��; ������������������������ �������������������������

�7<=��76�7<==<>4?@�7*>

�7?-7A@*>�?=>

Page 190: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� �������� �� �/�����%���������������%���������*�� %�������

�����%���/�������*��%������������%���/���

B� C��� ���%����5���%#����%�%����D���������������������0���;

�� ���73

0� /�73

�� E/3

�� -�7�

&� ����������������������+���%��� ���%����55�������D+���F

�� ����������+�����(����������

0� ���%��%��������%����#�������0��

�� �������������������0����(���������������

�� ������������%���0����(��������������%��������

� ?�%�������������������0�����������/3��������9/3%��(F

�� ��##������.G���������D��:#����

0� ������#������.G�������.����%��������%����

�� ��##������.G��5�%5���D���������#���+����,�����

�� ��������.G9/3�����%����#�������#��

!� ����� �� ���� �. �00���� �� %�%%� ����� �� ������� %���� �� #�%

��0��H������������.���##���+�����

��� -���+� ���������5��0����������� E�����������������∆=��/

&�=,%����������%���/;

Page 191: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� ���������� ��������������� �������↔�������

∆G°= -nF∆E°= -RTlnK da cui ln K = (nF/RT)∆E°= (2x 96500 C / 8,31 298 K) x ∆E°

lnK = 77,94 x ( 0,34 + 0,25) = 46 da cui K = 1020

∆E°> 0, quindi la reazione è spontanea in condizioni standard e K > 1.

�� �������������������� ����� !"#$���$������%%���&'#�������(

)��*+�� ��������,������)����� -������.∆/��� ���0�%����

�� ����� +�� 1 !��� '"2���� �������� �. +���� �� �����

��%���������������������0����������������%�%����&����

�� ������������������������ !�����"" !�������#�����

���������$�%������$���$�������� !�����"" !�����#����#����

���� �����%"���������������&�����%���'� ������������!($���������

)��$��� �������%�*����+�� ���,��-�%���,.&������������������

3� 4���������#��5����������������∆6���5��������4

���������� -73 #��-7� #��87� #����

��������������49%��(��:5�+������

∆H°> 0 (è l’inverso di una combustione)

∆S°> 0 aumento moli gas favorita a bassa P, alta T

)� -�)��*��-7� #�+�#����%���������� ��*��7� #�%�5��++���

��������-7� #��87� #��-73 #��������*��-73 #�%����������

����5��; ������������������������ �������������������������

��

/���00������+������0�������00������� ��* ���������������0��� ������� ��

������-����������$�+����12%����3�����0��������������+����2%4�12%��5�������� �

�������� ��������������6�����$���+����1278

∆6�

4

Page 192: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� �������� �� �/����� %���������������%���������*�� %�������

�����%���/�������*��%������������%���/���

���%�� �+���(9������7�+������#�� �(9�

���$�� �+���2(�������%�+������"�� �(9�

(9�9�2(����(%2����������������� ��������

���#������"�� �����������"�� �(9���������������+4�)(9.�����%������$�:�

��� �����

B� C��� ���%����5���%#����%�%����D���������������������0���;

;-�(<27�� ��0���� �� ���� �� ������ �����

&� ����������������������+���%��� ���%����55�������D+���F

�-������������=� ���>��� ��������4�;�������=����� �0���

0���������������������5�=����� �0���������������

� ?�%�������������������0�����������/3��������9/3%��(F

�-������0���3?��(7��0������� ������������

!� ����� �� ���� �.�00���� �� %�%%������ �� ������� %���� �� #�%

��0��H������������.���##���+�����

�������0�� � ���!�9��� � ���/� �4������3��3�� ���������������

� ����������!�9�3����0���� ��0�@�������A� ����������������������

�������������0�0���� ����������� ���0�@�0��� 8�

��� -���+� ���������5��0����������� E�����������������∆=��/

&�=,%����������%���/;

B�%�9�%�(%2���%�B����9�C�2%�9�%�(9�

∆D ���*�����E���%7-��������"�F�

∆D���∆D ������#�'%� ��*����-%��������"�9���$%��������������0����

Page 193: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

PROVA SCRITTA DI CHIMICA DEL 17 GENNAIO 2006

�� ����������� ��������������������������������������� �������� �������������������������������������������� ������������������������������������������������� ����������������������������������� �� ������������ �����!������"�#�$%��������� ������������������&��#������'��'(���)���*�������� ������+���,%��$����������������������

� ����������!������∆"���������#�����$�� %&�����' ()*��**+�*+�%&�����'�()

����,����������-������������-�����������!��������������.��!���������!!��������������

∆-� .%���.%!�����������������/����� ����!����������0���$�∆-� 1���1�!�����������������/��� ����!�����������0��'��$�&��"��2����'���##�3��4���1�����.%�����1����.%�����"���,%����

�����∆-��� ������������!�0���������

/� 0����� �#∆ 1, &�� �)2 '/3/�� 45���'� �# 01, &5���'� 6'�) !�� �/�7 �� �� &�)� ������� �������&�����,)��������6�� 3�6�����������&�����,)%� &�)2�� &�)�

�����∆�5"��2������/�����67� ∆85"��2��� ������9�����9����!�6�������/�6�����∆:5"��2���∆�5���;∆85��� ���/�����9��/�� ���/!�6������/�����6�����<;�=��$��'%��������=�����/���,%��$������ ������ ���

8� 9������������������������������������� �1�������������������,�����������,���������!���������������1�:∆ 1!��& ����)288��45*����

&>�',%��3��$���"����#'�$�������������5.� ,�!�������������3��"�"�� ,�!��� ,�!��������?�� �������?6�?����5.��� ���5.���������?67�� ,�!��� ����������������!� ������?6������������?67�� ,�!��� ,�!���� ��������������!�?6��� ���������

�� 9�������������������������;���$8� /&�)%�� &�)28��&�)%7 �&�)����������<��,,�������������������������;�������������������������������$

o ����������������� #���#�"�� '�@%#�������#��"��'�!o ��������������� #���#�"�� ���$����#�/�→���!o ���������� � #���#�"�� �����$���2����$����##�!o ������������������������ ��##%�

7� (��� � ������ ������� ������� �������� ����������� ,��������������

;�!�����;���������������������$���� 0�� �� ���8

;�$���%#�������"����"�A����'��#����'�"����''����'���"�������'��#�����"����� �"�2����� $�@�� �"2��$�� 0���$�"�B��#� ��$�� &�$�7� #��%��..�� '(�� 4�%�����'��#�����"�'�����"�����$���"��$��$����#�����'�������#���"2��$��&�$������A�.��'��#�����'���'%��;�$���%#����4�$���"�������$�>�����C�$�>���"����"���'�"�7��������8�����'��#����"���'�'3�����D

��(""��=��("(+>?@���+ ��?0�9@�+A?"+

Page 194: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� 0��������������!���������������������������� (����������(��� �B��� - �� ��������� ��,,���� ������!� ,�� � ������� �� ��������� �# �� �!�������������������������������:

&�� $����"��2�� 4� $���� $�� ����� '(�� �� ����2���� #���$�"$� $�� "�$%2���� $�� .%��� 4��� �� ��,%��$��4��##�@��������"��.%���'��$���"�����"�#��$��%���#%2�����',%#��$��.%.�������"�� ∆-5� +����+�!� �� �� ������ 0� EE� �� �� ,%��$�� �� �����#�� #�� $�3�� �����"�� ��"�����"�#��$��+�.���%#������##��2��$���',%����"��3���"�����"��"#��$����� �!���'��$D�

�� 0��������� �� ����� �� ���;����� �� ������� ��/ &�) �� ����� �� � ������ ����� �;�����:0����������!������������#�!!������

A��.���������→���A���,���.��

��,�

A��������→�A�������������33�������"'(F�A����4�%���@�#���"���.��

��������→��.����������

�.���������→���.��������

3� "���C����;���������� 8������ /:0������;�!������������

&�� �"���� �����!� 4� %��� ��'�� #�����"�'��� ��� '%�� ��'(�� '��#'%�� ������ 4� �'���"�� ��"� �� @�##�� $����"��2�� $�� ����"������3��C� �"�� .� �� �7� ��"� �� #%� '�"����"��������������"��4�##���2����������#%@�������',%�D�&��#�'�$�� ������'�!��%G��"��"���������$"����'��>�',%���$�4�,%��$����'�������#%@��D�H%G���'(��"����"��'���@�#��$�@�D�

��� @� �������� �������� D - ������ � ������������;���� �� ��;���� � !�� ������� � �8/1�E����� ��F ��������� ����� ������� � GH��8���E - ��C ���� ���� ����� ������ �# ���� ������������� 9������� �� ��������� �� ������ 0������������������������������������������������������G2�����>2 ��1�������#�����,����������!�D�����������������

��������I�4���###�����'�$�2������$�'���

143° 250°

H� ���!�

��8

��.����'�$�$�@����$"�#���������

;� 5.!�

Page 195: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

PROVA SCRITTA DI CHIMICA DEL 17 GENNAIO 2006

�� ����������� ��������������������������������������� �������� ����������� ������������������������� ������ ����������������������������������������� ��������� ������������������������������������������������ ��������� ������!�"�#$���� ������������������ ��%��"������&��&'���(��)������������ �*���+$��#��������

�� ����������!������∆"���������#�����$���%&� ���'�()*��**+�*+�%&� ���'�()

����,������ ���-�������� ���-�����������!��������������.��!���������!!��������������

∆,��-$���-$ ���������������� .��������� ��������.� �/���#�∆,��0���0� ��������1������� .�������� ��������1��/��&��#�%��!��2����&���""�3��4���0�����-$�����0����-$�����!���+$����

�����∆,�������1�������.� �/����������

�� /������#�!�������∆ 0,&12���'�)����3�4��������&�)3���������&�)����/0,&2���'�5'�)!������������&�)������������46������&�)���������5 ��475������������&�)%8��&�)9���&�)�

�����∆�5!��2������.� �������� ���6������1�����67�∆85!��2����������9��� ���9��.��� �6�����1�� �6�����∆:5!��2���∆�5���;∆85�������1��������.1���1�� �6������ �����6�����<;�=��#��&$��������=���������+$��#������ ����� ���

:� ;������������ �������� �����������������0�� ������������������������������,����������#��������0�<∆ 0����& ���� )9'���12*����

%>�&+$��3��#���!����!���!�##�����������5-��+� ������������&����!���+� ����+� ��� ����?�������1��?6�?����5-�������5-�����1��?67���+� ���� ����������1���� �������?6�����������?67���+� ����+� �������1��������� �?6������� ���

�� ;�������������������� ����=���$:� �&�)%���&�)9:��&�)%� ��&�)��� ������>��,,�������������������� ����=�������������������������������$

o ��������������������� #�"�!���&�@$"�������"��!��&� o ��������!���� #�"�!������#����"�.�→��� o ������������ "���"�!��������#���2����#����""� o ������������������������ ��""$�

�� (��� � ������ ������� ������� �������� ����������� ,��������������

=�!�����=���������������������$+���� /�� ����� ?@:

;� #�� �$"���� ���!�� ��!� AB��� ��&�� "�����!�&�� ���!�� #�� ��&&�� #����"���� ���&'�""�����!�22�@����&��"&�!"���!2��#��%�#�7�"��$��8����&��"����&�!����&���!�������&��"�����!������!�2������!2��#��/���#�!�C��"���#��%�#�������!��&�!�����������"�7�"��$��-�-���&��"�����&���&$��;�#���$"����4�#���!�������#�>�����D�#�>���!����!���&�!�7��������0�����&��"����!���&�&3�����E

��(""��A��("(+BCD���+ ��C/�;D�+EC"+

Page 196: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

6� F�G������������������������������&��)��������</������

FE� ∆,5� �F���F� � �� �� ����� /� ��� �� �� +$��#�� �� "#�� �����&� 3�!!�@@�� ""�#��� #��+$�$�+$���������""�#������!�"�������>��@��������#��"�������&'��#�>�&+$�E�

7� /��������� �� �� �� �� ������� ��������� � :�� &�) �� ����� �� � ������ ����� �=�����</����������!������������#�!!������

F��-�������→��F����+���-��+�

F���������→�F��������

���� �33�������!&'G�F���4�$���@�"��#�@��-��������→��-������� ����33�������!&'G��-��&�#��!������!�"$�����������E�

4� E��������+&������)%?&���)9�&������)#�∆A09%��12*�������0��H����!I���

��!�������?���������������������#-���∆A9'��12*���<

H���&'��∆:���∆:5���<;��I�����+$�"��&�"�#�3��!�"$��!���∆:���������6����1������ �� �6������A

�������������6�#��&$������A

�������������+$��#����A��������������A������E��

H���&'��A�4�>$��&�&��������"�#�I����A��E��

���E� �������� �������� �� ���!� �� �������� �� ����� "� ���� �# ���� �������� ��������� � �������� � ��J �� 6�0�� ��� �� ��G ������� ���� �� �� �� �������������������������������������������������������<

%>�&+$�� �3��!�� �� ;� �� ���5-� "�� ���!�""���� �"��!��� 4� �� �� ���E� 8�� #�3����!&�J� �!��!�� �� "$2���� �#� $����!�""����"$���&�����������@�""��#�����!��3�!���@�2����#�>�&+$����;�����5-E

6�

K����� �

;��5- ����

Page 197: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������������� �������� ���� �����������������

�� ���������� ����������������� ����� ����� �������������������������������������������������������������������

���� ��� ��� �� � ������ ��������� �������� �� ���������� �� �� ���� ��������� �������� �� ������ ��� ������

���������� !"#�� �� $� ��%�&� '()��� ���� ������ �� $�*+�*� '()��� ���� �������� ����� ,#� �()��� ��� -����

������-�����./����������������&�0�����������������//����������������.0�*������������

�� ���������������∆1#���%��2����������������3�

∆"#���$���%�&�4��$�*+�*������&+���'(������������

∆,#����.0�*�����5�//���4�&�0�4��./��������*&���(���$��������������

∆1#���%����6���&+�%%�(�3��*&���(��$�����������∆1#�7�%�� ��������8��������6������ !� ��� ������

��� ,������� �9�� !"#�� ��� ������� �� $� /./�&� '(� ��

$��� ���������� ����� '�� ��� �� ��������� �������� :�������� ����

����������������������������������������;�%�/��<�� �������%���&+#���

����;%%%�'��5�;��+;�'(�'��$�#��$��5�;+#����;+�..*+�'(���������������<�� �����

;+�..*+�'(�3�/./�&�'(����$������;.���������:���������5����%����)������;0��������"#$�%&�

��� ������������ ����&#�����������������,�

�����=:���=:�����,���

∆>#���$�%��/0���%���*���$�%�%���?�7�%�� ��������������������7����

��������@�)�A6��∆>#���$�%�+*����������'��(#��

�� B�������������-����������<�� ����������������"���-����;*�0���/0#�������0����&#���,��������-��������

/�%%�/�������������������������-������<�� �����/0#����������������-�����:�����������������

�&#��� ��������<�� ����������������C

B�������<�� ����9������������-�����������������������������/�/������������-����3�

��/0#����������%�%*����5�/%%%�B��3��%�%+����B����$����$��5�/�%������0��&����

���&#����������%�%�0���5�/%%%�B��3��%�%+����B����$����$��5��++���������/����

D�������������������������������������0��&$���/����&�������5��+��)�����)��&�*+,-.�,�

�� ����������!>����������������������������������������������,������������������������������������

��"������������"�/��,���-�����<� ���������9���������<�-�����������������

,����������→�,�� � � � ∆>���∆>#���$�%��/0�?� ������

��"/���������→�"�����"���� � ∆>���%�4�%�%&.)��������%�$/��$����$�%��00�?�������

,������"�����"���→�,�������"/����� ∆>���$�%��/0���%��00���/��(�#���

∆1#�

��

Page 198: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� 2����������E��"������������������������%�B���������������� ��������"��������������������C

�%�B�5��%$�����B$����%������"��������E��"�����������������������������

%������5�;%��)�����#�&�

�� B�����������"������ ����F����������"������������-������ ����:������������������������� �������9��������

��� ������������������G�����9����������������������������������������3�

�����������"������ ���������������

���������������������������

������������������������������������

���������������������������

� B���������������:��������������";������$�*;#��� ���������E"/������$�//#���� ���������"���������%%#���

,��������:��-����� ����������������:��������������������<������H��������������������������

B��������������������������������������9���H���������:���������������B�����I�����������������������

������ ���������� ��J� ����� �� �������� ���� ����� ����<�� ���� ���� �9�� �� �� ��J� ����������-�� ��� E� ��

����������������������������������

� B����:����������E��������K�������������E����������!"#�����.%���'()������������E�����������!"#�����

//���'()����D��:������ ������������-�������!"#����������������E�������F����������E�������

F�E����������������→�E��������� ��//����'(�

E�������→��F�E�������F���������� $�.%����'(�

E�������F����������→��E��������� 0��$�%1�

���L�� ������� ��� ������ ������������ ������ ����������� ���<����� �� ����� ������ ������������� B�� ������ ������� ���

������ �--������� ��� ���� ����� ��:����� ������� ������ �� :������� ,�� ���� �� ��� ������ ������ ��������C�

,��������:��-�����

,�� ���� ������ ������ ���������� ��� ��:������� ������ ���������� �� ������ ����� �������� �������9�� �9��

������������ ��� ����� ��� ������ ����<��������� ����������� ><� ���� ��������� �����-����� ����� ��

����������:�������������������:������K����������� �����������������<�������������-�������

���������������������������������9�������������������������.

Page 199: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

2��� !3����

�� 2����������"�������������������������;%�B���������������� ��������"���������������������C�

;%�B�5��%$�����B$����%�;�����"�$������"�������������

%�;����5�/*�&��)�����"#(��&�

�� ,��������9��!"#�����"����� ����$��+&�+�'(���$������������� �����'�����"��������������:�������������������

���������������������������������;�%�/��<�� �������%���&+#���

����;%%%�'��5�;��+;�'(�'��$�#��$��5�;+#����;+�..*+�'(���������������<�� �����

;+�..*+�'(�3��+&�+�'(����$����*+*&����"�����:���������5���%�*��)�����/;%%%������#�%&�

/� ������������ ����&#������������������������E����E����������

∆>#���$�%��+���%��*���$�%�%��?�7�%�� ��������������������7����

��������@�)�A6��∆>#���$���&*����������'��(�"�

;� ����������!>������������� ���������������������������������=:������������������� ��������� ��� ����

��"������������"����,���-�����<� ���������9���������<�-�����������������

=:���������→�=:� � � � ∆>���∆>#���$�%���*�?� ������

��"/���������→�"�����"���� � ∆>���%�4�%�%&.)��������%�$���$����$�%���+�?�������

=:�����"/���→�=:�����"�����"��� � ∆>���$�%���+���%���*���/��(��4���

&� B���������������/������������������������������-������ ����:������������������������� �������9��������

��� ������������������G�����9����������������������������������������3�

����������������/�������������������

���������������������������

����������������������������

�������� ��� ��� ������������ � ������� ������

�������������������� ����:���������������������������<����������������-����������������

Page 200: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

*� ��������������������������� ���������� ����������������M����������������������M������������������������� ����

��� ����� ���������������� �������������������������������������������������������� ����������������

!"#����$���%�&�'()��������������� $&&/�&�'()��� �����M�����������,#� �()������-���� ������-�����

0%�;�����M�������&�0�����������������*��+�����M��������.0�*������������

�� ���������������∆1#���%��2����������������3�

∆"#���$���%�&�4��&&/�&������;;/�'(������������

∆,#����.0�*���*��+�4�&�0�4�0%�;������+;�/�(���$��������������

∆1#���%����6���0.&%%�(�3��&&�+�(��$�����#�#����∆1#�7�%�� ��������8��������6������ !� ��� ������

�� B���������������:�������������"@��������.#��� ���������"��������$+&#������� ���������"D���������0#���

,��������:��-����� ����������������:��������������������<������H��������������������������

6�:�"���77�6�:�"D������������������������B��������9���������������������������������������������������

����������������<����������-�H��=���"@�6�:�����J����������������������������������������������������

� B�������������-����������<�� ����������������"���-����/��&���/%#����.������%#���,��������-��������

/�%%�/�������������������������-������<�� �����/%#����������������-�����:�����������������

�%#��� ��������<�� ����������������C�

�B�������<�� ����9������������-�����������������������������/�/������������-����3�

��/%#����������%�%;����5�/%%%�B��3��%�%+����B����$����$��5�/%/������&����

���%#����������%�%�����5�/%%%�B��3��%�%+����B����$����$��5��+/��������&����

D�������������������������������������&�4���&����/�&����5��+��)��������&�*+,-.�,�

�� B�� ��:������� ���� ���:����� ������� �-������� �$/./�&� '()���� ��� �������� ����� ��� ��:������� ����

���:�������������-��������$�/.&�;�'()�����2���������!"#������������������������C�><���J���:�������

������������������C��

�����������������→����������� � $�/./�&��'(�

���������→������������������ � ��/.&�;��'(�

���������→�������� � � /�"()�%1�

����L��� ��������� �9������ ������ ����������� ������ ���� ������� 9�� !1� 7� %�� 6��-���� ���� ��� �����-��

�������������������������������������2�������K����������������������C������������::������������

���������������-������������C�

�,��∆1�7�%�����������������:�����������������������-���--�������,����K�������������-��������������9�����

���������������������=���������������������K���������6������������������������������

∆1#

��

,����������������������"�����

><���J���:����������������9��������9��∆"#����%�

Page 201: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

2��� !3�� �

�� ,������� �9�� !"#�� ��� ,������ �� $� �.*�+� '(� ��$��� ���������� ����� '�� ��� ,� ��������� �������� :�������� ����

����������������������������������������;�%�/��<�� �������%���&+#���

����;%%%�'��5�;��+;�'(�'��$�#��$��5�;+#����;+�..*+�'(���������������<�� ����

;+�..*+�'(�3��.*�+�'(����$����*�;%���������:���������5�/��%*;��)�����&�%0���������"�%&�

�� ������������ ����&#�����������������E��������������E���

∆>#���$���0������./�����%����?�8�%�� ��������������������8����

��������@�)�A6��∆>#���+�&0����������'��(��5�"���

�� 2����������"��������������������������&�B���������������� ��������"��/������������������C�

�&�B�5��%�$�����B$������&�����"�$������"�������������

��&����5�/*�&��)�����)"�&�

�� ����������!>������������� ���������������������� ����������� @�������������������� ��������� ��� ����

��"������������"�;��,���-�����<� ���������9���������<�-�����������������

@����������→�@�� � � � ∆>���∆>#���$�%�;;0�?� ������

��"/���������→�"�����"���� � ∆>���%�4�%�%&.)��������%�$;��$����$�%��/*�?�������

@������"/���→�@������"�����"��� � ∆>���$�%��/*���%�;;0���/��(�""���

�� M������������������,���������K��������,����������!"#���$��.*�+�'()����������,�/��������!"#���$�/.&�0�

'()����D��:������ ������������-�������!"#����������������,���������F����������,�/�����

,��������� →��,����������������� ���.*�+��'(�

,�������/)����������→�,�/������� $�/.&�0��'(�

,����������F����������→��,�/������� 0�)4()��%1�

�� L��������������� ���������� ������������������� ���������N�→� M�� ���H� ������������ ��������������9�� ���

���������M�→�N��������������������H��������������-�H������C�,��������������9�������������9O��

N�����������9����������������-�����������9������--������������������������������������������������

��-������������������,�����:������������J�:�������������������H���J���������������:�����������

B�� ��������� ����� �9�� �� ������:�������� �� ��������� �������-���:�����

Page 202: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� B�������������E�"��/�������E����/�������"����������������������-������ ����:�������������������������

�������9����������� ������������������G�����9����������������������������������������3�

�����������E�"��/�������������������

���������������������������������������

�����������"����������������

������������������������������

� ��������������������������� ���������� ����������������������������������������������������������������� ����

��� ����� ���������������� �������������������������������������������������������� ����������������

!"#����$���%�&�'()��������������� $*/&���'()��� �����������������,#� �()������-���� ������-�����

/.�+�������������&�0�����������������;��;��������������.0�*������������

�� ���������������∆1#���%��2����������������3�

∆"#���$���%�&�4��*/&��������&�;�*�'(������������

∆,#����.0�*���;��;�4�&�0�4�/.�+������./�&�(���$��������������

∆1#���%����6���&�;*%%�(�3��./�&�(��$�����$""����∆1#�7�%�� ��������8��������6������ !� ��� �����

� B���������������:�������������E"/������$//#��� ���������="/������$++#���� ���������N�"/������$�*�#���

,��������:��-����� ����������������:��������������������<������H��������������������������

,�� ���� ��� ������� ��� ������� ���� ?� �������� 6�:� ="/�77� 6�:� N�"/� �� ������ ������ ������ ��� B������� �9��

��������� ��� ��������� ������ ���������� ���������� �� ��� ��������� ����<����������-�H�� E��� �����

����<��������6�:�����J����������������������������������������������������������������������������

��� B�������������-����������<�� ����������������"���-����/��&���/%#�������0����&#���,��������-��������

/�%%�/�������������������������-������<�� �����/%#����������������-�����:�����������������

�&#��� ��������<�� ����������������C�

B�������<�� ����9������������-�����������������������������/�/������������-����3�

��/%#����������%�%;����5�/%%%�B��3��%�%+����B����$����$��5�/%/������&�%%����

���&#����������%�%�0���5�/%%%�B��3��%�%+����B����$����$��5��++���������/����

D�������������������������������������&�%%$���/������+0����5��+��)��������&�*+,-.�,�

∆1#

��

Page 203: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����

��������������� ����������������� ����������������� ����������������� ������

��������������������������������������������������������

�� ��� ������������ �� !��"�##�����$����� %�&�'��()**� +�",�� -�,�.����/�����0(�)�1"� ���$��!/��#����

�2(�-�� ��� 3 ��#�#4� ��� ��!���� � �������#�� �� &��#����� !�� #�/&���# ��� �� 0�5-�6� ��� !�� �#�����

3 ��#�#4� ��� ��!���� 7������� �����#�� �� �(2�� �� �8��3 �� & ��(� ���$��!/��#�� �� �2(�-�(� �9��

#�/&���# �����""� �"���::��;��

3�'�0(�)�1"�<�%�()**�1+�1",��-�,�.�<�%0�5�=��2.-��'�50�(*0�1+�

50�(*0�1+�'��(2��1"�<�%0(�*0�1+�1",��-�,�.�<�%�,��2.-������� ���������7��%,��2.�'���*-���

��3 ������'��'��'��'��))-��))-��))-��))-��>�!��#�/&���# �������!����!!8��3 ���

�� ������������&��#���������������! $�������3 �������&��)���&��0��? ��#��"����@������������

�""� �"���;�

��,)�/�!��,��<�������'��(��/�!��A��→���,0�/�!��,��<�������'��(���/�!��A���

�(���=��(���/�!�'��(�B�/�!������ #��!�$$����

�(�B�/�!�<�0��"�/�!,��'�)(��"�@���)(��"�@���)(��"�@���)(��"�@����

)� ����!�##������#������������"��#��%�"C�"A.�7�������!!�"�#����� ���!�##��������#�# �#����� ���

:����##�������"��#���//�������� �����! $�������# �������"�!�%D��'��(55�<���,��.����!��!����

∆E����3 ��#��&�!�������������3 �!�>��!���#������3 �!�>�!8�������

���#��##����� ���&�!����������#��$����(�3 �����∆E-�'�����

∆E�'��(�2B�!�"�F�"AG�

�(55�<���,���'��F�"AGF�!,G�'�F�"AG����3 �����F�"AG�'��())�<���,2�/�!��,��

�∆E�'�,��(�2B�!�"�%�())�<���,2�.�'��(�*5���(�*5���(�*5���(�*5���

0� ��!�#�7�/��#���!!�������DAH�

• &����#���9������ ���������#�����#��;����:�������9������;����H�∆E�-�DA�C�D�II���

• &����#���9���::��� ����""���/�""�������/��������!!����������A�;�/�""�����%J����/�����.�

• ����7�#����!�����$������������!����������3 ���������������4��&��#�#�������#������������#���

DA�A�����'�D���A��A��&��#�#���������#���&���9K�D���:�������#��

2� L�����"�����(�@�����!��3 �!���7�4�!��#�/&���# ������#����&�M�:����(���&���9K;�

�8����"���(�&���9K�!��/�!���!���&�!����/�!#��&����!��9��/���/�����$�����������������

���#����>�!��#�/&���# ����!������&�����!!��3 �!���!�"�������>�!�3 �����:�!��&�����/&��������(�

&���9K�!���##��$���������!��/�!���!������������ �������#����� &�������!8����"�������#�����

@� E�E����@� E� � � � � � � �������

Page 204: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� ��������� �����!!����" ��#�������/�$����(���������>�7��������!��H�

• 3 ��#��&�M� ��/�#�!!��>�& ��(�#��#��/�"!����������!��� ��&��&���#4�/�������9����!���

• ��/�#����!��/�#�!!���������&�M�����������/�#����!������/������7����

• ��/�#����!��/�#�!!��������������#�/&���# ����������������������-�����!���

5� �������������!8�3 �!�:��������A�N����'���)������3 �!����3 �!����!!����" ��#���$������!��

�&��#�������#��(�� /��#�����!��3 ��#�#4������)����/�#���

• � /��#�����#�/&���# ������%���#��/���.�

• � /��#�����&����������O�%��/����/�!��"��.�

• �""� �#�������)����

• �""� �#���������O

*� P�!��������!����" ��#�����$����������������� $���������!��!�����∆E-��

����A��)�A�A���'� ��A�A���)A�A�����

)� ����A�����A������)�A�'�)� ��A�A�����)A�A��*�����

∆E-�'��(��0�=�%,�(500.�'�A��(B�*��A��(B�*��A��(B�*��A��(B�*��(��&��#�����

B� �����"!���������#��!�����#����&��#���!!8��������!!��! �����!�#�/&����"��!!����������#�������"!������

���#�(�����77�����#���� ������//�(�&������� ������:� ��������#��##�����&����������7���������!!��

�#��������$����;��&��"�����������&�M����#�����"9���

E8�!���#��������$�����%��/: �#�������!!����!! !��������!8����"������!!8����.(��9��&��Q���!�&��/��

�����>�&�M�!��#������&�����$����!!�����//��&��/�##���!�� &���/��#����!!8����"�������##�7�$�����

�����������!�&�������(��9��&���>����#��/������&���������&���/��#���

��� ��������� �����"��//�����∆�-����� �$���������&���!8�3 �!�:������!2�%".�'��!��%".�A���!)�%".��������

���!�����$��������4�&�M���7���#������!#����:�������

�∆�-�

∆�-�'�∆�-�,�∆�-�����∆�-�R���%� /��#����!!��

/�!��"������.���∆�-�R���%�����7������/&����� ��

!�"�/��σ��,�!���������/����!�� ��!�"�/��σ��!,�!.���

���$�������7���#����!!8� /��#����!!��#�/&���# ���

Page 205: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����

��������������� ���

��������������

�� ���������� ����������������� ���������������������� ���������� ������ ����!� ������ �

�"����� � � #� ���$� ��� � ����� ���������� � ���� ��� � � ������ ��� � � %&'��(� �� � � �� �

#� ���$� ��� � ����� )���� ����� � � ����� *� �+ �#� � ��� �� ��!� ������ � �"������ �,��

������ ��� �� ��������--��.��

#�������� ��/�������� �� ����������/��%&'�0��"����������12� ��

����12� ��������� ��/��'��1'� �� ����������/��3����"������ ���������� ) ��3���"�����2����

��#�����3���3���3���3���"'"'"'"'���������4�� ������� ��� ��� �������+ �#� ��

�� ��������� ����� �������*�������!���� �#�� �� ��5��'� ��5�����6� ��������5�����������

��������.�

������*���/�����*�����������75���→����������*���/�����*����������75����

���������������2������� ����� ��!! ���

2������/��&�"����������������1"�1"�1"�1"������������5��5��5��5���

�� 8������������ � ������ �������9�:9�;��)���������� ��� ������������������������� �� �

- ����� ���� ����������� ���� ����!���� ��� ����9�<���=���"��"�/���������� ���� ���

∆>����#��� ���� ������� ���#� ��4����� �������#� ��4��+ �����

����� �� ����� ���� � ������� !�����#�����∆>��������

∆>������"2�����?9�;@�

"��"�/����������?9�;@?<��@���?9�;@����#�����?9�;@���%����/����%�����*���

�∆>��������"2������%����/����%��������������&��&��&��&��A�A�A�A�

'� B�� ��) ����� ��������C�D�

• �� ����,��� ������������������.���- �� ��,���� .���D�∆>��/��C��:�C��EE���

• �� ����,�� --� ���� ������ �������������������������F ;�.�� ��������G�����������

• ���)������ ��� !������������������ �#� ���������� �$���� � � ����� ��� ����� �

C��;�5�7���5C�;�75������ ���������#����-���������������� ��� ����� ������,H�5C���

4��� �����������

"� C� ���� �5���C��������#� ��� )�$�� ������� ��� ������� ���I� �� ��������,H.�

J����������,���� ����������������� ��� ���4�� ���I��� ����������!�����*����� �������� �� �

��� ��!! -����$������� ���������� � ����+����� ������� ���������������� �,�� �3�

� ������������������-����� ���#��� !��������� ����������������

�� ��������� �� � � � � � � �������

Page 206: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

&� K����� �� �������������� ����� !������������4�)�� ���� � D�

• ����� ���) ��� ����+ �#� ���#��� �����������!! ���� �� ����������� �����) �����7�5����������

� ��������������!! ���� ����������� �����������

• ��������������� ������� �������� ��������� �� �� ���� ���$�������������� ����,��� �� �

�������� ��������) ����� �������� ��� ��

)����

• ������ ����5'������ ���I���� ���������������+ ���� � ��F5�����#�����-����� �3�� ��������

� ���������� �������� ���� �����������

%� ������ ����+�#����-�������� ������;�L�7���������7���������#� �����#� ���������������� !�����

������ � ����� �� ���� ���� �#� ���$�����7����� ����

• ��������������� ��� ������������ �

• ������������������� ���������� �

• ����� ������������,H�������

• ����� ����7��M

1� <�� �� ���� ���������� !���������������!������� ���� ���∆>���

��7���;�5�7;�;���������;����;�;�5�7�

��7���;�&�5�7;�;������������;������;�;�2�5�7�

∆>������'"��0�����'����;���;���;���;����������������A�A�A�A����� � �

2� *+ �������� , � �� ����!� ��� ��� ����!���� ��� ����&&A��� ���� #���������)�� �� ��� �� ��N�

��������� ���� ����������� ��� ���!���� �#���� ��� ����9��;�� �������N� ���� � �������� ����

����� ��������������� �� ������������������.������ ���������I�����������,���

*+ ����������� ����������� �������� �������� ��+ �� ��� ����+�����9��7����,����������� �

����������������� �������������������� ������������������+�������� �) !������

��� 3� ��� ������� �� �� �#� ��� ��)�����∆O������!�������3������+�#����-���D�

�7�����;������������7�������������������#��� ��� !���� �$���I�� )���� � �� �� ���- �3��

∆O����∆5����3∆������∆���E���������!���������������

� ������∆5��E���������� ��������� ���σ����������

������������ ������������

B� !����� )���� �� �� ������!�������� �

������ ���

Page 207: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� ���

����� ���������

�� ����������� ����������������������������������������������� �����������

� ����������

��������������� ���������������������� ������������������������→���������������

������������������ ������������������� !"#$"�%��� ������&��������������'�(")���

�� �����������������!��������"�����������������������������!���#

������$������%��������

��������������������������������� ������������!������������ �������

&��!�������������

• ����������������

• ����������������

• ������������������

• ��!������!�������

• ��!������������

• ����������������������

�� '� !���� �� ( ���� )� ∆ * �� ��!"������ ���� � + �,� -./!��� 0����� !���� ������

"������ �� ������� �� ��* � 1�*� �� 2���! �� ���� � �� ����� ����3 4 �� �����

�������5�������2����&����������"�����������!�������%��,��.�6�*�6���%��7-�

�6��������2���!��������!������8����*�������!����������������""3

�����*����������*+�*���,��������,�� ��������*+��))�--&#."�

�������*+����/��*+��� ���� ������$��'-!)"�-&�

�������*+� ������*�����������������/���*+�*���,������∆0�$��)!"��∆0� �����,��&� !"#$"��

%�-.&#$��$����,���("�-���"!#�&-1����.&%&-�.!-��$"�������2�

(� ��������∆9∆:���������������#

���$������6�;�$<����%<��$������6�;�$�����

���������������������������������������������������

∆3� ����������������4�����/������������������ ���������

∆5� ���#6∆3� �����/�������������������7� ����������#�#�(%�#.�#&�

�� =����������������������!���������&�������������������#

4��� � > ;���� � (

�������� � ��� ����� ����������� ��

<�;99��:<�;9

;?8@'���? ��@4�='�?A@9?

x

x

x

Page 208: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� &� ����&)��&� �%���-"� $"� �((�� )-&()&#.&�� �6� �&��&� �� "$-��&#��� ������ -&.")����

"�#")���8"���-&.")����)�9��&#.&2

1� 8���������������!!���∆:*��&��������8����������

>������$��������&���%�>���$������

�������5&�2������������"����8�

∆�,�:����∆8,�:���;�9�-".���$���.��0�

7� =��������������!!��������������������)����������

�����������������������!B6�1�(*����)�C%���!��)�

�����������������8%67���*��)�����������D��E����

���� ��� �������� 4� ����� ������!!� ���2�� �� ����� ��

�����������*�����!�������)�����&����������2��������

���� ����������� =�� ������ � ��������� �8� C� �� �� �����

�)�����2�������!����&���������

�� A� "����� � ����� ����"�� )� ��� ������� �� ���� !�� 4����� �) �� �������� ��

����"����5F������&�����"�����G�4�(�2�����1H��6���!��/�����)������ �������

�����������������������&�����5������D[4�(%

]%(��H��6�;���������������

"���������-������&�����"���������2�������������""����������!����!���

������������� ��<������8�� ��&�(&��8��

�� ���������������9!���$"-&�)=&�����(("��("�%�.-1�

�9&-&�"#�(��!>"�#&��<����� ������������������������������� ��������������

��� !�#.".1�)=&�("�9!��&�()"���"&-&��(&�()"��.��.!..���$�-&''&���������������������������

�����������������!#�� !�#.".1�����9��.&�(!%&-"�-&�������� !"#$"����-"(%�(.��?�� 2���

,� ��!�����"�������������������H>�$ ��%I����������������������

�������������������

��6���������� ��������6����������)�#�∆3,� ���������7�(%�#.�#&��

��� ?2� �� ��������� ������ �������� ���� ���$� ��� � ������������ � ; � ����� �

������������ ��6� ;� '������ �� ��2��� !��� �� ����2�� ����� ��� �������

����������!�����!����������������������������������������������������

8"� %!@� )�(.-!"-&� !#�� ����� �� � ��������� ��� �%%!-&� (;-!..�-&� ��� $"9&-(�� ��� � ���

� �����$&��&�$!&�(��!>"�#"2�

∆G°

T

T

P

S

L

V

���������

����������� ���

Page 209: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����

��������������� ����������������� ����������������� ����������������� ������

������ �������������� �������������� �������������� ������������

�� ��������������������� ��� ����!���"����������#$�� �����%����%���&�� ��!� ���'(����)*�������

!����&�������#$���+��!��$��������!$�&��&��!��,���� ����%�!����-�

(����)�→�(�.�.����)/0���������(�.�����!��� ��������1���"2� ���%%���$�3�������%�!��4��&��

(�����+����������)/�1$5� ����� ����!��%�!������6��!�3$�7�

���)/�.�����8�����)

�.���/�� 1��9�:1��9�:1��9�:1��9�:����

�� ��$����&��� ;��#$��1$���!��!���3������6��� ���3(�)��(�����!��$��������!<��&&��$&��������

�66��!��$��4���� ����6�����������$������������!1��&�����-���������!1�!&��=�!<>�!����������

���3.�.��$�8����3�.��$�.��∆�?�8�.��>@��A��>)B�8�.��>BB���9��.��>BB���9��.��>BB���9��.��>BB���9���!1��&�����

)� ��1�� ���"���∆�?� ��4��6������������A)C)>��DEF6�����A��@�>@�DEF6�����!1�&&���6��&��1���

����'3*���1�������'��#*>� ����#$��&�����%�����'�3��4�&�*���������%�$������1����&&���������!&�!!��

��������"��!���&&����� �������6%$!&����� �����+� �����'3*>�6�!$��&�����?�������&6����#$���� ���

$����!��!�����!$6��1�G��!!�3���-�

�3��4�&��.���'3*�8�����'3*�� ∆�?�8�/�)C)>��DEF6���

���'3*�.�H���'3*�8�����'��#*�� ∆�?�8�/��@�>@�DEF6���

'���+�I����&6*�7�'�>�@���&6�+�6��/�J/���:)�J*�8��>�)�6��� �����'3*�%�$���� �� �����

�>�)�6���I�'/�@�>@�DEF6��*�8��)@�DE� ������3���)@�DE� ������3���)@�DE� ������3���)@�DE� ������3��������!$6�����>�)�6���7���8��>����6�����>����6�����>����6�����>����6����������

�����&&�������)@�DE� ������3�����������%�$�������)@�DE�7�'/�)C)>��DEF6��*�8��>���6��� ����

3��4�&��1�������C>B�3�C>B�3�C>B�3�C>B�3>����!$6�� ���>���6��� ���!!�3����>���6��� ���!!�3����>���6��� ���!!�3����>���6��� ���!!�3������

B� K�$!&�4���������4�&&���"���;�����=�$��3�!�6����&�6���>�6��&����;� ��3����=�$��3�!�%��&�6�����

��6��!���� �� �����!�"�6�>��;� ��3����6����������'��!���!&��*�"�����&&�����!��������;��%�&����

6������������3��&�>�����"����!$�&�����$���� ���� ����3�6��1�������>�6��&����;�����'�� �!&��*>�

���� ��$3$��6��&�����$1�&��!����;��%�&������3��&���"���;��&���3��&�>�"����+��1������������

�� K�$!&�4���������4�&&���"�����!���� ���$�����!��!���3��������;���&��6����������;������

��!����'(���*�=�$����61�!&��������>��"��!��!���3����4����6��&������;��#$���!!�� ��#$�!&��$��

��61�!&��4��&�6��&��1������'��&�������������/ �1���*��+;�����=�$���6�!����� ��6��������1����

1�����>��������#$�������!����"��1��"�!!�6���44���&,���

(� ������K(� �� � � � � � � ����+��

Page 210: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�� ��������� ��� ��������� �� �����!����� �&6�!4������ ��� 4����� �� ���� #$���� �44�&&�� ���,� !$����

1�!������� ���;�#$���%�������!�$��� �����!�3$��&��������7�

�$6��&�� ���1���!��!��!��!���

�$6��&�� �����1��!!�����&�&����� �!&�� �!&�� �!&�� �!&���

�$6��&�� �����1��!!�����1�������� ����� �!&�� �!&�� �!&�� �!&���

��6�������4�����6�&����������1�������4�����$����$����$����$���

��L��.����.�������8���L��.�.�B���/�

��6�������4��������1�������4�������������������33�$�3�6��&�� ���;�#$���%���>�6���������!1�!&��

:� �������1����!!�� ��1�!!�33��� ��!&�&��!��� ��M���#$� �� ����!��∆�>�∆����∆��"�����!�61������

!&�!!��!�3��>�#$��$�#$��!������!�!&��������!� ���&�>���!��!<�#$���=����!�3������������"��!��

#$�!&��1�!!�33��� ��!&�&��1$5�!�61������������1���#$��$�#$��������� �����1��!!������

���� 1�!!���� �� !��� �� �� ��#$� �� !�� ������ ��� �3��� ��!�� ��61���� ��� ��3�6�� �� �����

�&&����������&��6���������>�#$�� ��∆∆∆∆��=�!�61���1�!�&�����=�!�61���1�!�&�����=�!�61���1�!�&�����=�!�61���1�!�&���>�6��&������!&�&����#$� ��=����&$&&����

��!�� 1�G� �!�� ���&�� �� #$����� !��� �� �� 1����5� ���"�� ∆∆∆∆�� =� !�61��� 1�!�&����� =� !�61��� 1�!�&����� =� !�61��� 1�!�&����� =� !�61��� 1�!�&���0� ������� ∆∆∆∆�� =��� =��� =��� =�

!1�!!�� 1�!�&���>!1�!!�� 1�!�&���>!1�!!�� 1�!�&���>!1�!!�� 1�!�&���>� 6�� ���� !�61���6�� ���� !�61���6�� ���� !�61���6�� ���� !�61��7� ��� ���$��� ��!�� ��� 4�!�� !��� �� =� 6���� ��!�� �� #$�����

��#$� ��'�!����#$�*����1�!!�33��� ��!&�&�� ��!��� ������#$� ��1$5����������!��&��&��� �$���

1��!!�����������4���������#$����� ���1$�&��&��1��>���&��6��&��!��"��!$%��6��������

@� ���������������� �� ���61�!�����������)�'!*��8�����'!*�.�����'3*��!������&����!�3$��&�� �&�7�

� ����)�'!*��� ����'!*�� ����'3*���

∆�?4�'DE�6��/�*� /�����>C� /��)�>�� /�)C)>��

�?�'E�6��/��J/�*� C�>C� )C>:�� ��)>:�

���������#$����&�61���&$���∆K?�8���1���#$�!&��������������#$�!&��&�61���&$��>��"��

��������!!$6�����1��!!����� ���!�!&�6�-�

∆K?�8�∆�?�/�∆�?�8�'/��)�>��A�)C)>��.�����>C*�I���)�E�A��'��)>:�.�)C>:��A�C�>C*�E�8�

8��:@)���E�A�'�I����>�*�E�8���1����8��:@)���7����>��8������J�����J�����J�����J�8�@)@�?��

��#$�!&��&�61���&$��>�1���"2�∆K?�8�/���J>�J�#�8�1'���*�8���8����&6����#$��&������=�

�;$�������61����&��3�!!�!��1��!��&������!�!&�6���

C� ����������∆�?���1����1���������������������'��#*�8������'3*�.����'3*��

B�����'��#*�.�B��/�8�������'3*�.�B���/�#�� ∆�?�'1���*�8�����

������'��#*�8����'3*�.�B��.�#�.�B��/���� � ∆�?�'1���*�8�/��>�)���

������'��#*�8�������'3*�.����'3*�.�B��.�#�.�B���/

�#�8��������'��#*�8�������'3*�.����'3*��∆�?�8�////��>�)����>�)����>�)����>�)���

��� ��3�!!��'����B*�=�$��!����1����!��$%���>�����J!�8�>B�I���/������!��"��$������1���&�����&����&��

$���!��$������!�&$��� ��3�!!�>�� �=�1��!��&�����"�� ���3�!!��!��� ������ �!����&��!$��4�� �>�

������!��!$��� ���*��33�$�3�� ������B���%*��33�$�3�� ����#$��1$����

�*�����B�=�$����� ��4��&�>��"��!�� �!!�������61��&�6��&����%���� ���������B8�������;�44�&&��

������������6$���!�����,�$�&�������1����1�&������� ��3�!!�������$6��&�� �����#$��&�&,� ��

���1�� ��4�� ���%*� ��$�� �����!��$���������������&�������� �3�������� �!����&�� �6��$�!�������

#$�� ��!��!���3����,�1��&�� ���!��� ��1��!��&�>�4��������1��!&���������������� ��J!��

Page 211: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� �������� ���� ����������������� �������� ���� ����������������� �������� ���� ����������������� �������� ���� ����������������������������������������������������������������������������������������������

����������������������������������������������������������������

�� ����������∆ ���������������������������������������������� ��!�������"���

�������� ��� ���� ���� �� �� ����#�������������������������$���%���������"&

��'&���(#���%�����'��∆ #���%����)������&�*����������+����"������,������������-�'��

������������������ ���������������� ��������������������������� !����" �#����� ��$��

�$����!��#$�����%�& ��� ������������������� ��#$������'���(����!����!�)��

��������)����*��+,� �������,� �" ������,� ���������+,� ���������

& ��� �������� ���-����������'�.$��!������/����������00���

���00���)�*�����+,� ����0���,� �!��,�������-����������1�$���������������

�0���,� �������+,� ���������

+� .������������������!����� �/�'$�*�0� +1�$"*�%�'1$"*�0� +�$"*������������������∆ �#�2������

�����-� ��� ��&�� �� � '1� $"*� �� �� +3���� ��� ��&�� �� � +1$"*�� � �� ��� �4�!����� �� 2� 5�

������������������ �,������������������!�������� �,���/�

o ������������(�!���∆2��3����

o ������������ 6����� ��$,�����

,� ��!�������

o ��4�""��������'$�*��$ ���������������

o ��4�""�������� +1�$"*��!������

7� '����� ������ ����������,���������������"������3�"���'�$1 *+���������7�8��!����

��42���/�2�4��� ��/�/���42��

�����)�����+,� ������*�,� � ��42���!���$�����#��,�������*���������0�*�,� �42��

5$��������������6�!7��.$���!�����$������������8�����[�42�]���0��*���������!���$�����

�� �� ��$���42����� ���[�42�]���0�����.$��!��$���2���������42�������%�

3� ( ����� �� ��� ��" ����� 9:;<=(;(=>1�

$���,�� �����,,� �� �������*� �� ∆?�� ���

#��,������(��� � ��� ��,����+�6$�*�0�-�+�

1+� $"*� %� 6+1-� $�*� �� � �� ��� !����� ����� ��

����� ��� �� ��� ��,������ 5������������

�� �� �������,��������� ��

∆2��9������,1$��������

∆:��9����!�,��$8�����,� �����������

∆;�

<<�

��������������<�9�<��

Page 212: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

-� @������� �������"������ ��,��������� ��,������������ ��!������<��� +�$"*�$���� ������

��'��������*����# ������ � ��,���������������-��"���;������������

;��$�*�0� 710�$�!*��→��;�70�$�!*�0� +�$"*�0� +1�$��!*�

�" �����/�0�204/���.���→���" 0/

���.��/�0+��2������/�0�2�4�� �.��

������)����*��+,� ��������,� �" �!���$����� #��,����*�0��,� �2���-���� �����!�8�����

�����!����������������!���������%�

�� '����� ��A�!�$+-�'*��� ���� ��,����� '���0��B�+0� ↔� B���0��'�+0�

∆=����������������0������������>��������������?������������!��@�99���

∆;������A∆=������B< �@�!���$�� �@������������.$��!���������� �������

)� C���� �� �����"�����������,�� ��� ����� ���������� ����� ��� ���� #�����������"���

� �2��������������������������"����� ������/�

B�'�� � ��1+� � � �1+��

:4��,� ��� ��������� �������������9�C� ��� �!���������9�:�4�������� ����(� �����

�� ���"��� ��������� ��� ����������������������������� �������� �����; ������� ������

����� ����������2����������"���� �2��������

��/�9�@/�9� ��!�����-���$����.$����������-����� ����������$,����!��� ����������*��,��$��

�$,����!����������!������������.$��!��$�7�����8������$� �������,����,�����%�

�� �� �2� �� ��� ��,���� �� � ����� ���� �22��"�� !���� ��� ���"���� ��� ��!��� ��� ����� B 3D�

$#�� � �8�����*������������A��$ D*�%�)�E���&3�������A��$B 7*�%�+�E���&-��� �����

�������,������#�� � �8�����������!��������F�� �2�� ������������ �����������

C2�A�����/�2�4���C2��/

��.��/�AC���.���

C2��/

��.��/�2�4���C20�/�204/��.�� �@�.�������������

A���.��/�2�4���2A�/�42�

��.�� @�.�������������

:���������!��$���� ������$���1����!�1� ����$�����!��$����7�,����!�1� �?�#���� ���.$� �1���

!7�!�� ����'���D������������!������� ����,���� ���� $8��������$ ������������(�!�������%�

���9������������"������ ��,��������� ������������ �����G�����"� ������� �2��������

�6�����,���� ��.$�������-�����(�!����#��,�8�������������(�,�����!�� ���,���!���������

!��$�� ���,��σ%��

Page 213: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� �������� ���� ����������������� �������� ���� ����������������� �������� ���� ����������������� �������� ���� ����������������������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������

�� ������ ���� ∆ �� �� ���������� ��� ������ �� �� ������ ������� ������ �� �� !�����

����� ��� ��"� #���������������������������������$���%���������&'��('��������#�

%� )�*� &� ��'+,� �� ���� )-��� ��� �� ���.��������� �� ���(�� �� ���� "����� � ��/� ��� ��� ��� ��

� ��������������������)���&����������

����������������� ������������������������������������������������

�������������������� ��!� ������"����� �����������

���"��������"� � ������!"�����#�����"������� �����$%�����∆&��$%!����������������'��

∆&� ���"$%(�)�����������������������*��+������������&� ���$%����������������������,�

������+����������������(�

)� 0������������������!����� �1�(������������������ ��������������������������������∆ �/�"������

�����-� ��� ��'�� �� � (2� $&,� �� �� �+-��� ��� ��'�� �� � (�2$&,�� � �� ��� �3�!����� �� "� #�

������������������ �.������������������!�������� �.���1�

o ������������4�����∆-�.��!�

o ������������5������/��������!�

o ��3�&&��������(2$&,�������������0(��������!�

o ��3�&&��������(�2�$�,����������������!�

+� (����� ������ ����������.������!��������������������)-���6����������.����

��� �7����)-���6����������.������� �����

+-�1������2����[-"3/

]� ����1�4�������+-���������2����+3-�1��5������[3-�]� ����1�4(�

6��7��������0�����-"3/�/�3-�� ���-�3�����������7��������'������7��������������0�����

�����������������������������������������0����������������8�������������!(�

7� 4 ����� �� ��� ��& ����� 89:6;4:4;<2�

$���.�������..� �� �������,���∆=�� ��� /��.����

��4��� ����� ��/ ��.����> )� $�,�%�> )�$��!,���

� �� ��� !����� ����� �� ����� ��� �� ���

� ��/ ��.������ #�������������� �� ����

���.��������� ��

∆-$� .� �� ��������� '������� ��� 2��0�� ���

9������2�������������!�

∆6$�.��� ��������� ��5�����8�+�:�������������

������������������(�

∆;$

4�

�+����������&�.�&$�

4��

Page 214: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

-� >������� �������&������ ��.��������� ��.������������ ��!������6���2)�$&,�$���� ����

����(��������,����/ ������ � ��.���������������-��&���?)��

?)�$&,�@� )2�$��!,��→��?�'�$�!,�@�2)�$&,�@� +2@�$�!,�

��<����!�/���-�3����5!��→��1�<�����5!�/�3����!�/�1�-"3/���5!�

���� �� �� "�� ���� � "������� <�=� � ��� ����� ��� ���22�������� ����7���������� ������� ��� 3��

2������ ����� ��� ��,�� ���8� ���#� ��� 3�(� >������ ��� ?@� � �A&�� 5������ ����

������+�������������������0��������������������������������(�

�� (����� ��A�!�$)-�(,��� ���� ��.����� (���@��B�)@� ↔� B���@��(�)@�

∆B$� �������#�/������� �/�������@������0�����������+�����������������������C�..��(�

∆;$� ����<∆B$� ���A&��C�����������C� �������������������!������"�������!� ���"���

5������ ������������

*� C���� �� �����&�����������.�� ��� ����� ���������� ����� ��� ���� /�����������&���

� �"��������������������������&����� ������1�

B�(�� � ((�7� � � (> 7��

%%�1� D� %E�1� D�F�%�=� ��� +���� ���� ������������� �������7��� �+������� ���� 2��0�� ���

9���������������������������������������������������F�%��8�����������������(�

�� 8�������������(����������������� ������� ������D���������������7�A�E�

1�C�7�����+�������������������������C!�������������������/���� �1�!(�)�������G�����+��

���7������8�1�%����7��7���������������������������+����������+�:����+�������1�C(�

�� �� �"� �� ��� ��.������ � ����������""��&��!������� ���&���� �����!��� ��� �����B 7(B�

$����� �D�����,������������A��$ (B,�%���F���'���������A��$B +,�%�)�F���'-��� ��

����������.����������� �D�����������!��������G�� �"�� ������������ �����������

F-1%F���!�/�-�3� �F-1�/��5!�/�%F�

��5!��

F-1�/��5!�/�-�3� �F-"�/�-"3

/��5!� �C�5� �����������

%F���5!�/�-�3� �-%F�/�3-�

��5!� C�5� ����������

6�������������������������������������������������������������=�2��������5���������G���������8�

+�:��+������������������������������������0�������������������+��'����������(�

���8������������&������ ��.��������� ������������ �����E�����&� ������� �"��������

la terza (rottura di attrazioni molecolari) e la quinta (il legame N≡N è molto forte).

Page 215: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����

����

��������������� ����������������� ����������������� ����������������� ������

����������������������������������������������������

�� ���������������������������������� ������!"�� ��� #����� �� $�� ��# ��������������������

%�&%�'����������� ������!"������"���#�� ���� �(�� #��������������")� �� # �(�*"���!" ����

(�++ # �,�-��

∆�(�����",��� �.���� #����(���(#���,��� �( ���������������",��� �/��� #����# ������# �( ���#��������

���������� #�!" ��������*�����(�����",��� �0� ��� #������ ��1 � #����# ������# �23�4�5��"��

*���# ������"�����+ #��# ���!" ����( ��1 � #����(���(#���,��� �( ���������2���51 ����� ����*�$�

(�����5 �#��"����(��"������� ����(�����#�,�������� 6(�����4��

�� �����## �������������7#&$��8&� ����&�����#(�� ��# �� �� �(��� �� #��"#��(�� 9����,��� $�

��� ���(�� ��������*���

�1�#(�� �0��8&�3����&�3��7#&� �� �" ��1��� ����:��# �� �� �( �� �+�#, �(�����(����#��� �

��� ��� $�(�*"���������# �� �� �(�� ����� �( ���������� ����5 ������(����",��� �(��

� ��#�� ����*��:��

'� � #����# �,��� ���;�7�.��$���"���(�����0�∆�<�=��� �∆�<�3���������� �� #��"#���!" ����

# �,��� ��")��* #��"���-�� ���$�� #�5>-���� ��?$����!"�������(�,����-�

� #�5>�"���# �,��� ��** ����( *1 �� # �∆@�3����� #����# �,��� ������( #����∆@<�=�������5 �

�����+����������5 �A !�3����� #�5>����# �,��� ��** ����������� �� �� ���!" �����9�����

�5 �����B�3�A$��������5 �*��������� ����#�(����� ���C�# �� ����(��!"������# *�����(��� �

���(�,�����(�� !"���9#����

&� ��� �(���5 �∆�<�(��+�#��,��� �2DEF���4�*�� �/��GH$G$�6�'I'$H� �/��&$I�#��� ���*�� �� �� #�

����2��!4$�� #�����2�4� �� #���&�2�4$�J(�# �!"���������# �����*��"����� #����9"����� ������ ���

(��"������� ������������������"����(���K�L����*��"� �(�����2�4� �(���&�L����*��"� �(����&�2�4�

���� �"������"��� #9������(��H�$�������� �"������H$�<��(��� �� #��"#�� �������# ����� �(��

�G&�������

∆�<���9�2���2�44�.�6��GH$G�DEF���M������# $�(�����5 ���&�2�4�;������2�4�.�����2�4�;������2��!4$�

∆�<���9�2��&�2�44�.��N�26�GH$G4�;�26'I'$H4�/�26�&$I4�.�6�GI�$��DEF����

������������(�������# � ����.�2�$�'������N�H���4�J�2�$�G�����������6��A6���GG�A4�.��$�G&�

���$�( �� �!"����2� �� �(��������4����K��L�0�������"����(���(#�� ��� ����&��L�(��� �������

2�$�G&�N��$K4�����N�26�GH$G4�DEF����.�6�'�&$H�DE�

2�$�G&�N��$&4�����N�26GI�$�4�DEF����.�6����$��DE�

����# ������ �.�6�'�&$H�/����$��.�6666���H�$��DE���H�$��DE���H�$��DE���H�$��DE�

H� #�����# �"���#�+����( ��1��(�� ����(��∆@<����+"�,��� �(��

�� #�����#��+�#��,��� ���2�4�→���2��!4�

∆�<�=��� �∆�<�=���� #��"���������������(����������→���!�

%� ������@%� �� � � �

����������O���� � � � � � � �������

660°C

Page 216: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

K� �������# �������(��"������",��� ���� �"���� ������(���H����(��"������",��� �������������

������(��"������",��� ������&��

�����������+����P��6Q�.���6&� �2����.�&4�

��6&������6��N��$��H���.��$H�N���6K�������6��������� �

���&������+����P�;Q�.���6&� �

��6&������6��N��$������.��$��N���6K������;$���� �� ����

��������# �,��� ��;�;���6�.�����#���������H�N���6�������;���� �� �������'H�����������(��

���",��� $�!"��(��P�;Q�.�H�N���6�����F��N��$�'H���.��$&'�N���6H� �������������&$G&&$G&&$G&&$G&$����(���

�� ��#�* # �� �# �,�����(���(#�������5 ����������** ��# �������� �(�������!"���"��&����� �(��

�5 �����#�(�����(�����"9����:�A��(���"2��4��0��(��N���6&G$�(�# �� ��"��&���#:���C����"9�� ����

��!"�����(�$�� "�#����9�������

�"�;�;�����.��"2��4��;����;� ��&.�;�����.�����&�;�����6�

���� ���(��# �,��� ������**� � �� #�5>�(:��"�����(�"�����(��+�#� ������#�����")���#��# ������

+�#��,��� �( ��1�(#����(��(��#�� $���������"9�� $��5 ��# ��������� #���� (�#� ����

�# ������,��� �����## �������# ���������#���1 !"���9#���(���(#������(���"�;$�����5 ��**� � ������!"��

���(����(����(����(�$�� #�� �� �(���,��� �(���������

G� �������# �∆@<����H<��� #����# �,��� ���8 �;�����.�8 �;�;�����6��

∆�<�28 �;F8 4�.�6��$&&���� ∆�<�2���F��64�.�;��$'K���

∆�<�28 �;�����.�8 �;;�����64�.��$'K�;��$&&��.�;��$G�����2������� �4�

∆@<�.�6��8∆�<�.�6�2��N�IKH��4���N��$G�����.�6�'&G�H��E�≈�6�'&I�DE'&I�DE'&I�DE'&I�DE����

I� ����� ��# � �9�������# ����# �,��� �# (�NJ�8 �;� ��&6�;��'�;�→�RR� ��������#� �∆��������$�

�����( #��(��������� ��#�,��� �(���"�� �� ����# ��� �� �������",��� ���#������ ��

H�8 �;��� ��&6�;��K��'�;�.�H�8 �;�;��� ��;�;��&�����

∆��.�2�$H��;��$&&�4�/��$�HIF�������[��6�]6�K�.��$I&��/��$��HI�2'�4�.�;��$�HG��;��$�HG��;��$�HG��;��$�HG���=���

���# �,��� �0�������� �$����� ����5 �������(�,���������(�#($���� ��# * (�9�� ��

��� ��"������ ����5�"�������"�����0������"#�����1 !"���9#��� �(�� #���������'�2�4�.�����2�4�;�����2�4�

����*#:��"� ����( ����!"�����:�(������+�#�����2���0�������� ����* #���( ��#�4J�

• �"� ����(�����!"�����:�(������'��%��� #�5>� � #�� � ��

• �"� ����(������ �� #��"#����� #�5>���(�� #�����2�"� ����A !4�

• �"� ����(������# ����� �%��� #�5>�� ������(�������"� ������

• �"� ����(�����*��"� ���� #�5>�� ������(�������"� ������

2� �#������ �* # ��������� �� # �� ��"��$�"�������C�(��"��4�

Page 217: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����

��������������� ����������������� ����������������� ����������������� ������

������������������������������������������������������������������������������������������������

��� ������������� �������������∆���������������������� ������� �!"����#$%����!�&�%'"!'������%$����(���

��%�'!)����#��$�����(�!�*��*�����( ����������������!�#��$�!��**����+� *����������������*�����

�*����������*������,�������*( �����,����%-�#�.�

����������������� !"#$�������%� �$���%��&'���(���)%�*+�,�(-�����).+�/�����).+�,�������)%�*+0�

∆�1�� !"#$�����/���2�)���3453�+�6�(7(54�,��(35��/�����������8��8��8��859�:;- �%59�:;- �%59�:;- �%59�:;- �%�

*�/�<��:.�2�95<39�:;�:.�<�1��<�2�<91��/�4345�8�:;4345�8�:;4345�8�:;4345�8�:;���������$�5��$$���!�%�����

)4345�8�:;�+�'�)��859�:;- �%+�/��53�8� �%�#��$���,!',/�����0��%!,�������1��������

�%� #����� **������������ ����+������������*��������*����� ������ ������*( �����*��������,�.�

2*������3��� �����������������������������*45��������

���,����(�,�/����,�,����).+�,��������

∆=1�/�,��5�8���*"�����%�����������&�#>��$����5�%��������#���##�������"������%?����.���0�

��� 6 ����������� �������������7%$!� 2�$%!� �#$$�� 8� �����!� ( ��� 8� ��( ��� � ( ��� �������� ��

*�����������+����.�2������+�������

�9��������������� ��������������*�!�( ����������������������������������� ������*����*���������7%$�8�����������*45����*������**���!���*�������!���*�����������+����+�����������:�����2�$%�8� �������������*����*��������#$$��8���( �����*� �����������������������������������;��������*����

�-� #4����������������� �����-,,������7�$�����������,�:������ ������*( ������������.�

��,�:�0��,&������:�1��,&%�����$�&�����������3��������������� ��������������,!-�����-,�������1��,&%�����$�&����� ����������������������������<�������������� ����!���� ����� �����,�:!�*������%�0��,&%�����$�&���( ����=$�&>�1�%�0��,&�������:!��$��1�%!)�����������

"� 2*����� �� ��� ���� �������� �� �������� �� * �� � ?� ��� � ���!� ( ���� ���� �*������ ��� �*( �!� ���

*��������7�%#$�!������������� �������� ���������;�����*��!�� ������+���*���

�7�%#$��@��%$�1�%�7�

@���(��@�#$�1���(��

7�@�@��%$�1�7�$��@��@�� � � ������������*45�7�$��8� ���+��������

#$�1�@��%$�1���%#$��@�%�$�

&�� � ����������*45��%#$��8� ���*���+���

�%�>��@���%��#��A�*"�����!�#���!�#���!�#���!�#����

�� =�=������ =� � � � � � � �������

Page 218: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

/� A����*��������� ������������������� ������*��*������∆B���������8�����������C�$%�@���$

@�@��#��1�C�%@�@�#��@�@��%$�

��C�$%�@��%���$@�@�%�#��1���C�%@�@�%�#��@�@��'��%$�

∆B��1��!%--�@�,!)--�1�@��! ''�D����������

�)� E���������<����@�A����1�#���������������-",F!����������������������-%����!��8�*����� ��������,�

G������� ����<!�-,G���A���,G���#��2�����*4����( �����������∆���1�&� '!)�����∆2��

1�&���%���F&�����������������������������3( ���+����!����*����*��������!����*4�����������;�

�����������������������

<���������� ���*��������!�∆9��1�& '),,�@��-",��0���%�1�&�-'�,,���

&�-'�,,���1�&�'!��������&�F&��0�-",�F�0���F(���* ��F(�1�-!,)�0��,"�

6�1��,!��0�-%����=�,!-�0�-%��,!��0�-%�>�1�,!," "�HHH�F(�( ������������������� ��������

2��� ?���*4�*��*�����∆9�1�&�-'�,,���@�'!��������&�F&��0�-",�F�0����,," "��1��&�"''",���H�,�

'� I���3( ���+��������� +����;��7�������@��%$����(��1�7�����(�����*���+������������� ������� ��!�

������������������������������� �������7��!�*��8���������������������������

:���������������� �����������8�������*��������������������������������������������

������**�������������*����J�� ������I�;�� �����������������������!�*����*����������

����� ������J� ���� *4� �3�������*�� 8� ��� +��� +��!� ���� ��� ��� ��� �*��8� �*����*��� ���

��� �������������7�����(�����3( ���+���!������������������7�-@��(���( ���������*�������������

��������

� :3��� ���������*��������������������������������*�.�2�������

�?�##��������� �$ �#@������ ��%%?�%%" ����� B�� >�$�����%�� @��$� ��$�� >�#�$�C�� )=1� ���

���"������DD��+���*"�����&�@�C���$��$�� ����� ��� ��$�5� ���A�%"�.���%%��@�� �������

��� �%��(5� �B�� @�� ����� "��� #$��$�� >��$�$$�C�� #"%%�� #">��@����� ��%� �$�%%�� ��� �#$���%��

%?"%$������������#�����)>�##�C������+0�

<�0 ����������%����.�� �����#$�$����%%?��*"���� �#$�������

�� !�� ��$��>��C���$����%%?�..�"�$�����<� �%-��������%�

��#���%$�0� �� �� #�� ���@��B������� %�� � ���

���.�%� ��$��������!�%%���������%%��#�%"��������#>�$$��

�%%?��*"��>"��E�

����������.�%� ��$��#���!!�##����*"�%%������!�%%�������

#���%��5�$��$��>�F�*"��$��>�F�&�������$��$��%��#�%"�����0�

����

����

Page 219: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����

����

��������������� ����������������� ����������������� ����������������� ������

��������������������������������������������������������

�������������� �������������∆���������������������� ������� �!"����#$%����!�&�%'"!'������%$����(���@�%%/!)�

���#%�%����!�*��*�����( ����������*����!�#%�%!��**����+� *����������������*������*����������*�����

,!-,�������*( �����"����%%�#��

�#����� **������������ ��*�����������������7���������*������*( ��� ���.�2*������3��� ����������

�������������������*45��������

�6 ����������� ������������� 7%$!� 2$%!� �#$$�� 8� �����!� ( ��� 8� ��( ��� � ( ��� �������� �� *���������

��+����.�2������+�������

�#4����������������� �����-,,������7�$�����������,�:������ ������*( �����������.�

�2*���������� ������������������������* ��� ?����� ���!�( ���������*����������*( �!����*��������7�-#�!�

������������ �������� ���������;�����*��!�� ������+���*���

�� =�=������ =� � � � � � � �������

Page 220: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�A����*��������� ������������������� ������*��*������∆B���

C�$%�@���$@�@#��1�C�%@�@�#��@�@��%$�

�E���������<����@�A����1�#���������������-",F!����������������������-%����!��8�*����� ��������,�G����

��� ����<!�-,G���A���,G���#��2�����*4����( �����������∆���1�&� '!)�����∆2��1�&���%���

F&�� ��� �� ��� ������� ��� ������ ���3( ���+���� !� ��� *���� *��������!� ��� *4� ������� ���;�

�����������������������

I�� �3( ���+���� �� ��� +����;� � 7��� ���� @� �%$� ���(�� 1�7��� ��(�� ��� *��� +������� ����� � � ������ ��!�

������������������������������� �������7��!�*��8���������������������������

:3��� ���������*��������������������������������*�.�2�������

��������� �%� ���.�� �� ��� #$�$�� ��%%?��*"�� �� �#$����� ��

�� !�� ��$�� >��C���$�� ��%%?�..�"�$�� ��� <� �%-�� ��� ���%�

��#���%$�0��� ��#�� ���@��B�������%���������.�%� ��$����

����!�%%���������%%��#�%"��������#>�$$���%%?��*"��>"��E�

Page 221: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� �������������������������

��������������

�� ��������� �����������������������∆���������������������� ����� ��������� �������

���������������� ���!��"����#$!�%����#��������&'�� ��������� �����������������(�

�������!� )���������*��������+���� ����� ,������ ���������������+����� ����� ,������ ���

������!��#��������������������� ,������� ��������

�����"� -����,,���������������������������� ������������.�

� ∆∆∆∆���������� � ����������! �

��� ��� !�/0��

���� ��!�10�� !2�0��

��"� ��"�/03� !/103�

������� ��� �������� ��������� ����∆4���������� ��� ���,����)$!� % &�5�6�$!% &���)$"� % &���

����� ��� ��� ���,��������� ������������ ����� �������� ���� ���� ��� ������������,��������

��� ���������� ���7�����0/������

2� 8�����*������9����������� ������%!5&�:���*� ��,����������������������;��!�!�!�!�1<�

=$>?�?�#$4=$>?� � � � � � >@AB8#$+@�

Page 222: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

/� #������� ���� ���������� +�!#$"� :�� ��� ������� *����� ��� ���� "�� ���� +�!$���"�� ����#$!�

�����������,����+�!$�5�#$!���+�!#$"���

�����1� C��� ��� �������� ���9�� ������� =!$2� % &� �� !� =$!� % &� ����� ��� � ������ ����� ���� ���

����������� :�� �**���� ��� �7��� � �������,��������9�� ������� � �������� ��� �������� ����

)��� �����

�����3� D��� ��� �� ����� ���� �����,�.� B�#�0� �D"0� ##�2� ��� E� �����0� ��� ��� ���� �� ��� ������ ��

���,��������������)��� ����� ���������:F��

��� #���� ������� ����,,������� :����:�������7����

A�����#�������������7��������������A��������(�

#���� �����������9�� �� ��� ����7����������� �����

���#� ����������� ���� ���2� ���(�)��� ���0���������

�G�:���77������ � ������ ����� �������

����� ��������������� ��������,�������H��������������∆?���

# �5�=$"��5��"$

5���# !5�5�=$�5��!$�

C��������������������������������������������,��������������

������

���C���� ��� ��� �� ,���� �� ��� ��� �� �� �9������ %=�2#�&� E� ����0� �� ���� � �����0�

���7����������,�����9��������:���77������

Page 223: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

����#���

��� +���� �����������������������E�#�2�5�!�$!���#$!�5�!��!$��

;�!����+�H������<�.�;�0��!�%����+������I��&�H�!3"�I<���/"1�������#$!�������0�

:������7��������������������������������J �����%��������������H�/"1���&���$�

%&���'���(�����

�!� ��+�H����������+������0������5��������������� ,��������+�H�����!����+�������0��

���$����������������� ,�����C���:������ �����������E� ���0�)��*�����

�"� �∆4����∆�����A∆)����∆�����������������∆)�������"0���KI�E��������A�����("�!��

@� ����� �������� ���I�����'����J��� %�0/&��K!����02��L�I� ��� ���������7�7��7����

+,-,+./00��� �����)$"���*������)$!��

2� ;��!� !�!� !�1<� E� ��� �*� ��,���� �������� ���� =��� +� ���� %!5&� �� � �����

�*� ��,��������7������9��������;��!�!�!�!�1�"�!<0�:��E� 1��

/� "�� �.�!�0��� ���������0��2����+�!$'��"�� �.�22� ����������01��������#$!��#$!�

E����������'����*������01�����H�3"0��� ��������(��1����+�!#$"���

�1� =!$2� % &� �� !� =$!� % &� E� �� �� ������� � ���� ��������� %9E� ��� ��� ��� ��

�� ���0� ���� :�� ��� ������ ��� ���,,�� ��� � �&�� C���� ���� ��� ��������� ���

����������������0� �7�� 9E� ��� ������������ �����0� �� ��� �7��� �� ������ �**����

�������0����:F�I��� ��������������� �����M��9���**��

�3� B�#�� E� �� ����� *��� ��������� �� �� ���������.� �� ���� ���0� ������� +��

������ � �� ��� *������ � ���� ��� ����� ��� ��������� �� ��� ������ 7�������

��������� )�� ������ ��������:�0� � ����� ��� ��� 7�� ����� �N���������� ������

*�,�� ��� +���.� � ����� ��� �� ���� ���� ��� ������ ��O� ������ �� ��O�

�����,,�����0�##�20�:��� �����E���� ������

����������

��� +�����,��������������E��"�# �5�!�=$"

��5����"$5���"�# !5�5�!�=$�5��!��!$�

��∆?����0�/3�P��0"2���2��&3����0������������

���=�2#��5��!$���=�255�#���'�#��������������,,�����:F�����7���������*����%�#�&��

=�255���!$���=�"�5��"$

5�0��� ,����04,50��+9��������E� ���������������

10-4

atm1 atmT

����������������� :����*���'������2������9�� ��

��� �������������������������� �������:�����������#��

���

��

Page 224: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� ������������������ ������������������ ������������������ �����������������������������������������������������������������������������������

����� �������������� �������������� �������������� �������������������������������������������������

�� ����� ��� �� ����� �� ��� ����� �������� ������� ������� �� ������� �� ����������� ������ ���

�� ��������� ���������� ���������� ���

����� � ���� � ������� � !� �

�������������� ���������� �������� ��������������������������� ������ � �� ���

����� ���� ������� ������������������� ������ � �� ���������� �� ����

������������!��� �"#�������$���������� ������ ���%��

�� ����� ��� �� ������ ��� ��� �� ������ ����������� � ����� ���� �� �� ���� ���� ���� ������ � ��� ��� ���

�!��� ���������� ��"���������� ������ ��������� �����#��� ��� � �$���������� ���������� �

&���� ��%����� � ������ ������� ��%� ����� ��� ���'���������

%� & � � �������'������ �� ���� ��� ������ ��� ������ ���������& ��'�������()�!%��� �� ��

�����(�)������ ��*�+���,����� "��%��-���*�+�.)������� �����+++�$��!������/�� 0*�.�)��-��+ ��1�

����*� ����".�)��-��+ ��%*�.���� ���*����2�����*�������

�� *� � ��� ��� �� �� !! � �� ��� ��+ � ��� ∆,-� ���

����� ������*������ ��� �� ��.�

�"�!��#$�%�&����#$��'���"���#$�%���!��#�����

������������ ��� !� ������!��� ������������� ���

� ��� �� ���� ���� + ��� ��

∆��������� ����������∆������������������������� ����������������

5. (��������������(�)� #$�'�(�&� #$� �%����� #$� �*��'��� �� ����+�'��),-�����������∆.-������� ��

������ ���/���������∆.����� ����� ������ �������������� ����������� ��������������������

����� ,�)� � �� ���� (�&� #$�� ���� � �� ���� ��� #$��� ,��0� � �� ���� (�)� #$� �� ����� ��� ���� 1� ����

��� ���������2����� ���������������� ���������������� ���

∆34�*� �56��7��*� ���.��"8��� �7 �%�9�.�7��������*��������������

∆3�*�56����:(7�*���.��"8��� �7 �%�9�.�7����/"����-�+�9%�(�+��;0�(�����*���� ���������<�+�

=������ ��������������� ��

��/0�0�&�,��/0� � � � � � � /1*2#&�31�

�#"��$��

�#"���$�

∆���

��

Page 225: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

0� ��������3���� �������������� ���� ���������������� ����� ���� ���,�4�������������!����

5�������������������������� ���6� ������������������������� ������2����!7��

>��?����?�*�>��?�?�����

������(�;9�.,��(���*�+�+.;)����>�@��������� ��+�+.;)�-���*�+�+).������?��

�+ ����($�-��+�$�*�+�������?������ ���2�+�+).������� �����*�+�+�;;�����?���� �������+�$�

/�?0�*���;;�-��+ .�� ����������

8� !�������������������������9������������"�%��7�:������������;���������������7�

��������������� ��!���������"������� �����#�$�%&� '��(������������ ��!������ ���

������ ��������#�"����� �������� ��)�������� ���������� �������#�*+,�

4� <���������� ����� ���������������������������� ���������������� �����������#"�!��&$���

���=�����>������� ����������� ����������������������������������������$����������

"��/��$����������!������������������������;��;����������

& ���.�→�& ?�?����. �� �������������������A���7�*�/& ?0�/���. 0�

� � %� ����� ���/& ?0��������������������������/���. 0B���' ��������� �����

� ��%� ������������� ���� ����. � ?��?�→� ����.�→� ����?����↑� � � �� ������ �� ��� ���

��������������

5� 4����������������������������&�#�$��'������#�$��%������#$���;��*��'����&�� ���������� ������������

����������� ���������������� ������,�4����������2�������������=���������������� �7�?�������

�������� �����)�47�

��������������������!�����!����������(������������-�!���� ���#���������������������,�

�,� ∆!-����=������������������������#�0!0$�����%�@�AB���9����� �������9��0�AB���9���������� ����

#��!�,$�� �������� �;�� �∆!-=� ���#$� '� 9� &@&�)� AB� ��9�� �� �;�� � ∆!-=� !��#��$� '� 9� � )� � AB� ��9���

�������� �� ������ ����� �� ���� ������ ����� ��� �,,� � ��� ��������� (��� � ������ �� � �����

���� � 2� ��� ������� ���� �� �� ���� �������� ��������7� 5�� ����� ���� ���� ����� ��� =�����2� ����

���������� � 2��������7�

�;�;�?����*�;�����?�.�����∆�4�����*�;�-�" .,.�9%�?�.�" ��9��%�2��,�*� �.�;)���C8������������;�;��

����+�?����*�������?�9�����∆�4�����*���-�" .,.�9%�?�9�" ��9��%�?���;�*� ���))�C8���������������+�

�++���B�)���(���*��������� .�;)���C8(���-���������*�� ������������ ���� ��++��������������

���,�B���))�*��� ����������������*�������������������������� ����

�����-�;�*�������������� ��������������9;�-���*�������������� ����� �

Page 226: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������� ����

��� ������������������

�� ���������� ����� �����������������������������������������������������������

��������� ���������������������������������� �� �������!�����∆"#������������������$�%��

&���'����� $�%�(����� $�%� �)����*��+,�-.����������������� ������ ������������� ����� ���

�/0���1�������������������������!�����������������2������������

∆����∆�����������∆��������� ���

� ��������������������������������������������������������� ! � �������������"��

���������#��""�������$��%�&�������''� �����∆��''����()�*+�+�,�-(��!�(*-+�

�� 3�����������0������������������������������������ �����0������40���5�

�% ������

1% 6���

�% 7�����

�% 8���

.������/��+�+)��+-���0+(��'�!����0+��� !-�0����'�+��(�� !�� � /���'�/��-�* /����/�,+��*���

�� 6�� �!�� ∆8#� ��� 4� ������ ����9������� ��8+�8� $��/%� ����� *�,,�,� -.' �� �� �!�� ∆8#� ���

4� �������������$�%���8���$��/%���������������� �����:�����+���*��+���-.�����������/0�����

��/0�����0;�������������+#�����#������������������0��1�0������+��������������

1��.�(* ���!���2�*+�����1�3�43��� �������4���0������14���0������3�4�� �����

∆3���/��.�(* ����������������������������������5����������������$��6��

��$��6�%�����*+������������������"���6��(, ��))+* �

1+��-��+((�-. *��!+��2+/��+����"������+((+�3�4��60����"���"�6��60���1��������1��

��+((+�3�4�����������

�� <0����� �� ��� 6��8� �� ������� ��������� ��� ������ �� �=��/0�� �0��� ���� �������� 0���

�0��������8����>�

��������%7�43������"�7����������43�����������8+43��������9�

+� 3���� ��� �!�� ��������� �� ����2� �9�/0���1��� 6���� $�%� (� �� 6��� $�%� ���� �44���� �%� ��� 0��

�0 �������������?��%����0�9����0�������6����$�%��

Page 227: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��� ,�-(�� ( (*-+�� !�,�� / � (��� ���� ��� � 0+((�(�:� ��� ,�-(�� !�(*-+�� )�-� �+� ��00�� ! �

+; ���! ��+((+9�

�� ���������∆@����8�,����������0�������������$� �!�" ��� ��%5�

A���*�&� ��&�&�8���(�A����&� �

�&�&��8*�

��<4"������=����"��3�4�����<4������="������43��

∆>����������5�������5������%$���0������������������?�@����-�+; ���()�*+�+�

,� 7���0������0�������4�������0����0�������/0�����6��������������������������

��������0������0������<0���>�

�% ���

1% 8��

�% ����

�% 8���������

/��� �(�0� *��+����-�+; � �14�������3����3�14��������3�14����14����3�4�

�� ���������∆"#�������������������B�� ��&�&�C��(�C��&�&� ������������

∆>����������������""�����������?�

∆������A∆>������������$�����1��������?��������� �'����()�*+�+�

�� ������������ ����������������������������������� ������������������������������������

������ ����� �������������������������� �����

��� D������������������ �������������0����������!��!���0�����������D�(���������E�(�

����� �� �� �� ��� �0�� 4��� ����� )� ��F� ����� ������ 4��� ��/0����� G�� �!�� ���� 4���� ��

����11���������/0���������������������� 1�����>��

3��������**-� ����2�-. *+�������/��+-��! ���0+����;�-�� ��������! �+* ��0+�����-! ��! ���0+�����

3���������**-� ����2�-. *+�������/��+-��! ���0+������ ��������! �+* ��0+�����-! ��! ���0+�����

E�

D�

�����

����

��)�*��! �/��-! +*����

+*�%��� �)�*-�..��*-�,+-( � �

B+(��� �� !+��))�-�� �B+(��

0+((�(+�

Page 228: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

ESERCITAZIONE SUGLI EQUILIBRI IN SOLUZIONE

1. In 15 L d’acqua pura vengono disciolti 20 mg di NaOH. Calcolare il pH risultante.

Alla soluzione precedente vengono aggiunti 20 L d’acqua. Calcolare il nuovo pH.

Alla soluzione diluita del punto precedente vengono aggiunti 5 mL di una soluzione di

HCl 0,06 M. Calcolare il nuovo pH.

2. 1000 L di una soluzione acquosa di un acido forte devono essere portati da pH 3 a pH 4

per aggiunta di NaOH. Quanti grammi ne occorrono?

3. La solubilità in acqua dell’idrossido di calcio, Ca(OH)2, è di 5 x 10-6 g/L. Calcolare il pH

di una soluzione acquosa satura di Ca(OH)2.

4. Qual è la [Ca2+] in una soluzione satura di CaSO4 (Ks = 2,4 x 10-5)? E’ maggiore o

minore rispetto a quella presente in un’acqua minerale che dichiara in etichetta un

contenuto di ioni Ca2+ pari a 0,202 g/L ?

5. Scrivere la reazione in acqua dello ione fluoruro, F-. Sapendo che l’acido fluoridrico, HF,

ha una costante di dissociazione acida Ka di 7 x 10-4, calcolare la K di equilibrio per la

reazione che avete appena scritto.

Page 229: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

ESERCIZI SUGLI EQUILIBRI IN SOLUZIONE - RISPOSTE

1. 0,020 g : 40 g/mol = 5 x 10-4

mol NaOH = mol OH-perché base forte.

5 x 10-4

mol : 15 L = 3,33 x 10-5

mol/L pOH = - log (3,33 x 10-5

) = 4,48pH = 14 – pOH = 9,52 basico, come atteso.

5 x 10-4

mol : 35 L = 1,43 x 10-5

mol/L pOH = - log (1,43 x 10-5

) = 4,85pH = 14 – pOH = 9,15 più basso, cioè meno basico, perché risultato di una diluizione

0,005 L x 0,06 mol/L = 3 x 10-4

mol H+

nella soluzione di HCl, che vanno sottratte alle moli di OH-presenti

(5 – 3) x 10-4

mol = 2 x 10-4

mol di OH-residue nella soluzione dopo la neutralizzazione

2 x 10-4

mol : 35 L = 5,7 x 10-6

M pOH = 5,24 pH = 8,76. Il volume di acido aggiunto si può trascurare.

2. In 1000 L della soluzione iniziale ci sono 103

L x 10-3

mol/L = 1 mol H+. Al termine ne devono restare 10

3L x

10-4

mol/L = 0,1 mol. Ne consegue che 0,9 mol di H+

devono essere neutralizzate con altrettante di OH-.

0,9 mol NaOH x 40 g/mol = 36 g.

3. 5 x 10-6

g : 74 g/mol = 6,8 x 10-8

mol di Ca(OH)2 si possono sciogliere in 1 L. Quindi [Ca2+

] = 6,8 x 10-8

mol/L,mentre [OH

-] è il doppio, per motivi stechiometrici, quindi 1,35 x 10

-7mol/L. pOH 6,86 e pH 7,13. In realtà,

questi valori sono così bassi che è probabilmente fonte di errore troppo grande trascurare gli OH-provenienti

dall’autodissociazione dell’acqua, che andrebbero teoricamente calcolati e sommati a quelli provenienti dalladissoluzione, portando ad un pH leggermente più alto di quello trovato.

4. 2,4 x 10-5

= [Ca2+

] [SO42-

] = [Ca2+

]2

se i due ioni derivano entrambi solo dalla dissoluzione del solfato di

calcio. Quindi [Ca2+

] = ( 2,4 x 10-5

= 4,9 x 10-3

mol/L

0,202 g/L : 136 g/mol = 1,48 x 10-3

mol/L

5. La reazione è F-+ H2O = HF + OH

-e se Ka di HF è 7 x 10

-4, Kb della sua base coniugata è data da:

(10-14

) : (7 x 10-4

) = 1,4 x 10-11

.

Page 230: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

SOLUZIONI

1. ∆H°(reazione) = 2 x (-92.2 kJ/mol) + (-393 kJ/mol) - (-125.8 kJ/mol) = - 451,6 kJ/mol

Si applica la legge di Hess: somma algebrica dei ∆H° di formazione dei prodotti, moltiplicati perl'eventuale coefficiente stechiometrico, meno quelli dei reagenti. La reazione, come prevedibile

trattandosi di una combustione, è esotermica (∆H°< 0).

2. Occorre per prima cosa scrivere le combustioni, che sono rispettivamente:C8H18 + 25/2 O2 = 8 CO2 + 9 H2O CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O

∆H°comb C8H18= [9 x (- 286) + 8 x (-394) – (-189)] kJ/mol = - 5537 kJ/mol, calore ottenuto da 1 mol diottano

∆H°comb CH4= [2 x (- 286) + (-394) – (-74,9)] kJ/mol = - 891,1 kJ/mol, calore ottenuto da 1 mol dimetanoOra occorre verificare a quante moli corrispondono le quantità indicate dei due combustibili.Ottano: (1000 mL x 0.703 g/mL) : 114,2 g/mol = 6,16 mol; 6,16 mol x (- 5537 kJ/mol) = 3,41 x 10

4kJ

Metano: (1000 L x 1,1 atm) : (0,082 atm L K-1

mol-1

x 293 K) = 45,8 mol;45,8 mol x (- 891,1 kJ/mol) = 4,08 x 10

4kJ

Quindi si ottiene leggermente più calore da 1 m3

di metano che da 1 L di ottano.

3. Analogo al precedente.

C3H8 + 25/2 O2 = 3 CO2 + 4 H2O; ∆H°comb = [4 x (- 286) + 3 x (-394) – (-104)] kJ/mol = - 5654 kJ/mol(7 L x 1 atm) : (0,082 atm L K

-1mol

-1x 288 K) = 0,296 mol; 0,296 mol x (- 5654 kJ/mol) = - 1676 kJ

H2 + ½ O2 = H2O; ∆H°comb =∆H°form H2O(l) = - 286 kJ/mol.0,01 m

3= 10 L; (10 L x 0,8 atm) : (0,082 atm L K

-1mol

-1x 283 K) = 0,345 mol;

0,345 mol x (- 286 kJ/mol) = - 98,6 kJ.

4. La prima parte è analoga al precedente:

H2 + ½ O2 = H2O; ∆H°comb =∆H°form H2O(l) = - 286 kJ/mol.1 m

3= 1000 L; (1000 L x 1 atm) : (0,082 atm L K

-1mol

-1x 273 K) = 44,67 mol, per un totale di –1,28 x 10

4kJ.

Ora bisogna applicare la formula ∆H = m cp ∆T, ricordando che per l'acqua cp = 4,184 J/mol K.–1,28 x 10

7J = m(H2O) x 4,184 J/g °C x 60°C da cui m(H2O) = 51 g

5. Nella combustione della miscela bisogna considerare separatamente ciascuno dei combustibili: ciascunodi essi sviluppa una data quantità di calore, e il calore totale ottenuto è la somma dei singoli contributi.

∆H°comb H2 = - 286 kJ/mol.

∆H°comb CH4= [2 x (- 286) + (-394) – (-74,9)] kJ/mol = - 891,1 kJ/mol.come già calcolato nei problemi precedenti. I volumi vanno trasformati in moli, con la formula PV = nRT.

12 m3

= 12000 L = 508 mol H2; 26 m3

= 26000 L = 1101 mol CH4.508 mol x (- 286 kJ / mol) = - 145288 kJ da combustione dell'idrogeno1101 mol x (- 891,1 kJ/mol) = - 981101 kJ da combustione del metano(- 145288 – 981101) kJ = - 1126389 kJ = - 1,13 x 10

6kJ (al termine fornire il risultato con un numero

ragionevole di cifre significative, e possibilmente in forma esponenziale).Ora si veda quanto calore occorre per far evaporare 1 L d'acqua. Si consideri che l'acqua va anzitutto

scaldata da 25°a 100°C (q = mcp∆T), e poi evaporata (∆H°evH2O = 40,7 kJ / mol). 1 L = 1000 g = 55,6 mol1000 g x 4,184 J/g °C x 75°C = 313800 J = 313,8 kJ per il riscaldamento55,6 mol x 40,7 kJ/mol = 2261 kJ per il passaggio di stato (che richiede molto calore per spezzare i legami

idrogeno). In totale (313,8 + 2261) = 2575 kJ; questo è il calore occorrente per 1 L d'acqua. Il caloredisponibile dalla combustione della miscela gassosa consente di vaporizzare:1,13 x 10

6kJ : 2575 kJ/L = 437 L d'acqua inizialmente a 25°C.

6. E' l'inverso del problema precedente. Anzitutto, bruciando 1 mol di etano si ottengono:

C2H6 + 7/2 O2 = 2 CO2 + 3 H2O; ∆H°comb = [3 x (- 286) + 2 x (-394) – (-84,7)] kJ/mol = - 1561 kJ/molPer l'acqua si procede come nel precedente: 10000 g x 4,184 J/g °C x 75°C = 3138 kJ per ilriscaldamento556 mol x 40,7 kJ/mol = 22610 kJ per il passaggio di stato; in totale (22610 + 3138) = 25748 kJLe moli di etano occorrenti sono 25748 kJ : (1561 kJ/mol) = 16,5 mol, pari a 0,737 L

Page 231: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Atomi e proprietà periodiche - Tavola periodica

si consiglia di provare a risolvere i problemi indicati con * SENZA GUARDARE LA TAVOLA PERIODICA, chepuò invece essere poi usata per controllare le risposte

1. Chiarire la differenza tra carica nucleare efficace (Zeff) ed elettronegatività di unelemento.

2. * Scrivere la configurazione elettronica esterna dell’elemento a numero atomico 13.Prevedere, in base al numero di elettroni di valenza, il gruppo di appartenenzadell’elemento. Scrivere la formula di struttura del composto che questo elemento puòformare con Cl.

3. Fra le proprietà periodiche seguenti: volume atomico, potenziale di ionizzazione, affinitàelettronica, dire quale o quali sono inversamente proporzionali a Zeff.

4. * Indicare il numero di orbitali, che possono esserci in un atomo, di tipo:a) n = 4 b) 3p c) 3px d) 4f e) 4s

5. Spiegare perché, mentre il potenziale di ionizzazione è sempre una grandezzapositiva, l’affinità elettronica può assumere valori sia positivi che negativi.

6. * E’ più grande uno ione Cl-

o uno ione K*

? un atomo di Br o un atomo di Cl ? unatomo di Cl o uno ione Cl

-? un atomo di Na o un atomo di Cl ? Giustificare le risposte.

7. * Quanti elettroni possono essere contenuti, al massimo, negli orbitali 3d?

8. Quanti neutroni contiene l'isotopo40

K? Quanti elettroni contiene uno ione K+

?

9. Quale isotopo di K avrebbe lo stesso numero di neutroni di40

Ca ?

10.* A quale gruppo appartiene l’elemento [Ar] 3d10

4s2

4p1

? Scrivere la configurazioneelettronica dello stato eccitato nel quale questo elemento si porta per formare il massimonumero possibile di legami covalenti.

Page 232: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Mole e agente limitante

1. Se 1 kg di zolfo (S, massa atomica 32.064 g/mol) viene ossidato completamente conO2 (massa atomica O = 16.000 g/mol) a dare il composto SO2, quanti g di quest’ultimosi formeranno?

2. Quant’è la massa in g di un miliardo di atomi di oro?

3. Si calcoli quanti g di CO2 si ottengono facendo reagire 4,000 g di CH4 con 4,000 g di

O2 secondo la reazione CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O.

4. Data la reazione:

Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O

Calcolare la quantità massima di NaCl che si può formare quando 100 g di Na2CO3

reagiscono in soluzione con 50 g di HCl.

5. E' più conveniente estrarre il Fe da FeS oppure da Fe3O4 ? Si suppongano uguali icosti dei minerali e quelli di produzione.

6. Facendo reagire 5 kg di Fe2O3 con 1 kg di C secondo la reazione seguente

Fe2O3 + 3 C → 3 CO + 2 Fequanti kg di ferro metallico si ottengono?

7. Nel corso delle missioni spaziali, la CO2 prodotta con la respirazione dall'equipaggioviene eliminata mediante la reazione

Li2O (s) + CO2 (g) ↔ Li2CO3 (s)

calcolare la massa di CO2 che può essere eliminata da 42,7 g di Li2O. Perchè, perquesta specifica applicazione, si usa Li2O e non i più economici Na2O e CaO, chepotrebbero dare una reazione analoga?

Concentrazione di soluzioni

1. A 1.50 L di una soluzione acquosa 0.167 M di HCl vengono aggiunti 15.0 mL disoluzione acquosa di HCl 1.67 M. Determinare la molarità della soluzione finalerisultante.

2. Un dato processo richiede 100 mL di H2SO4 al 20% in massa (d = 1.14 g/mL). Daquanti mL di H2SO4 al 98% in massa (d = 1.84 g/mL) è necessario partire ?

3. A 300 mL di una soluzione di HCl viene aggiunto un eccesso di AgNO3; il precipitato diAgCl pesa 77.39 g. Supponendo che la resa sia pari al 45%, qual è la molarità dellasoluzione di HCl utilizzata ?

4. Calcolare la molarità di una soluzione di HCl al 38% in massa, di densità di 1.19 g/cm3.

5. Quanti L di soluzione acquosa di H2SO4 al 90 % in massa (densità 1.81 g /mL) si possonoottenere usando, come unica fonte di S, 1 t di CuS ?

6. Calcolare la densità di una soluzione acquosa al 96,4% in massa di H2SO4, sapendoche la sua molarità è 18,04 M.

Page 233: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

Gas e miscele gassose

1. La composizione % in massa di un gas naturale è CH4 68.2%, C2H6 14.6% e N2

17.2%. Calcolare la quantità di CO2 formata per combustione di 0.531 m3

di questogas a c.n. (NB: l’azoto non brucia; gli idrocarburi bruciano con ossigeno, O2,trasformandosi in CO2 e acqua; scrivere le reazioni bilanciate di combustione).

2. Si mescolano 0.400 moli di He con una certa quantità di Ne in un recipiente da 5.00 Lsino ad ottenere una pressione di 2.50 atm a 27°C. Calcolare le pressioni parzialidell'He e del Ne e quante moli di Ne devono essere mescolate con l'He per ottenere lapressione indicata.

3. Un volume di 64 L di NO viene mescolato con un volume di 40 L di O2. Avviene la

seguente reazione: 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) Calcolare le frazionimolari e le pressioni parziali alla fine della reazione a 0°C e 1 atm.

4. Calcolare quanti m3

di aria (N2 = 80%, O2 = 20% in volume) misurati a 0°C e 1 atmoccorrono per ossidare completamente 18 moli di H2S secondo la reazione:

2 H2S + 3 O2 → 2 SO2 + 2 H2O

5. Calcolare il rapporto stechiometrico aria / benzina (kg aria : kg benzina) nei motori ascoppio, considerando la benzina come ottano (C8H18, densità 0,70 g/mL) e l'ariacome una miscela N2 / O2 in rapporto volumetrico 79:21. Calcolare anche i kg di CO2

prodotti per L di benzina bruciato.

Page 234: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������������������� ���

�� ����������� ��������������������� � ��� �� ���������������� ����������������������� � ������� ������������ �������

��� �������→��������������������� ��������� � � �

�����

�� ���� ������ ��� ����� � ����� ��� ����� � �!�� ��� �� ��������������� ���������������� ���

�"� #������"������� �$���������������� ����%������� �����&������ ����������� ����������

�$������'��� ��� �$��������� ���������� ������������������(������ � � �$�������)�������� �&������� �"������� � �"���

�%� ���� ��*�������� �***� �������������+�������������� ��������������� ��

������*� ����������������,-��������������� � �!�� ��������� ������������ ���������������*� ���������� ������.��������� ������������������ ����� � �+������������������ ����+��� ����� �� ����� ��

��� (�/���01�� ��� ������ ����2��+ �� ������ ����� ���������� �34����� ������!���� �

� ��� ��� � ��������� ���� ��(�/��5�� � ����$� � ����� ���������� ������ � �����+6����������������� � ���������� ��!��������� �������� ��� ������������ ��� ������ ��(�/�7�(������+6�������������� � ���������� ���� �������������� � ����*� ������������� ������ ��8�7�(������+6�+�������� ����

�&� (��� �%� �$�������������� �����!������.�� ���������������� ���������� ��������9��

�:� 8��� ����������� ��+�������;����+����1�8���"9��01�+��:������� ���

�;� "9(�+��9����� ��2�����9��8����93����� ��+���������� ���� ������;�����8����9�

���� � � ���!����� �����;0���

�9� ,������������ ��"���"�����

Al

Cl

Cl Cl

Page 235: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������

�������������� ������������������������� �������������� ��������������� ����

�������������������� �����������������

������������������������������������������������������������

����������������������������������������������������������������������

������������������������������� �����������������������������

�� ���!����������������� �����"���������� �#���������$������� �� �����%�

$������%��"��������������� ������& ������������! �'���������� �� ���������� ������� ����

�����! �� ����(������������ ���'��)���������������������*�� �#����+����������� ������������

������������������������������������"��������������������������*����������#� ���'������� �

�! ������$����������� ����� � ����,��,�������)���������-����������������������� �� ����� ���)�

�������

����� ��� ���������� �!���"�#�"�� �!������� � $�������� ��� �%&�������

���� �����%��������"��'�����������"�� ��'��������������� ������� ���

������%�������������������������.��/,� ���������%�$$�"��������������������0 �

1��2�� ������ ((��� ���� �!��� ������������.��/,��� ����� �����������0 � �#��������"������.��/,��

���!� �����3������"�4���,��������0 �������� � ����5��#� �0 �)����� �� � ������� �� ���6�(���

� ���� ������%�������"�$�����.��/,�(����������� �� ���������0 �/,������������"�$��������$�����

��������� ������������������

���(������������ ����������������"�$���������� ����������

��������! ����� ���������������������� �� �������� ������������3��,�7��"�,4�������,������

������� ������8��'��9����3��"��:���"�$4�����������������������"�����.��/,���! �)����� �� � ����

�� �����;�����������(�� ��������'��������,�7��"���������������� ���� ��

������� ���������� �������������(�)�����������������*���������+ ������

���,���������-��)�����'��.�

$�,������%�$"�$��������������"$������<� ��

���"$������%��$���&������,����������&�������������

,�/������0,�/��

Page 236: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

)�������1 ��2���'��������������������3�����*����������4���� �%%��(�).�

��'�������)��� �����������+� ��������5%������#�%�6 ����7�

����,���������$��"�������������������

��������%�,��������&�����������

����������1 6��83!���������� 9�

�*�*��������������������������3 � �������������=���' ���%�>�����8������ 4�

�*�*�������������������������3�������������������?2�)�������� 4�

�*�*�������������� �������� ��������@�3����� �������A�4�

�*�*������������� ��������� �$$����������3?27�� ��!��������� 4�

8�������:���������4�������� ������2������� �'����������2������� .�

Page 237: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

������������� ���������

�������������� ������������

�������� �����

�������

��������

��������

�� �!���"�#�$ µ!%&�'

�(��)(*�+�(�������,���('

��� �� ��� ������� ���

�(�- �� ��� ��������� ����� ���

.��/ ���� ��� �� ������������� ������������

��0 �� ��� �� ������������� ��������������

�( �� ��� ��������� ���

�./1�. ���� ��� �� ������������� ������������

��- ���� ��� �� ������������� ��������������

��/ �� ��� �� ������������� ��������������

#���- �� ��� ������� ���

����()�2�(3 ()����������,��)(+(��(���(����

$,�4������5���,(*(,��������,������(,���62(��(,�2������(,�7

'��������������+�����,���(8��4�����������*�+�)(9��)�:����5)(���(��������(62

)(���)��5)(���(���������(6�������()�����7

�,(4�� �� *�� �� )( �� �� � )��������,������- 5�����+(���� ��( �������(

���� (�� ���)(���(�3 (�)( �� (�������(���; �)(,��� �(���6���/2

(�)(,��)���,<=)���,��(++�+(���5(�����+�*�)(4���*�� ������(�(�(67

O

N

O O

N

O.

.

S

OO

O

#����� (� �)(�� )( � ��� )( �����(+(��� ,��,���� ( ��� ���( � ��( )(

������+�2��(����)�3 ��(������*�+�(�������,���((���������7

�6�./2�./2 ./2.�� �

��� �� ���� ������ ������� ��� ����� �������� �� ���� � �� ���� ����� ��� �������

���������

�6�.��/2�.02�./1�./2�./��

�� �!���������!�������!������"�# ����������������������"��������������$����%�

Entrambe delocalizzate,

simmetriche, ibridizzate sp2

Page 238: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�������������� �

��� ��������� ���� ���������� �������������������� ������������������������������

���������� � ���� � ���� ��� �� ����� ��� ���� �� �� ������ �� � ��������� � ��� ��� ����� ����������������� ������ ������������������������� ���������� ������σ�� ���������� ���������� �� �� ���� � �� � � ��� ���� ���������� �� ���� � � � ������� ��� ���� � ���� �������������� ��� ��� ������� �� � �� ���������� �� ��� �� ���� ���� ��� �� � ��� ���� ��� ���������� ����������������������� ��������� �������� ��������� �������� ��!���������������� ��������������� ������������� ������������������������ �������� ������ ����"�������!���������������� � � � ��� �� ������� ��� � �!� �������� � � � � ����� ��� ���� ����� ���� �� ���������������� � ����� ����� ������������������������ ����"��������!�� � ���������� ��!���� ������� � �������� ���� �� ��� ����������� ���������� ��� ������ � � � ������ ������ ���� ��������� � ��� � ������ � �� ������������������ ���������� �������� � �� ������� !����� ����� �������� ���������������� ���� �� � ����������������������

�� ��������� ���� ���������� �������������������� ����������������������������#��� $� �!� #�� � � � ������ � �� ��������� ��� ��� ����� �� �!� � ���� � � �� %� ������� �������� &��������� �� ������ ��� ���� � �!� ��� � ��� � ����� $'%� � ������ ������� � �������� ���� #�� �%� ��� �����σ� � � � ��� � ��� ����� π� � �� �� ���� ����� � ������� �����������#���%������������������ �����������!��� ������� �����������$%��������������������� � �� ���� %'$'%�� � �� � �������� ����� ��� ���������� ��(� ������� �!� ��)������������ �� �� �����#���%��������� � ���������� �������������� ������������� �σ���������#���%����������� ������ ����������!�$%��� ��� ���� �� �� �� �� �� ����� ��� �� ������� ����� � �� �������������������#�%��� ���� ���������� � �� ��� �� ��&�������� ��*�+,--.$��/���� ��� ������ ��������� �������� ����������������� ����� ���������������� �������� �� ����� ������ �������

�� ���� �� ��� �� ��������� � �� �� �������� � �� �������� � � �� �������� �� �� ����� �� �� � !�����������������

�"��"�� ���� � #����

0%��� ��������� �� ������� ����� � �� ������$12%1�� �� ��� ���� ������������� �������� �� ��$�%��������� � �� ��� ������� �3�� ������� ���� ��� ���

$� ��������� ���������������� ������ ����� ����������� ��������������������"��"�� #�� � ���� � �����

�0�� � #�%�� � � � ��� ������� ��� �� ���� ��� ���� � ���!4� � �� ��� � ��������� �� ����� ����� �� ����!4����� � �� �������$12%1��� ������������������������������ �� �������� �� ��� � ������ ������ ���� � $�%� ���!4� � ��� ���� � � � ��� � �������� ��� � �5��� � ����� ���� �����

%� & � �������� � ��� ��� �� ���� ��� � � ������� �� �� �� ��$'��� (� ��� ������� (� ��� ������� ��������� �� ���� �� ���� � ������� ������� ���� �� ��� �� ��� ����� �������� ��)�������������� ����

��������� ��� ������ ���������������� ����� ����6���� ��� �� ��� ����� �� ������ �������� ����� �������� ���� ���������7��%2����� ���� � �� �������!�� �����&�***�+28.$��9������ �� ��������������� �� ������:12���� ������������ ����(����� � ������ �������� �������������������12$5$1�5%1������� ������� ���� ��� ���&����������������������� �� �� �� �������� � �������������� ������������������ �������� �� �����)�

NH2

NH2

O*�� �� +"�

� �,-�� .����� � "��/�"�/�"�

Page 239: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

� ����� ������� ������ ��� �� � �� !�� ���!� ��� ����� � $'%� � ������ � ����� ���������� ��������������� ����

0� - �������������������������1�� �����������������2�� ���������3��4������� ��������� ������ ������������������ ��5�

� �#� ,��� +���$�� +�1�"3�� "��� .�� ������ � -��

� �- ������ ��� ����� ����� ������ ��������� ����2�� ��6� ������ � ���� �� ���������������� ������������������� ����7��� ��������������� �������� �� ���������� ����� ���������� � ����������������� ��6�%��:�#%8��:��%1���� � ������������ ��������������������� ����� �� ��� ������������

���� ���������������������������� �� �������� �������� ���� ����������� ������������ ���� �� ��� � ��� ����� � ������ ��� ��� � σ�� 0� � ��� � � � ������������� ��� ����� � �� ��� � ��!���)�� ������������&�� �� �������������������� �� �� ����� � � �������� � ������ �� ������ � �� �������� ������� �� ������ � ����� ����� � ��� ���� �� ���������� ��������� ���� ������������� ������ �� ���� ���(��������� � ������� ����������1�%���� ����� �����!����� ������������� �� �� ������ ����� ���� ����

��(���� �������������������� �� ��� � ������������������������� �� ���7� ���� ��� ��� �������� ��� ������� ��� "+����� �(������ �������� �������� ��� �(� ���������� �

���(�������� ���������������������������(2 ������� ��������� ������������

Br

OH

O

O

:

�8� *���� ������ �5�

#��� "��� "��� ������� #������� � ��1 � � ��(���� 3� �� ��� ��2����������� ����� ����� 5��%$0�,!��9:�,!��7��,!��7�� ,!� � �:7$� ,�� .�������� �� ������ �� ���� ��� ��� ����2�� �������� ��� ����� ����������� ���������������

$������� 2;8<� 6� ����� � � � �������� 1�%�� � ��� � � �� �,2� 6�� 1�#� !�� ���������� ������������ ������� ��!���������� �� �� ������+=-�6��������� ����� ������������0����������� ���� �������� ����� �������� ������� ��� ���� ����� ����������� ������2,+�6���

9� ;��4<����������6�������������������=����� �����������4� � ��=����>�

��������������������� �������� � �� � �� ������� �� ��������� ���� �������������� �� ��� � ��������������� ��� ������� ����� ���� � ������ ������ ���� � ���������� ���� � ���(�����������!�!����(����� �����

�:� ���� ��� ��� �������� ��� ������� ����� ���� ��� -���� 1�������� ��� ������ 1---33�� ���4���� ����(� ���������� ����(����������������������������������������������"����� ���������>�

I

Cl

Cl

Cl

:

:

��� �� � � � ���������� � ��2�� ���� �� ��� � ���������� � �� ��������� ������ �������� ����� �������� ����µ9�>�-��� �������������

� � � �� �� ���������� � ��2��� ���� �� ��� !��� ���� ��� ���������� ������ ���� � �� ���������� ������������ �������������� �����µ9�>�-��� ����������������!4���� ������� ������ ���� ���� ����������������������

Page 240: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

���������������������� ���

�� ����������� ��������������������� � ��� �� ���������������� ����������������������� � ������� ������������ �������

��� �������→��������������������� ��������� � � �

�����

�� ���� ������ ��� ����� � ����� ��� ����� � �!�� ��� �� ��������������� ���������������� ���

�"� #������"������� �$���������������� ����%������� �����&������ ����������� ����������

�$������'��� ��� �$��������� ���������� ������������������(������ � � �$�������)�������� �&������� �"������� � �"���

�%� ���� ��*�������� �***� �������������+�������������� ��������������� ��

������*� ����������������,-��������������� � �!�� ��������� ������������ ���������������*� ���������� ������.��������� ������������������ ����� � �+������������������ ����+��� ����� �� ����� ��

��� (�/���01�� ��� ������ ����2��+ �� ������ ����� ���������� �34����� ������!���� �

� ��� ��� � ��������� ���� ��(�/��5�� � ����$� � ����� ���������� ������ � �����+6����������������� � ���������� ��!��������� �������� ��� ������������ ��� ������ ��(�/�7�(������+6�������������� � ���������� ���� �������������� � ����*� ������������� ������ ��8�7�(������+6�+�������� ����

�&� (��� �%� �$�������������� �����!������.�� ���������������� ���������� ��������9��

�:� 8��� ����������� ��+�������;����+����1�8���"9��01�+��:������� ���

�;� "9(�+��9����� ��2�����9��8����93����� ��+���������� ���� ������;�����8����9�

���� � � ���!����� �����;0���

�9� ,������������ ��"���"�����

Al

Cl

Cl Cl

Page 241: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

��������������

������������ ������� ��������������� ���� ������������������������������

������� ��������!�����������������������������������"�#�"�$��%���%����!�����

&������������������'�����������!������������������ ��������������������

������������������������� ������� �������("��$���������������������∆)����

�����������������$��%���

���������������� �������������������� ������������������������

����������������∆���� ����������������!"�����

���!���#!#�������$����������$��������%�������� &������������

������'�������������(��)���������������

*�����������������"""�+��,��-�������"�����"����-����������� ������. ��������

"��� �� �� �� /� �������� �������� ��� ∆)��� ������ )�0� .�-/� 1� %� �2��2� �$3 ����

∆)��� �������0��.�/�1�%��(�����$3 �����∆)��� �������)#�.�/�1�%�4#�(��$3 ��5�

∆���!*+ �#&!"�� �� �� �%���� ,� �� �� ������ $� ( �%� �� �� �%���� �� ���� *!��� �&� �� �

+� �&�#�����!"�!�������-&!"���� ����$���.��������.�����$�����.��&��/�

��!��!���"#������������ ��� ����������������������%�������

��%������'�����%������*!����������*!���� ����+� �&��������&����

0���"�12)3��������

+��������������������������������������������������������,��-��6�

��0.�/�7�)�0.�-/�1���.0)/��.�/� ∆)��1�%�������$3 ���

���""����,��-���������������������-�����8��-�������������0������� �����

���� &� ������ �� ������ -����� �������� ��� &� ����� ���� ���������� ��.0)/�� 5� �

����������!�������������.���1����"�$��%���%�/����������������������������������

�������� ��� ���������9����� ������ �� �� ������� ����������� ��� ������ ��������

-��������0��������������������������������5�

Page 242: Chimica Generale + Problemi Svolti Pp.242

�����'����)*!�����(���*!����.��4�����&��!"!��!"���.��!�*�"�!���#��##�"#��

*!�&��&����.�����5� ���"!'�

��������)*!�����(���*!��������������&����!�����4��5&�"�����!�+&#!���'�

�(���*!����( �)*!�������(���&����.�����"���"�!� "�∆2��&'�

∆2������������'�6����(�����������������7���(� ���

8������!�#�"-��9�&"&-&��*�"#������������� ��2��&"�������:�� &"�&��&�� ��&�(������

� ��&�&�"#������&"��"�&����&����"!/�

� ������� ��:� ������� ������ �� �������� �� �� +� �� ������� .�2)�2�� �� 1� "�4"��

�3 +/������� ���� ������. ����������"����������� /5���

∆)��� �������.�/�1�%��2(��$3 ��;�∆)��� ��)#�.�/�1�%�4#�(��$3 ����

������������ ��� ������� �� �� �������� -����� �$� 3� � � ���������� ���� ���

�����������:������!��������������� 3+5��-����� ����)��.�/� ��������"������

�� � �� -����� +� �� �)�0)� .�-/� .�� 1� "�4(�� �3 +�� ∆)��� �� 1� %�4#� �$3 ��/�

���������������������������������������5�9��������-�������������������������

������2"�������������������������!������������������������""�� 5�

3��������;��� �����5��&���!+��*���������"#��'�"���30)12��� ��(��*!��

���%������*!������ ��(��*!����������� ��

�����<!##�"!���������&���$���)��.����������.�����$�%���.��&��/���;���(����

(����'��� ��*!���������(�*!�������/�

∆���!*+ �#&!"�����������%����,�%���������$���%��������������*!�����

�����������*!���������(�*!������������ ��

� ��%��);�'����*);�������� �� ��

∆���!*+ �#&!"����������������)*!��=��� ����'��������)*!����%�%��*!����)*��

���&� �� �&������������ �������*��/� 3��� &��*�#�"!�!� &�� 5��!��� 9��������� ���

�!"#�!��&����������;)*������<!##�"!/�

�� ���� �� �� *� ��� �� ��� � �� ��� ����� �� ����� ��� � &� ��� *����� �<��� ��

������+&�������++������ �/�