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ChimicaPrincipi e reazioni

SESTA EDIZIONE

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Dello stesso Editore:

ABBOTTO/PAGANI Chimica eterociclicaABELES BiochimicaALESCIO Biologia dinamicaAMEND/MUNDY/ARMOLD Chimica generale,

organica e biologicaARANEO ChimicaARIENTI Le basi molecolari della nutrizioneARIENTI Un compendio di Biochimica per le

lauree triennaliBATSCHELET Matematica per biologiBAUER et al. Analisi strumentaleBERCHIESI/SANTINI Lacustica molecolare in

chimicaBERGMEYER Principi di analisi enzimaticaBOLOGNANI BioenergeticaBOLOGNANI/VOLPI Tavole metabolicheBROWN Genetica molecolareBRUNI Farmacognosia generaleBUCHNER et al. Chimica inorganica indu-

striale CABRAS/MARTELLI Chimica e tecnologia de-

gli alimentiCABRAS/MARTELLI Analisi chimica

degli alimentiCALDERA/BURTI Manuale di chimica

e biochimica clinicaCASTINO/ROLETTO Statistica applicataCHARLOT Analisi chimica qualitativaCHRISTIAN Chimica analiticaCLIFFORD La chimica inorganica dellanalisi

qualitativaCOLTON Statistica in medicinaCOOPER Biologia molecolare e cellulareCROMER Fisica per medicina e per corsi

ad indirizzo biologicoDISCHIA La chimica inorganica in laboratorioDEWICK Chimica, biosintesi e bioattivit delle

sostanze naturaliDUFF Principi di geofisicaDURANTI/PAGANI EnzimologiaEVANGELISTI/RESTANI Prodotti dieteticiFABBRI La trasformazione chimicaFESSENDEN/FESSENDEN Chimica organica FOYE - Chimica farmaceuticaFREISER/FERNANDO Gli equilibri ionici nella

chimica analiticaFREUND/WILSON Metodi statisticiFURLANUT Farmacologia generale e clinica

per le lauree triennali

GALZIGNA Introduzione alla biochimica cli-nica e patologica

GALZIGNA Principi di enzimologiaGARRETT Principi di biochimicaGREENWOOD/EARNSHAW Chimica

degli elementiHEIMLER/BANDINELLI Chimica inorganicaHOGNESS Analisi qualitativaHUHEEY Chimica inorganica: principi, strut-

ture, reattivitJOHNSTONE/WEBB Energia caos e reazioni

chimicheKEISLER Elementi di analisi matematicaKOLTHOFF Analisi chimica quantitativaLEE Compendio di chimica inorganicaMAFFEI Biochimica vegetaleMANAHAN Chimica ambientaleMANGIAROTTI Biologia molecolareMARZONA Chimica delle fermentazioniMAUGINI Botanica farmaceuticaMcMURRY Chimica organicaMICHELIN LAUSAROT/VAGLIO Stechiome-

tria per la Chimica GeneraleMOORE Chimica fisicaMORASSI/SPERONI Il laboratorio chimicoNORMAN/COXON Chimica organicaPEDULLI Metodi fisici in chimica organicaPETRUCCI Chimica generalePONTICELLI/USAI Chimica generale

e inorganica con elementi di chimica organica(per lauree trieannali)

RADAELLI/CALAMAI Chimica del terrenoSAMAJA Biochimica per le lauree triennaliSANTAGADA/CALIENDO Peptidi

e peptidomimeticiSAVELLI-BRUNO Analisi chimica farmaceuticaSENATORE Biologia cellulare

e Botanica farmaceuticaSIENKO et al. Esercitazioni di chimicaSILIPRANDI/TETTAMANTI Biochimica me-

dicaSKOOG/WEST Introduzione alla chimica ana-

liticaSLOWINSKI/WOLSEY/MASTERTON Esperimenti

di laboratorio di chimica generale e inorganicacon analisi qualitativa per il I anno

SPANDRIO Principi e tecniche di chimica cli-nica

WEISSERMEL/ARPE Chimica organica indu-striale

WHITTEN Chimica:ZIEGLER Conoscenze attuali in nutrizione

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ChimicaPrincipi e reazioni

William L. MastertonUniversity of Connecticut

Cecile N. HurleyUniversity of Connecticut

Edizione italiana a cura del

Prof. Gino PaolucciUniversit Ca Foscari di Venezia

Aggiornamenti della sesta edizione italiana

a cura di

Valerio CausinUniversit degli Studi di Padova

SESTA EDIZIONE

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Titolo originale

Chemistry: Principles and Reactions, Sixth Edition

by William L. Masterton & Cecile N. Hurley

2009 Brooks/Cole Cengage Learning

Tutti i diritti sono riservati

VIETATA PER LEGGE LA RIPRODUZIONE IN FOTOCOPIA

ED IN QUALSIASI ALTRA FORMA

vietato riprodurre, archiviare in un sistema di riproduzione

o trasmettere sotto qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo elettronico,

meccanico, per fotocopia, registrazione o altro,

qualsiasi parte di questa pubblicazione

senza autorizzazione scritta dellEditore.

Ogni violazione sar perseguita secondo le leggi civili e penali.

ISBN 978-88-299-2041-9

Stampato in Italia

Copyright 2010 by Piccin Nuova Libraria S.p.A., Padova

www.piccin.it

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Dedica

In memoria di William Lewis Masterton

Insegnante senza pari

Didatta senza paragoni

Amico e mentore

Ci manchi

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Sommario

1 La materia e la sua misura 1

2 Atomi, molecole e ioni 24

3 Relazioni di massa in chimica; stechiometria 50

4 Reazioni in soluzione acquosa 74

5 I gas 102

6 Struttura elettronica e la tavola periodica 132

7 Il legame covalente 164

8 Termochimica 196

9 Liquidi e solidi 226

10 Le soluzioni 258

11 Velocit di reazione 284

12 Equilibrio chimico dei gas 322

13 Acidi e basi 352

14 Equilibri nelle soluzioni acido-base 382

15 Ioni complessi 408

16 Equilibri di precipitazione 430

17 Spontaneit di una reazione 450

18 Elettrochimica 480

19 Reazioni nucleari 512

20 La chimica dei metalli 534

21 La chimica dei non metalli 554

22 La chimica organica 578

23 Polimeri organici, naturali e sintetici 610

Appendice 1: Unit, costanti e dati di riferimento 635

Appendice 2: Propriet degli elementi 641

Appendice 3: Esponenti e logaritmi 643

Appendice 4: Nomenclatura di ioni complessi 648

Appendice 5: Orbitali molecolari 650

Appendice 6: Risposte ai quesiti e problemi con numeri pari e ai problemi sfida 656

Riconoscimenti 677

Indice analitico/Glossario 681

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Indice generale

1 LA MATERIA E LA SUA MISURA 1

1.1 Tipi di materia 2

1.2 Misure 6

1.3 Propriet delle sostanze 13

Chimica: Il lato umano: Antoine Lavoisier 14

Chimica fuori dellaula: Titanio: un metallo dellera spaziale 18

Sommario del capitolo 19

Problema riassuntivo 19

Quesiti e problemi 20

2 ATOMI, MOLECOLE E IONI 24

2.1 Gli atomi e la teoria atomica 25

2.2 I componenti dellatomo 25

Chimica: Il lato umano: John Dalton 27

2.3 Introduzione alla tavola periodica 31

Chimica: Il lato umano: La storia della tavola periodica 32

2.4 Molecole e ioni 34

2.5 Formule dei composti ionici 38

2.6 Nomi dei composti 39

Chimica fuori dellaula: Lalcol etilico e la legge 43



Quesiti e Problemi 45

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viii Indice generale

3 RELAZIONI DI MASSA IN CHIMICA; STECHIOMETRIA 50

3.1 Masse atomiche 51

3.2 La mole 55

3.3 Le relazioni di massa nelle formule chimiche 56

3.4 Le relazioni di massa nelle reazioni 60

Chimica fuori dellaula: Gli idrati 66



Quesiti e Problemi 68

4 REAZIONI IN SOLUZIONE ACQUOSA 74

4.1 Concentrazione dei soluti; molarit 75

4.2 Reazioni di precipitazione 78

4.3 Reazioni acido-base 81

Chimica: Il lato umano: Svante August Arrhenius 86

4.4 Reazioni di ossidazione-riduzione 86

Chimica fuori dellaula: Cambiamenti di colore reversibili 92




5 I GAS 102

5.1 Misurazioni nei gas 103

5.2 La legge dei gas ideali 105

5.3 Calcoli con la legge dei gas 107

5.4 Stechiometria delle reazioni in fase gassosa 111

Chimica: Il lato umano: Amedeo Avogadro 113

5.5 Le miscele di gas: pressioni parziali e frazioni molari 114

5.6 La teoria cinetica dei gas 117

5.7 I gas reali 122

Chimica fuori dellaula: Airbag 124




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Indice generale ix

6 STRUTTURA ELETTRONICA ELA TAVOLA PERIODICA 132

6.1 Luce, energie dei fotoni e spettri atomici 133

6.2 Latomo di idrogeno 137

6.3 Numeri quantici 140

6.4 Orbitali atomici: forma e dimensioni 143

6.5 Configurazioni elettroniche negli atomi 143

Chimica: Il lato umano: Glenn Theodore Seaborg 147

6.6 Diagrammi orbitalici degli atomi 148

6.7 Disposizione elettronica negli ioni monoatomici 150

6.8 Andamenti periodici nelle propriet degli atomi 152

Chimica fuori dellaula: Perch le aragoste diventano rosse da cotte? 157




7 IL LEGAME COVALENTE 164

7.1 Le strutture di Lewis; la regola dellottetto 166

Chimica: Il lato umano: Gilbert Newton. Lewis 174

7.2 Geometria molecolare 175

7.3 Polarit delle molecole 182

7.4 Orbitali atomici; ibridizzazione 185

Chimica fuori dellaula: I gas nobili 190




8 TERMOCHIMICA 196

8.1 Principi del flusso di calore 197

8.2 Misura del flusso di calore; calorimetria 200

8.3 Entalpia 203

8.4 Equazioni termochimiche 204

8.5 Entalpie di formazione 208

8.6 Entalpia di legame 212

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x Indice generale

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8.7 La prima legge della termodinamica 214

Chimica fuori dellaula: Bilancio energetico nel corpo umano 218




9 LIQUIDI E SOLIDI 226

9.1 Equilibrio liquido-vapore 227

9.2 Diagrammi delle fasi 233

9.3 Sostanze molecolari; forze intermolecolari 235

9.4 Solidi a reticolo covalente, ionici e metallici 240

9.5 Strutture cristalline 245

Chimica: Il lato umano: Dorothy Crowfoot Hodgkin 248 Chimica fuori dellaula: Allotropia 250 Sommario del capitolo 252



10 LE SOLUZIONI 258

10.1 Unit di concentrazione 259

10.2 Principi di solubilit 264

10.3 Propriet colligative dei non elettroliti 267

10.4 Propriet colligative degli elettroliti 274

Chimica fuori dellaula: Lo sciroppo dacero 277 Sommario del capitolo 278



11 VELOCIT DI REAZIONE 284

11.1 Significato di velocit di reazione 285

11.2 Velocit di reazione e concentrazione 287

11.3 Concentrazione dei reagenti e tempo 292

11.4 Modelli per la velocit di reazione 298

Chimica: Il lato umano: Henry Eyring 301 11.5 Velocit di reazione e temperatura 301

11.6 Catalisi 305

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Indice generale xi

11.7 Meccanismi di reazione 307

Chimica fuori dellaula: La storia dellozono 310




12 EQUILIBRIO CHIMICO DEI GAS 322

12.1 Il sistema in equilibrio N2O4NO2 323

12.2 Lespressione della costante di equilibrio 326

12.3 Determinazione di K 331

12.4 Applicazioni della costante di equilibrio 333

12.5 Effetto delle variazioni delle condizioni su un sistema in equilibrio 337

Chimica fuori dellaula: Unapplicazione industriale dellequilibrio gassoso 342




13 ACIDI E BASI 352

13.1 Il modello acido-base di Brnsted-Lowry 353

13.2 Il prodotto ionico dellacqua 354

13.3 pH e pOH 355

13.4 Acidi deboli e loro costanti di equilibrio 359

13.5 Basi deboli e loro costanti di equilibrio 368

13.6 Propriet acido-base delle soluzioni saline 372

Chimica fuori dellaula: Acidi e basi organici 374




14 EQUILIBRI NELLE SOLUZIONI ACIDO-BASE 382

14.1 I tamponi 383

14.2 Indicatori acido-base 391

14.3 Titolazioni acido-base 394

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xii Indice generale

Chimica fuori dellaula: Piogge acide 400




15 IONI COMPLESSI 408

15.1 Composizione degli ioni complessi 409

15.2 Geometria degli ioni complessi 413

15.3 Struttura elettronica degliioni complessi 416

Chimica: Il lato umano:Alfred Werner 417

15.4 Costanti di formazione degliioni complessi 422

Chimica fuori dellaula: I chelati: naturali e sintetici 424




16 EQUILIBRI DI PRECIPITAZIONE 430

16.1 Formazione del precipitato; costante del prodotto di solubilit (Kps) 431

16.2 Solubilizzazione di precipitati 439

Chimica fuori dellaula: Analisi qualitativa 443




17 SPONTANEIT DI UNA REAZIONE 450

17.1 Processi spontanei 451

17.2 Entropia, S 453

17.3 Energia libera, G 458

Chimica: Il lato umano: J. Willard Gibbs 459

17.4 Variazione di energia libera standard, DG 460

17.5 Effetto di temperatura, pressione e concentrazione

sulla spontaneit di una reazione 463

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Indice generale xiii

17.6 Variazione di energia libera e la costante di equilibrio 467

17.7 Additivit delle variazioni di energia libera; reazioni accoppiate 468

Chimica fuori dellaula: Lelasticit della gomma: un fenomeno entropico 470




18 ELETTROCHIMICA 480

18.1 Celle voltaiche 481

18.2 Potenziali standard 485

18.3 Relazioni tra E, DG e K 491

18.4 Effetto della concentrazione sul potenziale 492

18.5 Celle elettrolitiche 496

18.6 Pile commerciali 499

Chimica: Il lato umano: Michael Faraday 501

Chimica fuori dellaula: Cella a combustibile: la prossima frontiera nella conversione da energiachimica a energia elettrica? 503




19 REAZIONI NUCLEARI 512

19.1 La radioattivit 513

Chimica: Il lato umano: I Curie 517

19.2 La velocit del decadimento radioattivo 518

19.3 Relazioni massa-energia 520

19.4 Fissione nucleare 523

19.5 Fusione nucleare 526

Chimica fuori dellaula: Effetti biologici delle radiazioni 528




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xiv Indice generale

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20 LA CHIMICA DEI METALLI 534

20.1 La metallurgia 535

20.2 Le reazioni dei metalli alcalini e alcalino-terrosi 541

20.3 La chimica di ossidoriduzione dei metalli di transizione 544

Chimica fuori dellaula: Metalli essenziali nellalimentazione 550




21 LA CHIMICA DEI NON METALLI 554

21.1 Gli elementi e la loro preparazione 555

21.2 I composti con idrogeno dei non metalli 559

21.3 I composti con ossigeno dei non metalli 563

21.4 Ossiacidi e ossianioni 566

Chimica fuori dellaula: Arsenico e selenio 573




22 LA CHIMICA ORGANICA 578

22.1 Gli idrocarburi saturi: alcani 580

22.2 Gli idrocarburi insaturi: alcheni e alchini 585

22.3 Gli idrocarburi aromatici e loro derivati 588

22.4 Gruppi funzionali 590

22.5 Isomeria nei composti organici 597

22.6 Reazioni organiche 601

Chimica fuori dellaula: Colesterolo 603




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Indice generale xv

23 POLIMERI ORGANICI, NATURALI E SINTETICI 610

23.1 Polimeri sintetici di addizione 611

23.2 Polimeri sintetici di condensazione 614

23.3 Carboidrati 617

23.4 Proteine 621

Chimica fuori dellaula: Identificazione attraverso il DNA 628




Appendici

1 Unit, costanti e dati di riferimento 635

2 Propriet degli elementi 641

3 Esponenti e logaritmi 643

4 Nomenclatura di ioni complessi 648

5 Orbitali molecolari 650

6 Risposte ai quesiti e problemi con numeri pari e ai problemi sfida 656

Riconoscimenti 677

Indice analitico/Glossario 681

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Prefazione

L a prefazione di un libro di testo una delle sezioni pi difficili da scrivere. In oc-casione delle ultime cinque edizioni, io e Bill Masterton ci siamo incontrati perun lungo pranzo e per parlare degli argomenti che avremmo voluto introdurrenella prefazione. Il pranzo (sempre cheeseburger e patatine per Bill, a meno che nel menunon ci fossero sgombro e okra fritta) finiva sempre con la stessa frase di Bill: tu intantoscrivi una bozza della prefazione, ed io la aggiuster. Per questa edizione non c' stato ilpranzo, non c'era nessuno con cui discutere e nessuno ad aggiustare la mia bozza. Alloracercher io di aggiustare le idee di cui io e Bill abbiamo parlato in una lunga conversa-zione telefonica. Queste sono le domande cui abbiamo cercato di rispondere.

Perch continuare a scrivere un libro breve?

La risposta ovvia, se si pensa ai costi crescenti delle tasse universitarie, allo sfruttamentodelle foreste e alle schiene doloranti degli studenti. La vignetta in questa pagina illustra lanostra opinione. Siamo rimasti convinti del fatto che sia possibile coprire completamente(od almeno quasi completamente) gli argomenti di un corso annuale con un solo libro ditesto. Gli studenti si domandano giustamente perch debbano pagare per un libro di 1000pagine con roba che non vedranno mai durante il corso. Non abbiamo ancora trovatouna valida risposta, quindi il nostro obiettivo stato un libro di poco pi di 600 pagine.

Come scriveremo questa edizione di questo libro breve?

Dopo aver superato la convinzione che un libro breve sia un libro di basso livello, abbiamorinnovato il nostro impegno a trattare concetti generali in modo conciso, ma senza sacrifi-care profondit, rigore e chiarezza. I nostri criteri su quale materiale includere continuanoad essere l'importanza e la rilevanza per lo studente, non la difficolt. Per raggiungere talescopo, abbiamo adottato un approccio su tre fronti:

1. Eliminare le ripetizioni e le duplicazioni, ove possibile. Come nelle edizioni precedentiquesto testo usa:

n Solo un metodo per bilanciare le reazioni redox, il metodo delle semi-equazioni in-trodotto nel Capitolo 4.

n Solo un metodo per lavorare su problemi inerenti la legge dei gas, usando la leggedei gas ideali in tutti i casi (Capitolo 5).

n Solo un modo di calcolare DH (Capitolo 8), usando le entalpie di formazione.

n Solo una costante di equilibrio per reazioni in fase gas (Capitolo 12), la costantetermodinamica K, spesso indicata come Kp. Questo semplifica non solo il tratta-mento degli equilibri in fase gas, ma anche la discussione della spontaneit dellereazioni (Capitolo 17) e l'elettrochimica (Capitolo 18).

2. Relegare alle appendici o agli inserti Chimica fuori dall'aula gli argomenti normal-mente affrontati da testi di pi di 1000 pagine. Gli argomenti in questa categoria inclu-dono:

n La teoria degli orbitali molecolari (Appendice 5). La nostra esperienza stata (econtinua ad essere) che nonostante questo approccio sia importante per il legame

Dato il peso dei libri di testo in conti-

nuo aumento, molti studenti stanno

cercando unalternativa agli zaini.

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Prefazione xvii

chimico, la gran parte degli studenti di chimica generale non lo capiscono, ma nememorizzano soltanto i principi discussi in classe.

n La nomenclatura degli ioni complessi e dei composti organici. Crediamo che que-sto materiale sia di scarso valore in un corso iniziale. Gli studenti dimenticano pre-sto come si nomina uno ione complesso, perch hanno poche occasioni di appli-care queste regole. sembrato meglio lasciare la nomenclatura organica ad uncorso di chimica organica.

n Analisi qualitativa. riassunta in un paio di pagine nella sezione Chimica fuoridall'aula del Capitolo 16. Una discussione estesa dello schema di analisi qualitativae della chimica su cui si basa devono essere oggetto di un manuale di laboratorio,non di un libro di testo di un corso d'aula.

n Biochimica. Questa materia tradizionalmente trattata nell'ultimo capitolo dei te-sti di chimica generale. Mentre abbiamo introdotto molti argomenti biochimici neltesto (tra questi la discussione del gruppo eme nel Capitolo 15 ed i carotenoidi nelCapitolo 6), non troviamo sia il caso di inserire un intero capitolo di biochimica. un argomento indubbiamente interessante, ma richiede un background di chimicaorganica che uno studente del primo anno non ha.

3. Evitare divagazioni superflue, applicazioni al mondo reale e aneddoti sugli scienziatidurante l'esposizione dei principi. Abbiamo inserito molte applicazioni all'interno deiproblemi e in alcuni punti del testo. In generale, per, ci siamo attenuti ad un approc-cio molto scarno. Gli studenti possono essere distratti da questi interessanti intermezzi,proprio mentre stanno faticando per capire i concetti. Abbiamo inserito le nostre ap-plicazioni al mondo reale preferite e le storie personali degli scienziati in sezioni sepa-rate, Chimica fuori dall'aula e Chimica: il lato umano. I nostri studenti dicono cheleggono sempre per prime queste sezioni e che sono tra le parti del libro che preferi-scono. Apprezzano anche le note a lato del testo.

Come si differenzia la sesta edizione rispetto alla quinta?

Nonostante i principi della chimica generale non cambino, ci sono sempre molti modi permigliorare un libro, renderlo pi facile da usare e pi interessante. La nostra speranza erache uno studente, confrontando la sesta edizione con la quinta, concludesse era proprio ilcaso di fare una revisione. Ora capisco meglio. (Dubitavamo che gli studenti sarebberostati cos benevoli, ma lo speravamo!) I cambiamenti che abbiamo apportato per realizzarequesta speranza sono:

n Aggiornare gli esempi nel testo. Circa il 30% stato rivisto, per aumentare il ri-gore degli esempi quantitativi ed approfondire la comprensione concettuale de-gli argomenti. Molti studenti hanno ammesso (per la proverbiale mancanza ditempo) che invece di risolvere i problemi alla fine del capitolo, facevano gliesempi (perch avevano la soluzione sotto gli occhi). Si lamentavano per chealcuni degli esempi erano troppo semplici per prepararli ai compiti per casa edagli esami.

n Aggiungere nuove domande ed esercizi alla fine dei capitoli. Ci sono circa 200nuove domande o esercizi alla fine dei capitoli, molti di essi concettuali.

n Continuare il processo di aggiornamento da immagini statiche ad immaginiautoesplicanti, in cui i commenti prima inseriti nel testo, sono stati introdottinell'immagine stessa. Crediamo che un tale approccio sia pi adatto per gli stu-denti di oggi.

n Aggiornamento ed ammodernamento delle fotografie e dei modelli molecolari.

n Revisione dello stile dei grafici per renderli pi chiari.

n Invitare altri autori a scrivere degli inserti sulla loro attivit di ricerca recente odattuale. Ci sono quattro nuovi contenuti per le sezioni Chimica fuori dall'aula.

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xviii Ringraziamenti

Ringraziamenti

M olte delle persone che hanno utilizzato questo libro, sia docenti che stu-denti, hanno scritto lettere ed email per dare dei suggerimenti su comemigliorare lopera. Altri hanno semplicemente chiamato per porgere leloro condoglianze in occasione della scomparsa del mio co-autore. Sono grata a tutti loro.

Tra i revisori che hanno supportato la preparazione di questa edizione vi sono:

Christopher Babb, Berry CollegeKathleen Brunke, Christopher Newport UniversityKevin Cantrell, University of PortlandS. Michael Condren, Christian Brothers UniversityBecky A. Gee, Long Island UniversityRichard L. Nafshun, Oregon State UniversityEdward J. Neth, University of ConnecticutJames A. Phillips, University of Wisconsin, Eau ClaireDavid Treichel, Nebraska Wesleyan UniversityWill Wickun, Montana State University, Billings

Sono particolarmente grata ai Professori Fatma Selampinar (University of Connecti-cut) e David Shinn (University of Hawaii, Manoa) per le loro accurate revisioni. La loroprecisione ed attenzione ai dettagli incredibile.

I Professori Harry Frank (University of Connecticut), Steven Shaw (Montana StateUniversity), Greg Sotzing (University of Connecticut), e Leslie Sperling (Lehigh Univer-sity) hanno gentilmente acconsentito a scrivere dei brevi saggi sui loro ambiti di ricerca.Ne sono scaturiti dei lavori interessanti e comprensibili anche a studenti del primo anno(non certo un compito facile!).

Molte persone hanno lavorato a questo testo in ambito editoriale e di produzione.Hanno raccolto pagine di manoscritto, idee, schemi improvvisati e lunghe liste di desideri,li hanno messi assieme e hanno creato questa edizione. Hanno pungolato, blandito e fis-sato termini temporali impossibili da onorare, il tutto con incredibile pazienza. Non avreipotuto fare tutto ci senza di loro. Si tratta di: Lisa Lockwood, chemistry editor; AshleySummers, assistant editor; Lisa Weber, technology project manager; Teresa Trego, contentproject manager; Amee Mosely, marketing manager; e Dan Fitzgerald, production editoralla Graphic World Publishing Services.

Manca da questa lista Peter McGahey, il mio developmental editor, che si merita unringraziamento speciale. Ha calmato i miei nervi logorati e mi ha rincuorato con la suapersonalit ottimistica e positiva. Il suo umorismo ha fornito anche una dose in pi dienergia. E mi ha permesso di distrarmi un po chiacchierando di bulbi di tulipano in pri-mavera e di piante perenni in estate. Grazie Peter. Sei stato unoasi di calma quando neavevo bisogno.

Due persone che non appartengono a nessuna squadra richiedono un riconoscimentospeciale. A Joseph Hurley, miglior correttore di bozze, grazie per aver impiegato i tuoiweekend per prestarmi un altro paio di occhi. A Jim Hurley, che ha battuto a macchina ilmanoscritto, letto le bozze con la visione di un non-chimico ( un matematico) ed haascoltato le mie infinite lamentele, grazie per aver intrapreso questo viaggio con me.

Cecile N. Hurley

University of Connecticut

Storrs, CT

Novembre 2007

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xix

Per lo studente

H ai probabilmente sentito molto parlare del corso di chimica generale. Moltipensano che sia pi difficile degli altri corsi. Ci pu essere una qualche giusti-ficazione per questa opinione. Oltre ad avere il suo vocabolario specializzato,la chimica una scienza quantitativa, quindi richiede la matematica come strumento percapire i concetti. Come risultato, probabilmente riceverai molti consigli dai tuoi docenti edai tuoi colleghi studenti su come studiare chimica. Noi esitiamo ad aggiungere la nostraopinione; l'esperienza di insegnanti e genitori ci ha insegnato che gli studenti se la cavanobenissimo da soli. Vorremmo per presentarti alcuni strumenti didattici di questo testo,che descriveremo nelle pagine seguenti.

Strumenti didattici in Chimica: principi e reazioni, sesta edizioneEsempi

In un capitolo tipico, troverai dieci o pi esempi, ciascuno predisposto per illustrare unparticolare principio, con le risposte evidenziate a colori. La maggior parte degli esempicontiene una strategia da seguire nel procedimento, che descrive il ragionamento che stadietro la soluzione. In questo modo ti abituerai a risolvere cos tutti i problemi. Per primacosa, rifletti un momento per decidere in che modo si potrebbe risolvere il problema. Poi,e solo poi, utilizza la matematica per risolverlo.

Molti degli esempi terminano con una verifica, che ti incoraggia a controllare se la ri-sposta ha un senso. Speriamo che ti abituerai a utilizzare questo procedimento nel risol-vere i problemi a casa o agli esami.

Esempi graduati

Allinterno del testo ci sono anche circa 20 Esempi graduati. Sono costituiti da due a quat-tro parti (a, b, c, d) concatenate. Un tipico esempio graduato potrebbe essere il seguente:

Esempio 1.4 Graduato

Per la reazione

A 1 2B 9: C

Determina

*(a) Il numero di moli di A che reagiscono con 5.0 mol di B.

**(b)Il numero di grammi di A che reagiscono con 5.0 g di B.

***(c)Il volume di una soluzione 0.50 M di A che reagisce con 5.0 g di B.

****(d)Il volume di una soluzione 0.50 M di A che reagisce con 25 ml di una solu-

zione che ha una densit di 1.2 g/ml e che contiene il 32% in massa di B.

Ci sono due vantaggi a lavorare con gli esempi graduati.

1. Risolvendo le parti da (a) a (d) in successione, ti renderai conto di quanti modi diversici sono di porre le domande sulle relazioni tra le masse in una reazione, partendo daunequazione bilanciata. Questo ti servir a dominare lo shock quando ti ritrovi da-vanti ad una sola domanda del tipo (d) in sede di esame.

2. Le parti di un esempio graduato non sono una semplice progressione da domandesemplici a domande pi difficili. Il valore di un esempio graduato sta nel fatto che l'ul-

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tima domanda presuppone l'abilit di rispondere a quelle precedenti. Potresti essere ingrado di rispondere alle parti (a) e (b) con una limitata comprensione del materiale,ma per rispondere alla parte (d) devi padroneggiare la materia.

Usa gli esempi graduati come ripasso per gli esami. Prova a saltare le prime domande in questo caso (a), (b) e (c) e vai direttamente all'ultima parte, (d). Se puoi risolvere (d),non sar necessario risolvere (a), (b) e (c); sai gi come farli. Se non ce la fai, prova con (c)per vedere dove pu essere il problema. Se non ce la fai con (c) prova con (b). Come ul-tima risorsa, comincia con (a) e ricostruisci la soluzione fino a (d).

Note a margineSparse per tutto il libro ci sono numerose note poste a margine. Molte di queste sono deltipo adesso senti questa; altre sono dei promemoria; altre riportano dei punti che cisiamo scordati di inserire nel testo; (queste sono state segnalate dai tuoi colleghi studenti)alcune ti aggiornano sulle ricerche di chimica in corso attualmente e altre, probabilmentemeno di quante noi riteniamo, sono inserite a scopo umoristico. Prova a vedere la nota sulpattinaggio a pagina 239: WLM ancora convinto che sia terribilmente spiritosa.

Chimica: il lato umanoIn tutto il testo, delle sezioni con questo titolo riportano brevi biografie dei pionieri dellachimica. Enfatizzano non soltanto i risultati da loro ottenuti, ma anche le loro personalit.

Chimica fuori dall'aulaOgni capitolo contiene una sezione Chimica fuori dall'aula. un contributo che illustraun esempio o dell'uso della chimica nel mondo che ci circonda o un'area di ricerca attuale.Non interferisce nella spiegazione dei concetti, quindi non ti distrarr. Per ti promet-tiamo che questi inserti se li leggerai aumenteranno la tua cultura scientifica.

Sommario del capitoloUna revisione sempre utile, non soltanto per rinfrescarti la memoria, ma anche per orga-nizzare il tuo tempo e gli appunti per prepararti all'esame. Il sommario del capitolo include:

n I Termini Chiave del capitolo. Se un particolare termine non ti familiare, fai riferi-mento all'indice analitico al termine del libro. Troverai il termine nel glossario inclusonell'indice ed anche le pagine del testo nelle quali quel termine appare (se ti servisseroulteriori spiegazioni).

n I Concetti Chiave e le Equazioni chiave del capitolo. Questi sono elencati con i corrispon-denti esempi ed i problemi a fine capitolo. Se hai difficolt nel risolvere un particolare pro-blema, ti pu essere d'aiuto rivedere l'argomento e l'esempio che riguarda quel concetto.

n Ogni capitolo riassunto da un Problema riassuntivo organizzato in diversi step checopre tutti o quasi tutti i concetti chiave del capitolo. Puoi valutare la tua comprensionedel capitolo lavorando su questo problema. Uno dei principali vantaggi dei problemiriassuntivi che legano assieme diverse idee, mostrando come si correlano le une allealtre. Un docente di esperienza che insegni chimica generale ed usi questo libro potrdire alla sua classe: se potete risolvere il problema riassuntivo senza aiuto, allora sietepronti all'esame per quanto riguarda quel capitolo.

Quesiti e problemiAl termine di ogni capitolo c' una serie di quesiti e problemi che il tuo docente ti pu as-segnare come compiti per casa. Sono anche utili per verificare la profondit della tua co-noscenza degli argomenti del capitolo. Queste serie includono:n Quesiti che testino la tua conoscenza del vocabolario specializzato che i chimici usano

(per esempio scrivere i nomi delle formule, scrivere l'equazione chimica della reazioneche viene descritta).

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n Problemi quantitativi che richiedono una calcolatrice ed alcune manipolazioni al-gebriche.

n Problemi classificati che danno inizio alla serie e sono raggruppati per tipo sotto unparticolare titolo che indica l'argomento del capitolo cui si riferiscono. I problemi clas-sificati sono raggruppati a coppie. Il secondo membro di ciascuna coppia illustra lostesso principio del primo. Questo significa avere pi di una opportunit per mettertialla prova. Il secondo problema (di numero pari) evidenziato dal colore del suo nu-mero e la sua risposta riportata nell'appendice 6. Se il tuo docente ti assegna i pro-blemi di numero dispari senza soluzione per casa, aspetta finch la soluzione del pro-blema verr discussa in classe, e intanto risolvi quello corrispondente di numero pariper capire se sai come risolvere un problema di quel tipo.

n Ogni capitolo contiene inoltre un numero pi ridotto di problemi non classificati, chepossono richiedere pi di un concetto, inclusi, forse, anche alcuni dei capitoli precedenti.

n I quesiti concettuali verificano la tua comprensione dei principi. Non necessaria (o al-meno non dovrebbe essere necessaria) una calcolatrice per rispondere a queste domande.

n La sezione dei problemi sfida presenta problemi che richiedono competenze pi avan-zate e/o impegno e riflessione. La risposta a tutti questi problemi in appendice 6.

AppendiciLe appendici alla fine del libro danno non soltanto le risposte ai quesiti e problemi di nu-mero pari, ma contengono dei materiali integrativi che puoi trovare utili. Tra questi ci sono:n L'appendice 1, che contiene un richiamo sulle unit del SI, oltre a tabelle di dati termo-

dinamici e di costanti di equilibrio.n L'appendice 3, che contiene dei richiami sulla matematica di cui hai bisogno in chi-

mica generale. Particolare enfasi viene posta sulla notazione esponenziale e sui loga-ritmi (naturali e in base 10).

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