Introduzione Chimica

7/23/2019 Introduzione Chimica

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La chimica la scienza che studia la struttura, la composizione, ilcomportamento e le propriet della materia, nonch i suoicambiamenti, che avvengono durante le reazioni chimiche.

Nata in epoca moderna(1800), essa affonda leproprie radici soprattuttonellalchimia e nellametallurgia.

Hennig Brand scopre il fosforo (1717, J.Wright)


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Gli inizi"Chemists are a strange classof mortals, impelled by an

almost maniacal impulse toseek their pleasures amongstsmoke and vapour, soot and

flames, poisons and poverty,yet amongst all these evils Iseem to live so sweetly that Iwould rather die than change

places with the King of Persia."Johann Joachim Becher, 1667


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Perch la chimica?How little we knowHow much to discoverWhat chemical forces flowFrom lover to lover

Franck Sinatra, How Little We Know

I remember when I found out about chemistryIt was a long, long way from hereI was old enough to want it but younger than I wanted to beSuddenly my mission was clear

So for awhile I conducted experiments

And I was amazed by the things I learnedFrom a fine fine girl with nothing but good intentions and aBad tendency to get burned

So for awhile we conducted experimentsIn an apartment by the River RoadAnd we found out that the two things we put together had aBad tendency to explode

Semisonic, Chemistry

Ma guardate l'idrogeno tacere nel mareguardate l'ossigeno al suo fianco dormire:

soltanto una legge che io riesco a capireha potuto sposarli senza farli scoppiare.Soltanto la legge che io riesco a capire

Fabrizio de Andr, Un Chimico


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Perch la chimica?Nessuno si pu sottrarre ad unsentimento di riverente

commozione contemplando imisteri delleternit e dellastupenda struttura della realt.

sufficiente che luomo tenti dicomprendere soltanto un po diquesti misteri giorno dopo giornosenza mai demordere, senza mai

perdere questa sacracuriosit.

A. Einstein


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La realt conoscibileIl fatto stesso che la totalit delle nostre esperienze sensoriali sia taleche, mediante il pensiero, [] essa pu venire ordinata, ci lascia pieni

di stupore, ed un fatto che non riusciremo mai a spiegarci. Sipotrebbe dire che leterno mistero del mondo la sua comprensibilitA. Einstein

Watson, Crick ed il loromodello di DNA (1953)

Il DNA al microscopioelettronico


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Realt e bellezzaNon nuoce al mistero il sapernequalcosa. Perch la realt tanto

pi meravigliosa di quanto artistaalcuno del passato immaginasse!Perch i poeti del presente non neparlano? Che uomini sono i poeti

che parlerebbero di Giove se fossesimile a un uomo, ma se egli un'immensa sfera ruotante dimetano e di ammoniaca restano insilenzio?

R. Feynman


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LosservazioneDevo cominciare da una buona base di fatti,e non da un principio, che sospetto sempre

essere fallace C. Darwin

La finalit della vita non devenecessariamente essere il saperespiegare le cose, ma il basarcirealmente su di esse.

V. Van Gogh


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Losservazione

Ci siamo confinati nelle astrazioni anzich andare

incontro alla realt concreta. [] meno arduosalmodiare formule o sonnecchiare sui principi checercare laboriosamente come sono fatte le cose e qualesia il metodo per servirsene. Osservare meno facileche ragionare. risaputo che scarse osservazioni e

molti ragionamenti sono causa di errore. Moltaosservazione e poco ragionamento conducono allaverit.

A. Carrel


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Il metodo scientificoUna serie di esperimenti (domande benposte) pu condurre ad una scoperta.

In qualche stranomodo, qualsiasi fattoscoprii o qualsiasi

percezione nuova ebbinon mi parve mai unamia scoperta, benspiuttosto qualcosa cheesisteva da sempre e

in cui ebbi solo lafortuna di imbattermi

S. Chandrasekhar


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La fregaturaBasta una singola previsione errata per mandare a monte unintera teoria.Ci vorrebbero infiniti esperimenti per essere certi della validit di tale teoria.

Non importa quante volte i risultati degli esperimentisiano in accordo con una certa teoria, non si pu maiessere sicuri che la volta successiva il risultato noncontraddica la teoria.

S. Hawking

Questo vuol dire che non possibile arrivare ad una conoscenzaadeguata della realt?


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Una questione di fedeAnche in fisica non si beati senza la fede, perlo meno senza la fede in una realt fuori di noi.

[] Uno scienziato che nei suoi lavori non silasci guidare da unipotesi, prudente eprovvisoria quanto si vuole, rinuncia a prioriallintima comprensione dei suoi stessi risultati.

Chi rigetta la fede nella realt degli atomi e deglielettroni, o nella natura elettromagnetica dellaluce, o nellidentit tra calore dei corpi emovimento, riuscir certamente a non farsicogliere in contraddizioni logiche o empiriche.

Ma resta da vedersi come riuscir, partendo dalsuo punto di vista, a far progredire laconoscenza scientifica.

M. Planck


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Lavoisier, il primo chimico

Antoine-Laurent de Lavois ier

(26 agosto 1743 8 maggio 1794)

Identific laria come miscela, costituitaprincipalmente da azoto ed ossigeno

Stabil il ruolo dellossigeno nellacombustione e nellossidazione dei metalli

Scopr che la combustione dellidrogenoproduce acqua

Intu che i processi vitali sono alimentatiattraverso un meccanismo analogo allacombustione

Enunci la legge della conservazione dellamassa: in una reazione chimica la massacomplessiva dei reagenti uguale alla massacomplessiva dei prodotti

occorso solo un istante per tagliare quella testa, ma la Francia

non riuscirebbe a produrne un'altra simile in un secolo. J. L. Lagrange


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I termini della questione


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Le propriet fisicheDescrivono e caratterizzano una sostanza senza chequesta cambi la propria composizione. Eccone alcune:

colore stato di aggregazione (solido, liquido, gassoso)

punto di fusione

punto di ebollizione densit (massa per unit di volume)

conducibilit elettrica

viscosit


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Una seconda leggeLegge delle proporzioni definite e

costanti:

quando due o pi elementireagiscono, per formare undeterminato composto, si

combinano sempre secondoproporzioni in massa definite ecostanti

Joseph Louis Proust

(26 settembre 1754 5 luglio 1826)

1g di idrogeno si combina con 8g di ossigeno per dare 9g di acqua

2g di idrogeno si combinano con 16g di ossigeno per dare 18g di acqua

50g di idrogeno si combinano con 400g di ossigeno per dare 450g di acqua


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Dalton e latomo

John Dalton

(6 settembre 1766 27 luglio 1844)

Teoria atomica:

gli elementi sono costituiti da piccole

particelle chiamate atomi gli atomi di un dato elemento sonoidentici tra loro

diversi atomi (di diversi elementi)hanno diverso peso

atomi diversi possono combinarsi tradi loro a dare un composto chimico

Legge delle proporzioni multiple:quando due elementi (A e B) si

combinano in modi diversi per formarediversi composti, una certa massa diun elemento (A) si combina condiverse masse dell'altro (B) che stannotra loro in un rapporto che si puesprimere con frazioni semplici


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Le proporzioni multipleOssigeno e carbonio si possono combinare insieme in due

modi diversi:

1. 1 g di carbonio si combina con 1.33 g di ossigeno adare 2.33 g di composto X

2. 1 g di carbonio si combina con 2.66 g grammi di

ossigeno a dare 3.66 g di composto Y

Si nota che 2.66 g / 1.33 g = 2, che un numero INTERO


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Pesiamo gli atomiGli elementi sono quindi formati da atomi tutti dello stesso tipo, i compostisono formati da atomi di tipo diverso.Ogni elemento, etichettato da un simbolo, ha atomi di peso diverso rispetto

ad un altro elemento. Come possiamo determinare questo peso?Le comuni unit di misura NON sono adatte (un atomo ha una massadellordine di 10-23 g)

Si scelto di usare una scala relativa. Si preso latomo pi leggero

(lidrogeno) e lo si scelto come pietra di paragone con gli altri atomi. Lamassa atomica indica, in pratica, quante volte latomo in questione sia pipesante dellatomo di idrogeno. Storicamente, si poi preferito prenderecome unit di massa atomica 1/12 della massa di un (particolare) atomo dicarbonio. Si usa lacronimo u.m.a. oppure il simbolo D (Dalton).

Per esempio, C ha massa (circa) 12 D, O ha massa 16 D, He ha massa4 D, Fe ha massa 56 D, U ha massa 238 D


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Micro e macroQuando analizziamo un composto chimico, facciamo misure espresse ingrammi (o sottomultipli). Come posso legare ci che misuro (mondo

macroscopico) a ci che accade a livello molecolare (mondo microscopico)?

Un atomo di He pesa come 4 atomi di H; 2 atomi di He pesano come 8 atomi di H; 10 atomi di He pesano come 40 atomi di H;

N atomi di He pesano come 4N atomi di H.

Dunque: se scelgo un N grande, ho una massa misurabile fisicamente; in 1g di H ci sono tanti atomi quanti in 4g di He

Scelgo allora un N comodo, che mi possa correlare numericamente lamassa atomica e la massa misurata.


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La moleIl numero di Avogadro:NAV un numero tale che NAV atomi abbiano una massa in gramminumericamente corrispondente alla loro MA. Se O ha MA 16 D, prendendo

NAV atomi di O, questi avranno massa 16 g.

In particolare, NAV = 6,022 1023

un paio indica 2 oggetti;

una dozzina indica 12 oggetti una mole indica NAV oggetti

Poich, per, NAV non determinabile esattamente, la definizione di mole delSI (che la annovera tra le unit fondamentali) evita di parlare di NAV:


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Moli e grammiLazoto (N) ha MA 14 D, quindi 14,0 g di azoto sono 1,00 mol.Quante moli sono 1,00 g di azoto?

14,0 g : 1,00 mol = 1,00 g : n mol

n = (1,00 g * 1,00 mol) / 14,0 g = 0,0714 mol = 71,4 mmol

Sapendo che 95,0 g di atomi di F sono 5,00 mol, qual la MA del F?

x g : 1,00 mol = 95,0 g : 5,00 mol

x = (95,0 g * 1,00 mol) / 5,00 mol = 19,0 g, quindi F ha MA 19,0 D.

Oppure: x D = 95,0 g / 5,00 mol = 19,0 D.

Quindi: D = g / mol, moli = m / MA

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