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Laboratorio di ChimicaTesti Consigliati

Laboratorio di Chimica, M. Consiglio, V. Frenna, S. Orecchio

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ATTIVITÀ DIDATTICA. È docente incaricato per il Corso di Laboratorio di Chimica (Corso B) per il primo anno dei Corsi di Laurea in Scienze Biologiche. È docente incaricato del corso di Prevenzione e Sicurezza nei Laboratori Chimici e Chimica Supramolecolare del Corso di Studi in Chimica.

Elementi di Chimica Analitica, D. C. Harris, Ed. Zanichelli

Laboratorio di ChimicaCalendario Lezioni

9:00-13:00 15:00-17:00Martedì 2-mag Lezione ed Esercizi Aula ALFAGiovedì 4-mag Laboratorio Laboratorio 5Martedì 9-mag Lezione ed Esercizi Aula ALFA Esercizi (TUTOR)Giovedì 11-mag Laboratorio Laboratorio 5Martedì 16-mag Lezione ed Esercizi Aula ALFA Esercizi (TUTOR)Giovedì 18-mag Laboratorio Laboratorio 5Martedì 23-mag Lezione ed Esercizi Aula ALFA Esercizi (TUTOR)Giovedì 25-mag Laboratorio Laboratorio 5Martedì 30-mag Lezione ed Esercizi Aula ALFA Esercizi (TUTOR)Giovedì 1-giu Laboratorio Laboratorio 5Martedì 6-giu Lezione ed Esercizi Aula ALFA Esercizi (TUTOR)Giovedì 8-giu Laboratorio Laboratorio 5Martedì 13-giu Lezione ed Esercizi Aula ALFA Esercizi (TUTOR)Giovedì 15-giu Laboratorio Laboratorio 5Martedì 20-giu Lezione ed Esercizi Aula ALFA Esercizi (TUTOR)Giovedì 22-giu Laboratorio Laboratorio 5

Tutoraggio: Martedì pomeriggio dalle 15:00 alle 17:00

NomenclaturaOssidi

Sono composti formati dall’unione di un elemento qualsiasi con l’ossigeno Negli ossidi l’ossigeno ha stato di ossidazione –2

OSSIDI BASICI metallo + ossigeno per reazione con H2O danno: IDROSSIDI o BASI

OSSIDI ACIDI o ANIDRIDI non metallo + ossigeno per reazione con H2O danno: ACIDI OSSIGENATI o OSSOACIDI

OSSIDI ANFOTERImostrano comportamento acido o basico a seconda dell’ambiente di reazione

La formula molecolare si ottiene scrivendo prima il metallo e poi l’ossigeno e assegnando successivamente a ciascuno dei due elementi come “indice” il numero di ossidazione dell’altro. Se possibile, semplificare dividendo per il M.C.D. (massimo comun divisore).

NomenclaturaOssidi

Na Ostox +1 stox -2

Na2 O1

Ossido di sodio

Na2 O1Na2OBa Ostox +2 stox -2

Ba2 O1

Ossido di bario

Ba2 O2 BaO

Ossido di (nome del metallo) Li2O Ossido di litio

HgO

NomenclaturaOssidi

CaO Ossido di calcio

HgO Ossido mercurico

FeO Ossido ferroso Ossido di ferro (II)

Stox alto suffisso -ico

Stox basso suffisso -oso

Fe2O3 Ossido ferrico Ossido di ferro (III)

Hg2O Ossido mercuroso Ossido di mercurio (I)

Nomenclatura di Stock Vecchia Nomenclatura

Stox del metallo tra parentesi tonde

Ossido di mercurio (II)

IUPACUso di prefissi che indichino il numero relativo degli atomimono = 1 ; di = 2 ; tri = 3 ; tetra = 4 ; penta = 5 ; esa = 6

NomenclaturaEsempi - Ossidi

metallo stox formula nomenclatura tradizionale

Stock IUPAC

Li +1 Li2O Ossido di litio Ossido di litio Ossido di litio

Mg +2 MgO Ossido di magnesio Ossido di magnesio Ossido di magnesioCu +1

+2Cu2O Ossido rameoso Ossido di rame (I) Ossido di dirameCuO Ossido rameico Ossido di rame (II) Ossido di rame

Cr +2 +3

CrO Ossido cromoso Ossido di cromo (II) Ossido di cromoCr2O3 Ossido cromico Ossido di cromo (III) Triossido di dicromo

Ni +2 NiO Ossido di nichel Ossido di nichel Ossido di nichel

Nel'attuale nomenclatura ufficiale le anidridi vengono classificate come ossidi che vengono definiti come tali indicandone la composizione

Esempio:

CO2 = diossido di carbonio e non anidride carbonica

Il termine anidride è comunque tuttora usato nella nomenclatura comune.

NomenclaturaAnidridi

Anidride (aggettivo derivante dal nome del non-metallo)

Stox basso suffisso –osa

Stox alto suffisso -ica

Nel caso di non-metalli aventi più di due stati di ossidazione, oltre ai suffissi, si usano i seguenti prefissi:

Stox basso prefisso ipo-

Stox alto prefisso per-

NomenclaturaAnidridi

Cl2O Anidride ipoclorosa

Cl2O3 Anidride clorosa

Cl2O5 Anidride clorica

Cl2O7 Anidride perclorica

NomenclaturaEsempi – Ossidi acidi (Anidridi)

metallo stox formula nomenclatura tradizionale

Stock IUPAC

Si +4 SiO2 anidride silicica ossido di silicio ossido di silicio

S +4 +6

SO2 anidride solforosa ossido di zolfo (IV) diossido di zolfoS2O3 anidride solforica ossido di zolfo (VI) triossido di dizolfo

N +3 +5

N2O3 anidride nitrosa ossido di azoto (III) triossido di diazotoN2O5 anidride nitrica ossido di azoto (V) pentossido di diazoto

C +2 +4

CO ossido di carbonio os. di carbonio (II) ossido di carbonio

CO2 anidride carbonica os. di carbonio (IV) diossido di carbonio

NomenclaturaIdrossidi

Idrossido di (nome del metallo)Stox basso suffisso –osoStox alto suffisso -ico

NaOH Idrossido di sodio

Mg(OH)2 Idrossido di magnesio

CuOH Idrossido rameoso

Cu(OH)2 Idrossido rameicoCu(OH)2

OH- ione idrossido

Formula molecolare scrivere prima il metallo scrivere (OH)n (n = stox metallo)

Nomenclatura IUPAC

stesse regole degli ossidi con il termine ossido di sostituito da idrossido di

Idrossido di rame (I)

Idrossido di rame (II)

Idrossido di rame

diidrossido di rame

NomenclaturaIdracidi

HCl Acido cloridrico Cloruro di idrogeno

H2S Acido solfidrico Solfuro di idrogeno

HCN Acido cianidrico Cianuro di idrogeno

HBr Acido bromidrico Bromuro di idrogeno

HF Acido fluoridrico Fluoruro di idrogeno

H2Se Acido selenidrico Seleniuro di idrogeno

Combinazione diretta di H con non-metalli: alogeni (F, Cl, Br, I), S e cianuro (CN) H stox +1 non metalli stox negativoFormula molecolare HnX (n = stox non-metallo X)

NomeACIDO non-metallo-idrico

Nomenclatura IUPAC

nome del nonmetallo desinenza -uro seguito dal termine di idrogeno

NomenclaturaOssiacidi

Composti ternari

H O non metallo

gli ossidi di alcuni metalli negli stox più alti hanno caratteristiche acide V, Cr, Mn

Formula molecolare H2O + ossido acidoAnidride solforosa SO2 + H2O H2SO3 Acido solforoso

Anidride solforica SO3 + H2O H2SO4 Acido solforico

Anidride ipoclorosa Cl2O + H2O (H2Cl2O2) HClO Acido ipocloroso

i prefissi meta-, orto- e piro- che vengono usati per distinguere il diverso grado di idratazione dell'ossoacido

Nomesi sostituisce “ossido” o “anidride” con il termine “acido”

NomenclaturaOssiacidi

Nomenclatura IUPAC

acido + enneosso + nonmetallo-ico (stox)

H2SO4 acido tetraossosolforico (VI)

H2SO3 acido triossosolforico (IV)

HClO2 acido diossoclorico (III)

HClO4 acido tetraossoclorico (VII)

H2CO3 acido triossocarbonico (IV)

NomenclaturaSali

Ipoclorito di sodio NaClOSolfato di Calcio CaSO4

Cromato di Potassio K2CrO4

CuS

HgI2

Ag3PO4-oso -ito –ico -ato

Derivati da idracidinome del nonmetallo desinenza -uro seguito dal termine di “nome metallo”

Cloruro di Sodio NaClSolfuro di alluminio Al2S3

Derivati da ossocidinome del residuo acido prefissi e desinenze funzione dello stoxseguito dal termine di “nome metallo”

Se non tutti gli atomi di idrogeno sono sostituiti

a) il nome dell’anione si fa precedere dal prefisso “idrogeno-”

b) il nome dell’anione si fa precedere dal prefisso “bi-”

c) al nome dell’anione segue l’aggettivo “acido”

NomenclaturaSali

Fe(HSO4)2 Idrogenosolfato di ferro (II)Bisolfato di ferro (II) [o ferroso]Solfato acido di ferro (II)

KHCO3 Idrogenocarbonato di potassioBicarbonato di potassioCarbonato acido di potassio

NomenclaturaSali

NaCl cloruro di sodio Cu2S solfuro di dirame CuS solfuro di rame

Derivati da idracidinome del nonmetallo desinenza -uro seguito dal termine di “nome metallo”prefissi indicanti il n° di atomi

Nomenclatura IUPAC

Derivati da ossoacidiresiduo acido -ato + (stox nm) di “metallo” + (stox M)

[se possibili più stox]

LiClO2 diossoclorato (III) di litioFe(ClO4)3 tetraossoclorato (VII) di ferro (III)Na2CO3 triossocarbonato (IV) di sodioCuSO4 tetraossosolfato (VI) di rame (II)

Scrivere i nomi dei seguenti composti e lo stato di ossidazione del metallo e/o del non-metallo

Mg(OH)2; Na2O; N2O3; Fe(OH)2; SiO2; H2SiO3; Br2O5; I2O7; Cl2O; H2SO3;

H2CrO4; FeSO3; Ba(OH)2; NaClO4; NH4NO3; HBrO3; NaHSO4; Al2(SO4)3;

NaHS; K2O; Cu2O; LiOH; HBrO; Al(OH)3; B2O3; CO2; SO3; Al2(CO3)3; N2O5;

CaO; Al2O3; H2CO3; HNO2; HNO3; HCrO2; MgO; K2Cr2O7; CaCrO4; HBrO2;

HBrO4; H2MnO4; HMnO4; K2SO4; CuOH; MgSO3; Fe2O3; CaHPO4;

Fe(HSiO3)2; SO2

Esercizi

Scrivere la formula chimica dei seguenti composti e lo stato di ossidazione del metallo e/o del non-metallo

Esercizi

Idrogenomanganato rameico; fluoruro di litio; bromuro ferroso;

fosfato di calcio; solfato di potassio; anidride carbonica; idrossido

ferroso; solfito ferrico; fosfato acido di alluminio; bicarbonato di

cadmio; fosfito di zinco; anidride fosforosa; anidride fosforica;

cloruro di cobalto; ammoniaca; carbonato di cobalto; permanganato

di sodio; perclorato di nichel.

Le Soluzioni

Sistema omogeneo che contiene due o più sostanze

solvente soluto

La densità è la massa dell’unità di volume della soluzione

3cm

gd

H2O d = 1 g/cm3

Una soluzione acquosa di HBr al 48.5% ha una densità di 1.488 g/cm3

Una soluzione di acido solforico al 96.4% ha una densità di 1.835 g/cm3

È la quantità massima di sostanza che può sciogliersi in un dato solvente. La solubilità è generalmente espressa in

moli/L o in g/L.Composti solubiliComposti solubili s > 10 g /LComposti insolubili Composti insolubili s < 1 g /L

Le SoluzioniSolubilità e Miscibilità

Solvente + Soluto Soluzione SATURASoluzione INSATURA

Quando soluto e solvente sono liquidi, si parla di MISCIBILITÀ

Le Soluzioni Fattori che influenzano la solubilità

Il simile scioglie il suo simileSolvente Covalente

Polare o Ionico: CH3OH, H2O, etc.

Soluti Covalenti Polari o Ionici:Acidi, Sali, etc.

Solvente Covalente Apolare:CHCl3, Idrocarburi, etc.

Soluti Covalenti Apolari:Composti organici

Forze Intermolecolari Solvente

Forze Intermolecolari Soluto (Energia Reticolare)

Calore di Solvatazione

++

-Calore di Solubilizzazione

Endotermica Esotermica

Fattori Entalpici

Fattori EntropiciPerdita ordine molecolare del Soluto e del Solvente

Formazione legami intermolecolari Soluto-Solvente

+

-

+ - G = H-TSG = H-TS

Entropia di Solubilizzazione

Composti solubiliComposti solubili s > 0.1 mol/L

Composti insolubili Composti insolubili s < 0.1 mol/L

NaCl(s) Na+(aq) + Cl-

(aq)

Pb(NO3)2(s) Pb2+(aq) + 2 NO3

-(aq)

BaCO3(s) Ba2+(aq) + CO3

2-(aq)

Pb(OH)2(s) Pb2+(aq) + 2 OH-

(aq)

Le Soluzioni Solubilità degli elettroliti

NO3-

Cl-

SO42-

CO32-

OH-

S2-

Elettroliti Forti: sono completamente dissociati in H2O

Elettroliti Deboli: sono parzialmente dissociati in H2O

C

O

CH3 OHC

O

CH3 O-+ H+

Quando si indica la

concentrazione della soluzione

si fa riferimento alla

Concentrazione Analitica

Reazioni e relazioni ponderali

In soluzione acquosa, si verificherà una reazione chimica fra due o più elettroliti se le combinazioni degli ioni che da essi derivano formano:

un sale insolubile

un elettrolita debole

un gas

Quando è possibile prevedere una reazione chimica fra due o più specie ?

Le reazioni possono essere:1 – di precipitazione2 – acido-base3 – di metatesi4 - di ossidoriduzione (redox) fra un ossidante ed un riducente

Reazioni in soluzione acquosa

Solubilità dei composti chimici

Sono solubili:1. I sali dei metalli alcalini e dello ione ammonio (NH4

+).2. I nitriti, nitrati, clorati, perclorati ed acetati.

(L'acetato di Ag+ ed il perclorato di K+ sono moderatamente solubili).

3. Gli alogenuri, con eccezione dei sali di Pb2+, Ag+ ed Hg22+; PbCl2 é

debolmente solubile.4. I solfati;i solfati di Ca2+ ed Ag+ sono moderatamente solubili;i

solfati di Sr2+, Ba2+, Pb2+,ed Hg22+ sono insolubili.

Sono insolubili (Eccetto i sali del precedente punto 1):1. I carbonati, cromati e fosfati.2. I solfuri; tranne i sali dei metalli alcalini e alcalino-terrosi.3. Gli idrossidi sono generalmente insolubili eccetto quelli dei metalli

alcalini che sono solubili. Gli idrossidi di Ca2+, Sr2+ e Ba2+ sono moderatamente solubili.

4. Tutti gli ossidi dei metalli eccetto quelli dei metalli di alcalini e di Ca2+, Sr2+ e Ba2+ sono insolubili. Gli ossidi dei metalli, quando si sciolgono, reagiscono con l'acqua per formare idrossidi, per esempio:

CaO + H2O → Ca2+ + 2OH-

Elettroliti forti:Acidi forti es. HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4.

Basi forti es. gli idrossidi alcalini ed alcalino terrosi.Sali la maggior parte dei sali inorganici ed organici.

Elettroliti deboliLa grande maggioranza di acidi e basi inorganici ed organici.Gli alogenuri e i cianuri di metalli pesanti, per es. Pb ed Hg, sono

spesso elettroliti deboli

Non-elettrolitiH2OLa grande maggioranza dei composti organici.

Elettroliti

Sviluppo di gas

CO2 CO32- + 2H+ → H2CO3 → CO2(g) + H2O

▼Carbonati, bicarbonati

H2S S2- + 2H+ → H2S(g)

▼Solfuri, purché non estremamente insolubili

SO2 SO3

2- + 2H+ → H2SO3 → SO2(g) + H2O▼Solfiti, bisolfiti

NO, NO2 2NO2

- + 2H+ → 2HNO2 → H2O + NO(g) + NO2(g)

▼ ▼Nitriti colore bruno

3HNO2 → H2O + 2NO(g) + HNO3 (aq)

NH3 NH4

+ + OH- → NH3(g) + H2O▼Sali di ammonio

Gas poco solubili: N2 (0.015) H2(0.018)CO (0.023) O2 (0.031)

Gas abbastanza solubili CO2 (0.88) Cl2 (2.0)

H2S (2.58)

Gas molto solubili: SO2 (39.4) HCl (475)NH3 (700)

Gas in soluzione acquosa

SOLUBILITÁ IN ACQUA DEI GAS PIÚ COMUNI (Litri di gas/litro di H2O) a 20°C

CuCl2(aq) + NaOH(aq) Cu2+ + 2 Cl- + Na+ + OH-

Cu(OH)2 idrossido insolubile

1) Dissociazione elettrolitica

2) Individuazione prodotto insolubile

3) Individuazione ioni spettatori Na+, Cl-

4) Bilanciamento di massa e carica

Cu2+ + 2 OH- Cu(OH)2


Formazione di un sale insolubile

NH4NO3(aq) + NaCl(aq) NH4+ + NO3

- + Na+ + Cl-

Nessuno !


2) Individuazione prodotto insolubile

Le possibile combinazioni (NH4NO3, NH4Cl, NaNO3, NaCl) non corrispondono a composti insolubili, ad elettroliti

deboli, non sviluppano gas

Le possibile combinazioni (NH4NO3, NH4Cl, NaNO3, NaCl) non corrispondono a composti insolubili, ad elettroliti

deboli, non sviluppano gas


HCl(aq) + CH3COOK(aq) H+ + Cl- + CH3COO- + K+

CH3COOH


2) Individuazione elettrolita debole

3) Individuazione ioni spettatori K+, Cl-


H+ + CH3COO- CH3COOH


HCl(aq) + NaOH(aq) H+ + Cl- + Na+ + OH-

H2O


2) Individuazione elettrolita debole



H+ + OH- H2O


Na2CO3(aq) + HCl(aq) 2 Na+ + CO32- + H+ + Cl-

H2CO3 CO2 + H2O


2) Formazione di un gas



CO32- + 2 H+ CO2 + H2O


CaCO3(aq) + HCl(aq) →

NaOH(aq) + HCl(aq) →

CH3COONa (aq) + NaOH(aq) →

CH3COONa (aq) + HCl(aq) →

NH4Cl(aq) + NaOH(aq) →

KCl(aq) + HNO3(aq) →

HCl(aq) + KNO3(aq) →

Na2S(aq) + HCl(aq) →

Na2CO3(aq) + BaCl2(aq) →

Na3PO4(aq) + NiCl2(aq) →


CoCl2(aq) + AgNO3(aq) →

CuSO4(aq) + BaCl2(aq) →

FeCl3(aq) + NaOH(aq) →

Na2CO3(aq) + CuSO4(aq) →

CoCl2(aq) + NaOH(aq) →

KI(aq) + Pb(NO3)2(aq) →

KI(aq) + AgNO3(aq) →


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