Appunti generali di chimica

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Categoria:	Chimica
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CHIMICA
Vista l’ampiezza dell’ambito di ricerca, si tende a suddividere la chimica in cinque sottodiscipline:
• la chimica organica è lo studio di tutte le sostanze che contengono principalmente carbonio;
• la chimica inorganica è specializzata nello studio delle sostanze prive di carbonio;
• la chimica analitica si occupa primariamente della composizione delle sostanze;
• la chimica fisica è specializzata nella scoperta e nella descrizione delle basi teoriche del comportamento delle sostanze chimiche;
• la biochimica è lo studio della composizione e delle trasformazioni nella composizione degli organismi viventi.
Il metodo scientifico comprende osservazioni, esperimenti, ipotesi, leggi e teorie.
Un’osservazione può essere qualitativa o quantitativa.
Una legge scientifica è un’affermazione che riassume in forma concisa i risultati di un gran numero di osservazioni ed esperimenti.
Una teoria è un’interpretazione che è stata sottoposta ad accurate verifiche e che spiega perché certi esperimenti danno certi risultati.
La materia è tutto ciò che occupa spazio e ha massa.
Si dice sostanza una determinata qualità di materia che ha una composizione uniforme e ben definita.
La materia può esistere in tre diversi stati di aggregazione:
• solido, è una porzione di materia che ha forma e volumi propri;
• liquido, è una porzione di materia che ha la capacità di scorrere, ha volume proprio, ma prende la forma del contenitore;
• gas, è una porzione di materia che assume sia la forma che il volume del contenitore.
Le proprietà possono essere divise in due categorie:
• proprietà estensive, che dipendono dalle dimensioni del campione in esame;
• proprietà intensive, che non dipendono dalle dimensioni del campione.
Trasformazione fisica: è una trasformazione che non modifica la natura chimica di una sostanza.
Miscuglio: è un insieme puramente fisico di due o più sostanze.
Miscuglio eterogeneo: non ha composizione uniforme, ossia le proprietà non sono identiche in tutti i punti del campione.
Miscuglio omogeneo: ha una composizione completamente uniforme, ossia i suoi componenti sono distribuiti in modo perfettamente identico in tutto il campione.
Elemento: è una sostanza che non può essere scissa in sostanze più semplici per mezzo di nessuna trasformazione chimica.
Composto: è una sostanza che può essere scissa in due o più sostanze più semplici mediante una trasformazione chimica.
La legge di conservazione della massa afferma che in qualsiasi trasformazione fisica o chimica la massa non si crea né si distrugge, ma rimane costante.
La legge di conservazione dell’energia, afferma che l’energia può essere convertita da una forma all’altra ma non può essere né creata né distrutta.
In una reazione chimica una o più sostanze si trasformano in altre sostanze.
Le proprietà chimiche di una sostanza sono costituite dalla sua capacità di subire certe reazioni chimiche e di dare così origine ad altre sostanze.

• Un elemento è costituito da atomi che si comportano tutti allo stesso modo.
• Gli elettroni sono particelle subatomiche cariche negativamente.
• I protoni sono particelle subatomiche cariche positivamente.
• I neutroni sono particelle subatomiche prive di carica elettrica, ossia neutre.
• Il nucleo è la regione centrale dell’atomo e contiene, in un volume molto ridotto, tutti i protoni e i neutroni presenti nell’atomo.
• Il nucleo contiene quasi tutta la massa (oltre il 99,9%) dell’atomo.
• La regione extranucleare contiene tutti gli elettroni dell’atomo.
• Nel suo complesso, l’atomo è elettricamente neutro.
• L’identità di un elemento è definita dal numero di protoni presenti nel nucleo dei suoi atomi.
• Il numero atomico di un elemento è il numero di protoni contenuti nel nucleo di ogni atomo di quell’elemento.
• La massa di un protone o un elettrone è dell’ordine di 10ˉ²³ grammi. Per evitare di avere continuamente a che fare con numeri così piccoli, e quindi poco maneggevoli, i chimici preferiscono ricorrere in genere, anziché alle masse effettive degli atomi, alle loro masse relative. La massa relativa di un atomo è la massa di quell’atomo rapportata a una massa che funge da unità di confronto. L’unità di confronto viene chiamata unità di massa atomica (uma), ed è definita pari a un dodicesimo della massa dell’atomo di carbonio che contiene nel nucleo sei protoni e sei neutroni.
• La somma del numero dei protoni e dei neutroni contenuti nel nucleo di un atomo viene chiamata numero di massa di quell’atomo.
• I pesi atomici degli elementi raramente sono numeri interi
• Atomi che hanno lo stesso numero di protoni ma differiscono per il numero di neutroni vengono detti isotopi.
• Le masse atomiche che troviamo nella tavola periodica sono masse atomiche medie, cioè tengono conto, per ciascun elemento, sia delle masse atomiche sia delle abbondanze relative dei vari isotopi dell’elemento presi in natura. La massa atomica di un elemento viene anche comunemente chiamata peso atomico.

• Gli ioni si formano quando gli atomi acquistano o perdono uno o più elettroni
• Perdendo o acquistando elettroni l’atomo, che diventa quindi uno ione, non è più neutro ma acquista una carica: se perde elettroni sarà un catione ovvero uno ione carico positivamente viceversa un anione.
• I composti, che possono essere molecolari o ionici, sono formati da due o più elementi diversi.
• I composti obbediscono alla legge delle proporzioni definite che afferma che in un dato composto gli elementi sono combinati tra loro sempre in un ben determinato rapporto di massa.
• In base al tipo di legame e ad altre caratteristiche, i composti possono essere distinti in due gruppi: i composti molecolari e i composti ionici.
• Il composto molecolare ha un legame covalente. Una molecola è un insieme di atomi, complessivamente neutro, che si comporta come un tutt’unico. I composti che sono costituiti da molecole sono detti composti molecolari.
• Il composto ionico ha un legame ionico. I composti ionici sono formati da ioni positivi e ioni negativi. I composti ionici sono elettricamente neutri.
• La formula chimica di una sostanza indica il tipo e il numero di atomi della più piccola unità rappresentativa di quella sostanza.
• La formula molecolare indica il tipo e numero di atomi presenti nella molecola di una dato composto.
• La formula minima di un composto ionico esprime il minimo rapporto numerico tra ioni che formano quel composto.
• In base ai risultati sperimentali ottenuti, Dalton enunciò la legge delle proporzioni multiple: quando due elementi danno origine a più di un composto, le differenti masse di uno dei due elementi che si combinano con una stessa massa dell’altro elemento stanno tra loro in un rapporto espresso da numeri interi piccoli.
• Il peso molecolare e il peso formula sono dati dalla somma dei pesi atomici dei singoli atomi o ioni componenti.
• Per conoscere la carica degli ioni di molti elementi ci si può basare sulla tavola periodica.
• Uno ione poliatomico è un gruppo di atomi legati tra loro, dotato di carica e che si comporta come un tutto unico.
• Si intende per composto binario un composto formato dalla combinazione di due elementi.
• Gli idrossidi sono i composti formati da un catione metallico e da tanti anioni OHˉ quanti servono a neutralizzare la carica del catione.