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Chimica C3 (ebook)

Chimica C3 (ebook)

Manuale completo di chimica per la scuola superiore

  • Modelli atomici
  • Geometria molecolare
  • Composti chimici
  • Acidi e basi
  • Ossidoriduzioni
  • Cimica organica

254 pagine con collegamenti a videolezioni e test interattivi


Descrizione

Questo ebook fa parte di una collana di ebook con licenza Creative Commons per la scuola. Il titolo Chimica C3 vuole indicare che il progetto è stato realizzato in modalità Collaborativa e con licenza Creative Commons, da cui le tre “C” del titolo. Non vuole essere un trattato completo sull’argomento ma una sintesi sulla quale l’insegnante può basare la sua lezione, indicando poi altre fonti per gli approfondimenti. Lo studente può consultarlo come riferimento essenziale da cui partire per approfondire. In sostanza l’idea è stata quella di indicare il nocciolo essenziale della disciplina, nocciolo largamente condiviso dagli insegnanti. La licenza Creative Commons scelta permette non solo di fruire liberamente l’ebook ma anche di modificarlo e personalizzarlo secondo le esigenze dell’insegnante e della classe. Chiunque può contribuire a migliorare questo ebook, segnalando integrazioni, modifiche e sviste al coordinatore del progetto antoniobernardo@matematicamente.it.

 

Indice

INDICE
1. La mole e i modelli atomici .............................................................. 10
1.1 La materia .................................................................................... 11
1.2 La mole ........................................................................................ 15
1.3 la teoria atomica .......................................................................... 18
1.4 Le particelle subatomiche............................................................ 20
1.5 I modelli atomici di Thomson e Rutherford ................................ 22
1.6 Il numero delle particelle negli atomi ......................................... 24
1.7 Gli isotopi .................................................................................... 25
1.8 La radioattività naturale .............................................................. 26
Approfondimenti ............................................................................... 28
2. Gli elettroni nell’atomo ..................................................................... 30
2.1 La natura ondulatoria della luce .................................................. 31
2.2 Quanti e fotoni, la natura corpuscolare della luce ....................... 32
2.3 Spettri di emissione e assorbimento ............................................ 33
2.4 Il modello atomico di Bohr ......................................................... 35
2.5 Energia di ionizzazione ............................................................... 36
2.6 Modello atomico a strati .............................................................. 36
Approfondimenti ............................................................................... 39
3. Atomo: modello ad orbitali ............................................................... 40
3.1 La duplice natura dell’elettrone................................................... 41
3.2 Il principio di indeterminazione di Heisenberg ........................... 41
3.3 L’orbitale atomico e i numeri quantici ........................................ 41
3.4 Il numero quantico di spin ........................................................... 43
3.5 La configurazione elettronica ...................................................... 44
3.6 Il riempimento degli orbitali (principio dell’Aufbau) ................. 45
4. Il sistema periodico degli elementi ................................................... 50
4.1 Dalla legge della periodicità alla tavola periodica ...................... 51
4.2 La tavola periodica moderna ....................................................... 51
4.3 Le proprietà periodiche ............................................................... 53
4.4 Il raggio atomico ......................................................................... 53
4.5 L’energia di ionizzazione ............................................................ 54
4.6 L’affinità elettronica .................................................................... 55
4.7 L’elettronegatività ....................................................................... 55
Approfondimenti ............................................................................... 57
5. I legami chimici ................................................................................ 58
Chimica C3
5
5.1 Il legame chimico ........................................................................ 59
5.2 La regola dell’ottetto ................................................................... 59
5.3 Il legame ionico ........................................................................... 61
5.4 Il legame covalente...................................................................... 61
5.5 Polarità del legame covalente ...................................................... 63
5.6 Il legame covalente dativo........................................................... 63
5.7 Risonanza .................................................................................... 64
5.8 Il legame metallico ...................................................................... 65
Approfondimenti ............................................................................... 66
6. Geometria molecolare e forze intermolecolari ................................. 67
6.1 Geometria molecolare: modello VSEPR..................................... 68
6.2 Molecole con coppie elettroniche condivise ............................... 68
6.3 Molecole con coppie elettroniche libere ..................................... 70
6.4 La teoria VSEPR per i legami multipli ....................................... 70
6.5 Teoria del legame di valenza ....................................................... 71
6.6 Orbitali ibridi ............................................................................... 73
6.7 Teoria degli orbitali molecolari ................................................... 74
6.8 Le forze intermolecolari .............................................................. 76
6.9 Forze dipolo-dipolo ..................................................................... 76
6.10 Forze di London ........................................................................ 77
6.11 Legame a idrogeno .................................................................... 78
Approfondimenti ............................................................................... 79
7. Solidi, liquidi e gas ........................................................................... 80
7.1 I solidi .......................................................................................... 81
7.2 I liquidi ........................................................................................ 82
7.3 Evaporazione ed ebollizione ....................................................... 84
7.4 I gas ............................................................................................. 84
8. Avvio della stechiometria delle soluzioni ......................................... 89
8.1 Miscele e soluzioni ...................................................................... 90
8.2 La concentrazione ....................................................................... 92
8.3 La solubilità ................................................................................. 94
9. Come e perché avvengono le reazioni chimiche............................... 95
9.1 Le reazioni chimiche ................................................................... 95
9.2 Fattori che influenzano la velocità di una reazione ..................... 96
9.3 Bilanciamento di una reazione chimica ...................................... 97
10. Classificazione e nomenclatura dei composti chimici .................. 100
Chimica C3
6
10.1 Valenza e numero di ossidazione ............................................ 101
10.2 Classificazione dei composti inorganici .................................. 102
10.3 Ossidi: composti binari con ossigeno ...................................... 102
10.4 Idruri e idracidi: composti binari con idrogeno ....................... 104
10.5 I composti ternari .................................................................... 106
11. Completamento della stechiometria delle soluzioni ..................... 112
11.1 Miscele omogenee: soluzioni .................................................. 112
11.2 Miscele eterogenee: miscugli .................................................. 112
11.3 Il ruolo dell’acqua (dissociazione e ionizzazione) .................. 113
11.4 Reazioni in soluzioni acquose: calcoli stechiometrici ............. 115
11.5 Reazioni in soluzione acquosa: equazioni ioniche .................. 115
11.6 Le proprietà colligative ........................................................... 115
11.7 Abbassamento della tensione di vapore .................................. 116
11.8 L’innalzamento ebullioscopico ............................................... 116
11.9 L’abbassamento crioscopico ................................................... 117
11.10 Pressione osmotica ................................................................ 118
11.11 Proprietà colligative di soluzioni elettrolitiche ..................... 119
11.12 I colloidi ................................................................................ 120
12. Cinetica chimica............................................................................ 123
12.1 Come avviene una reazione chimica ....................................... 123
12.2 Velocità di reazione ................................................................. 123
12.3 Fattori che influenzano la velocità di reazione ........................ 125
12.4 Il ruolo dei catalizzatori........................................................... 126
12.5 La legge cinetica...................................................................... 127
12.6 L’andamento di una reazione: l’energia di attivazione ........... 129
12.7 Reazioni multistadio: gli stadi elementari ............................... 130
Approfondimenti ............................................................................. 131
13. Termodinamica ............................................................................. 132
13.1 Reazioni chimiche ed energia ................................................. 132
13.2 I sistemi ................................................................................... 132
13.3 Il lavoro in termodinamica ...................................................... 132
13.4 Il calore .................................................................................... 133
13.5 Il calore di formazione e calore di combustione ..................... 134
13.6 Il primo principio della termodinamica ................................... 135
13.7 Applicazione del primo principio della termodinamica .......... 136
13.8 Entalpia di formazione ed entalpia di reazione ....................... 137
Chimica C3
7
13.9 La legge di Hess ...................................................................... 138
13.10 L’entalpia di legame .............................................................. 139
Approfondimenti ............................................................................. 140
14. Il secondo principio della termodinamica ..................................... 141
14.1 Spontaneità ed entalpia............................................................ 141
4.2 Entropia e disordine .................................................................. 141
4.3 L’interpretazione molecolare dell’entropia ............................... 142
4.4 Energia libera ............................................................................ 143
Approfondimenti ............................................................................. 145
15. Equilibri ........................................................................................ 146
15.1 L’equilibrio chimico ................................................................ 146
15.2 Costante di equilibrio .............................................................. 148
15.3 Equilibri eterogenei ................................................................. 149
15.4 Il principio di Le Chatelier ...................................................... 149
15.5 Gli equilibri di solubilità ......................................................... 150
15.6 Variazione della solubilità: effetto dello ione comune............ 151
Approfondimenti ............................................................................. 152
16. Acidi e basi ................................................................................... 153
16.1 Proprietà degli acidi e della basi ............................................. 153
16.2 Acidi e basi secondo Arrhenius ............................................... 153
16.3 Acidi e basi secondo Brönsted e Lowry .................................. 154
16.4 Acidi e basi secondo Lewis ..................................................... 155
16.5 Autoprotolisi dell’acqua .......................................................... 157
16.6 Soluzioni neutre, acide e basiche ............................................ 158
16.7 Il pH......................................................................................... 158
16.8 Misura e importanza del pH .................................................... 159
Approfondimenti ............................................................................. 161
17. Reazioni acido-base ...................................................................... 162
17.1 Acidi forti e acidi deboli.......................................................... 162
17.2 Acidi poliprotici ...................................................................... 163
17.3 Basi forti e basi deboli ............................................................. 163
17.4 Acidi e basi: calcolo del pH .................................................... 164
17.5 Il pH della soluzione di un sale ............................................... 167
17.6 Le soluzioni tampone .............................................................. 168
17.7 Calcolo del pH delle soluzioni tampone ................................. 169
17.8 La titolazione ........................................................................... 170
Chimica C3
8
18. Le ossidoriduzioni ......................................................................... 173
18.1 Ossidazione e riduzione .......................................................... 173
18.2 Ossidante e riducente .............................................................. 174
18.3 Il numero di ossidazione ......................................................... 175
18.4 Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione ................... 175
19 Avvio alla chimica organica .......................................................... 184
19.1 La chimica organica ................................................................ 184
19.2 I legami del carbonio nei suoi composti ................................. 184
19.3 Catene carboniose e classificazione degli atomi di carbonio .. 187 19.4 Le diverse tipologie di formule in chimica organica............... 188 19.5 Isomeria ................................................................................... 190
19.6 Configurazione assoluta e proiezioni di Fischer ..................... 192
20 Idrocarburi...................................................................................... 194
20.1 Idrocarburi ............................................................................... 194
20.2 Alcani ...................................................................................... 195
20.3 Radicale alchilico .................................................................... 195
20.4 Proprietà fisiche degli alcani ................................................... 197
20.5 Proprietà chimiche degli alcani ............................................... 198
20.6 Preparazione degli alcani ........................................................ 198
20.7 I cicloalcani ............................................................................. 199
21 Idrocarburi insaturi......................................................................... 202
21.1 Alcheni .................................................................................... 202
21.2 Proprietà chimiche e fisiche degli alcheni............................... 202
21.3 Isomeria geometrica degli alcheni (cis-trans) ......................... 204
21.4 Preparazione degli alcheni ...................................................... 205
21.5 Polieni...................................................................................... 205
21.6 Alchini ..................................................................................... 206
21.7 Proprietà chimiche e fisiche degli alchini ............................... 206
22 Idrocarburi aromatici ..................................................................... 208
22.1 Il benzene ................................................................................ 208
22.2 Nomenclatura degli idrocarburi aromatici .............................. 209
22.3 Proprietà chimiche e fisiche dei composti aromatici .............. 210
23 Le diverse classi di composti organici ........................................... 214
23.1 I gruppi funzionali ................................................................... 214
23.2 Alogenoderivati ....................................................................... 215
23.3 Proprietà degli alogenoderivati ............................................... 215
Chimica C3
9
23.4 Alcoli ....................................................................................... 216
23.5 Proprietà fisiche e chimiche degli alcoli ................................. 217
23.6 Fenoli ....................................................................................... 218
23.7 Tioli ......................................................................................... 218
23.8 Eteri ......................................................................................... 219
23.9 Aldeidi e chetoni ..................................................................... 220
23.10 Proprietà di aldeidi e chetoni ................................................. 221
23.11 Tautomeria cheto-enolica ...................................................... 222
23.12 Acidi carbossilici ................................................................... 224
23.13 Proprietà degli acidi carbossilici ........................................... 225
23.14 Acidi policarbossilici............................................................. 225
23.15 Derivati degli acidi carbossilici ............................................. 226
24 Le biomolecole............................................................................... 229
24.1 Le molecole biologiche ........................................................... 229
24.2 I carboidrati ............................................................................. 229
24.3 Monosaccaridi ......................................................................... 230
24.4 Oligosaccaridi.......................................................................... 232
24.5 Polisaccaridi ............................................................................ 233
25 I lipidi ............................................................................................. 235
25.1 Classificazione dei lipidi ......................................................... 235
25.2 Lipidi semplici......................................................................... 235
25.3 Lipidi complessi ...................................................................... 238
26 Le proteine ..................................................................................... 239
26.1 Classificazione delle proteine.................................................. 239
26.2 Gli amminoacidi ...................................................................... 239
26.3 Il legame peptidico .................................................................. 243
26.4 Struttura delle proteine ............................................................ 244
26.5 Gli enzimi ................................................................................ 245
27 Gli acidi nucleici ............................................................................ 248
27.1 DNA ed RNA .......................................................................... 248
27.2 Costituenti degli acidi nucleici ................................................ 248
27.3 Differenze tra DNA ed RNA ................................................... 251
27.4 Nucleotidi non contenuti negli acidi nucleici .......................... 251
Indice delle immagini Creative Commons utilizzate ...................... 253

 

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