Sommario
Isotopi, numero atomico e numero di
massa 60
Prefazione xii
1
Materia ed energia
2
1.1 | LA MATERIA E LE SUE
CLASSIFICAZIONI 4
Composizione della materia 4
Rappresentazioni della materia 10
Stati della materia 12
1.2 | TRASFORMAZIONI CHIMICHE E FISICHE E
PROPRIETÀ DELLA MATERIA 14
Proprietà fisiche 15
Trasformazioni fisiche 24
Proprietà chimiche 25
Trasformazioni chimiche 25
1.3 | ENERGIA E TRASFORMAZIONI
DELL’ENERGIA 28
1.4 | LA RICERCA SCIENTIFICA 31
Osservazioni 31
Ipotesi 32
Leggi 33
Teorie 33
La ricerca scientifica in pratica 34
Sommario 35
Strumenti matematici 1.1 Notazione
scientifica
36
Strumenti matematici 1.2 Cifre
significative 38
Strumenti matematici 1.3 Unità e
conversioni 41
Relazioni chiave 45
Parole chiave 45
Quesiti e problemi 45
2
Atomi, ioni e la tavola
periodica 52
2.1 | TEORIA ATOMICA DI DALTON
2.2 | STRUTTURA DELL’ATOMO 56
Particelle subatomiche 56
L’atomo nucleare 58
54
2.3 | IONI
65
2.4 | MASSA ATOMICA
68
2.5 | LA TAVOLA PERIODICA 71
Classificazione degli elementi 71
Ioni e tavola periodica 74
Sommario 76
Parole chiave 76
Quesiti e problemi 77
3
Composti chimici
84
3.1 | COMPOSTI IONICI E MOLECOLARI
86
3.2 | IONI MONOATOMICI E POLIATOMICI
Ioni monoatomici 91
Ioni poliatomici 93
3.3 | FORMULE DEI COMPOSTI IONICI
91
96
3.4 | NOMENCLATURA DEI COMPOSTI
IONICI 99
3.5 | NOMENCLATURA E SCRITTURA DI
COMPOSTI MOLECOLARI 104
3.6 | ACIDI E BASI
107
3.7 | PREVISIONE DELLE PROPRIETÀ E
NOMENCLATURA DEI COMPOSTI 111
Sommario 112
Parole chiave 113
Quesiti e problemi 113
4
Composizione chimica
4.1 | COMPOSIZIONE PERCENTUALE
120
123
4.2 | QUANTITÀ IN MOLI 125
Moli e particelle 125
Massa molare 128
4.3 | DETERMINAZIONE DELLE FORMULE
EMPIRICHE E MOLECOLARI 133
Formule empiriche e molecolari 133
vi
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vii
Sommario
Determinazione delle formule
empiriche 135
Formule empiriche a partire dalla
composizione percentuale 136
Formule empiriche di composti contenenti
più di due elementi 137
Formule empiriche con rapporti molari
frazionari 139
Formule molecolari a partire dalle formule
empiriche 140
Determinazione della composizione
percentuale 141
6.2 | CONVERSIONI MOLE-MOLE
204
6.3 | CONVERSIONI MASSA-MASSA
6.4 | REAGENTI LIMITANTI
6.5 | PERCENT YIELD
206
209
219
Sommario 233
Relazioni chiave 234
Parole chiave 234
Quesiti e problemi 234
Reazioni ed equazioni
chimiche 158
7
160
5.2 | COME CI ACCORGIAMO CHE STA
AVVENENDO UNA REAZIONE
CHIMICA? 161
5.3 | SCRIVERE LE EQUAZIONI CHIMICHE
5.4 | PREVISIONI SULLE REAZIONI
CHIMICHE 169
Reazioni di decomposizione 173
Reazioni di combinazione 175
Reazioni di scambio singolo 177
Reazioni di doppio scambio 180
Reazioni di combustione 185
5.5 | RAPPRESENTAZIONE DI REAZIONI IN
SOLUZIONE ACQUOSA 187
Sommario 189
Parole chiave 190
Quesiti e problemi 190
6.1 | IL SIGNIFICATO DI UN’EQUAZIONE
BILANCIATA 203
6.7 | SCAMBI DI CALORE NELLE REAZIONI
CHIMICHE 230
Sommario 151
Relazioni chiave 152
Parole chiave 152
Quesiti e problemi 152
5.1 | COS’È UNA REAZIONE CHIMICA?
Quantità nelle reazioni
chimiche 200
6.6 | TRASFERIMENTO E TRASFORMAZIONE
DELL’ENERGIA 221
Legge di conservazione dell’energia 221
Energia scambiata nelle reazioni
chimiche 222
Quantità di calore 224
4.4 | COMPOSIZIONE CHIMICA DELLE
SOLUZIONI 143
Concentrazione 143
Percentuale in massa 144
Molarità 145
Diluizione 149
5
6
163
Struttura elettronica
dell’atomo 244
7.1 | RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA ED
ENERGIA 246
Proprietà della radiazione
elettromagnetica 247
Spettri atomici 251
7.2 | IL MODELLO DI BOHR DELL’ATOMO DI
IDROGENO 252
7.3 | IL MODERNO MODELLO DELL’ATOMO
Diagrammi orbitali per atomi
multielettronici 257
Configurazioni elettroniche 261
255
7.4 | PERIODICITÀ DELLE CONFIGURAZIONI
ELETTRONICHE 262
7.5 | ELETTRONI DI VALENZA DEGLI ELEMENTI
DEI GRUPPI PRINCIPALI 267
7.6 | CONFIGURAZIONI ELETTRONICHE DEGLI
IONI 269
7.7 | PROPRIETÀ PERIODICHE DEGLI
ATOMI 271
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viii
Sommario
Reattività chimica e configurazioni
elettroniche 271
Energia di ionizzazione 273
Dimensioni degli atomi 277
Dimensioni degli ioni 278
Sommario 280
Relazioni chiave 281
Parole chiave 281
Quesiti e problemi 281
8
Il legame chimico 286
9.3 | LA LEGGE DEI GAS IDEALI 345
Calcoli con la legge dei gas ideali 346
Legge di Dalton delle pressioni parziali 348
9.4 | TEORIA CINETICO-MOLECOLARE DEI
GAS 350
Postulati della teoria cineticomolecolare 350
Diffusione ed effusione 352
9.5 | GAS E REAZIONI CHIMICHE 353
Volume dei prodotti a partire dal volume dei
reagenti 353
Moli e massa dal volume 355
8.1 | TIPI DI LEGAME 288
Legami ionici e covalenti 289
Legami covalenti polari e non polari 291
Elettronegatività 291
Sommario 356
Strumenti matematici 9.1 I grafici 357
Strumenti matematici 9.2 Risolvere
semplici equazioni algebriche 359
Relazioni chiave 361
Parole chiave 361
Quesiti e problemi 361
8.2 | LEGAME IONICO 294
Simboli di Lewis 294
Strutture dei cristalli ionici 296
8.3 | LEGAME COVALENTE 297
La regola dell’ottetto 298
Formule di Lewis di elementi biatomici 298
Elettroni di valenza e numero di legami 299
Strutture delle molecole covalenti 301
Eccezioni alla regola dell’ottetto 306
Legame nei composti del carbonio 307
8.4 | FORME DELLE MOLECOLE 310
La teoria Valence-Shell Electron-Pair
Repulsion 310
Polarità delle molecole 316
Sommario 319
Parole chiave 319
Quesiti e problemi 320
9
Lo stato gassoso
326
9.1 | IL COMPORTAMENTO DEI GAS
Temperatura e densità 329
Pressione 330
329
9.2 | FATTORI CHE INFLUISCONO SULLE
PROPRIETÀ DEI GAS 333
Volume e pressione 333
Volume e temperatura 337
Volume, pressione e temperatura 340
La legge di Gay-Lussac dei volumi di
combinazione 342
L’ipotesi di Avogadro 342
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10
Gli stati liquido e solido 372
10.1 | CAMBIAMENTI DI STATO 375
Transizioni di fase liquido-gas 377
Transizioni di fase liquido-solido 380
Transizioni di fase solido-gas 381
Curve di raffreddamento e
riscaldamento 383
Cambiamenti di energia 384
10.2 | FORZE INTERMOLECOLARI 388
Forze di dispersione di London 388
Forze dipolo-dipolo 390
Legame idrogeno 391
Andamenti nelle forze intermolecolari 394
10.3 | PROPRIETÀ DEI LIQUIDI 397
Densità 397
Viscosità 398
Tensione superficiale 398
10.4 | PROPRIETÀ DEI SOLIDI 401
Cristalli e reticoli cristallini 401
Tipi di solidi cristallini 401
Sommario 409
Relazioni chiave 409
Parole chiave 409
Quesiti e problemi 410
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ix
Sommario
11
Soluzioni 416
11.1 | LA COMPOSIZIONE DELLE
SOLUZIONI 418
11.2 | IL PROCESSO DI DISSOLUZIONE
422
11.3 | FATTORI CHE INFLUENZANO LA
SOLUBILITÀ 426
Struttura 426
Temperatura 428
Pressione 429
11.4 | MISURAZIONE DELLE CONCENTRAZIONI
DELLE SOLUZIONI 430
Percentuale in massa 432
Percentuale in volume 434
Percentuale massa/volume 434
Parti per milione e parti per miliardo 435
Molarità 436
Molalità 437
12.5 | LA COSTANTE DI EQUILIBRIO 474
L’espressione della costante di
equilibrio 475
Previsione della direzione di una
reazione 478
Equilibrio eterogeneo 480
12.6 | IL PRINCIPIO DI LE CHATELIER 483
Concentrazione di reagenti e prodotti 483
Volume del recipiente di reazione 485
Temperatura 488
Catalizzatori 490
Aumento della resa di prodotto 490
Sommario 491
Relazioni chiave 492
Parole chiave 492
Quesiti e problemi 492
13
Acidi e basi
500
11.5 | QUANTITÀ NELLE REAZIONI CHE
AVVENGONO IN SOLUZIONE 438
Reazioni di precipitazione 438
Titolazioni acido-base 442
13.1 | COSA SONO ACIDI E BASI? 502
Definizioni di acido e base 502
Coppie coniugate acido-base 504
Atomi di idrogeno acidi 506
11.6 | PROPRIETÀ COLLIGATIVE 444
Pressione osmotica 444
Abbassamento della pressione di
vapore 446
Innalzamento del punto di ebollizione 447
Depressione del punto di
congelamento 448
Proprietà colligative ed elettroliti forti 449
13.2 | ACIDI E BASI FORTI E DEBOLI
Acidi forti 507
Basi forti 507
Acidi deboli 508
Basi deboli 510
Sommario 450
Relazioni chiave 451
Parole chiave 451
Quesiti e problemi 451
12
Velocità di reazione ed
equilibrio chimico 458
12.1 | VELOCITÀ DI REAZIONE
461
12.2 | TEORIA DELLE COLLISIONI
462
12.3 | CONDIZIONI CHE INFLUISCONO SULLE
VELOCITÀ DI REAZIONE 465
Concentrazione ed area superficiale 466
Temperatura 466
Catalizzatori 468
12.4 | EQUILIBRIO CHIMICO
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473
506
13.3 | FORZE RELATIVE DI ACIDI DEBOLI 513
Costanti di ionizzazione degli acidi 513
Acidi poliprotici 514
13.4 | SOLUZIONI ACIDE, BASICHE E
NEUTRE 516
Il prodotto ionico dell’acqua 516
Calcolo delle concentrazioni degli ioni H3O+ e
OH – 517
13.5 | LA SCALDA DEL pH 520
Calcolo del pH 520
Calcolo del pOH 523
Calcolo delle concentrazioni dal pH o dal
pOH 524
Misurazione del pH 526
13.6 | SOLUZIONI TAMPONE
527
Sommario 531
Strumenti matematici 13.1 Funzioni
logaritmo e inverso del logaritmo 531
Relazioni chiave 534
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x
Sommario
15.5 | EFFETTI BIOLOGICI DELLE
RADIAZIONI 606
Esposizione alla radiazione 606
Radon 608
Parole chiave 534
Quesiti e problemi 534
14
Reazioni di
ossidoriduzione
15.6 | ENERGIA NUCLEARE 609
Fissione dell’uranio-235 609
Reazioni a catena 610
Reattori di fissione 611
Reattori di fusione 612
540
14.1 | COS’È UNA REAZIONE DI
OSSIDORIDUZIONE? 543
14.2 | NUMERI DI OSSIDAZIONE
14.3 | BATTERIE
547
Sommario 614
Parole chiave 615
Quesiti e problemi 615
552
14.4 | BILANCIAMENTO DI SEMPLICI EQUAZIONI
DI OSSIDORIDUZIONE 559
14.5 | BILANCIAMENTO DI EQUAZIONI DI
OSSIDORIDUZIONE COMPLESSE 563
14.6 | ELETTROCHIMICA 568
Celle voltaiche 569
Celle elettrolitiche 571
14.7 | PREVENZIONE DELLA CORROSIONE
574
Chimica nucleare 584
15.1 | RADIOATTIVITÀ 586
Decadimento nucleare 586
Radiazione 587
15.2 | REAZIONI NUCLEARI 588
Equazioni delle reazioni nucleari 588
Acceleratori di particelle 595
Prevedere le reazioni di decadimento
nucleare spontaneo 595
15.3 | VELOCITÀ DI DECADIMENTO
RADIOATTIVO 599
Rivelazione della radiazione 599
Semi-vite 600
Datazione archeologica 602
Datazione geologica 603
15.4 | APPLICAZIONI DEGLI ISOTOPI IN CAMPO
MEDICO 604
Fonti di energia 604
Diagnosi mediche 604
Tomografia ad emissione di positroni 605
Terapia del cancro 606
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Chimica organica 620
16.1 | RAPPRESENTAZIONE DELLE MOLECOLE
ORGANICHE 624
Sommario 576
Parole chiave 576
Quesiti e problemi 577
15
16
16.2 | IDROCARBURI 628
Classi di idrocarburi 628
Petrolio 630
16.3 | IDROCARBURI ACICLICI
Alcani 631
Alcheni ed alchini 637
631
16.4 | IDROCARBURI CICLICI 641
Cicloalcani e cicloalcheni 641
Idrocarburi aromatici 642
16.5 | ALCOOLI ED ETERI
Alcooli 645
Eteri 647
16.6 | ALDEIDI E CHETONI
Aldeidi 647
Chetoni 648
645
647
16.7 | ACIDI CARBOSSILICI ED ESTERI
Acidi carbossilici 648
Esteri 649
16.8 | AMMINE
648
652
16.9 | NOMENCLATURA ORGANICA 653
Alcani 653
Alcheni ed alchini 653
Idrocarburi aromatici 654
Altre convenzioni di nomenclatura 654
Sommario 655
Parole chiave 655
Quesiti e problemi 656
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Sommario
17
Biochimica
xi
662
17.1 | PROTEINE 665
Composizione delle proteine 665
Idrolisi delle proteine 672
Struttura delle proteine 674
Denaturazione delle proteine 679
17.2 | ACIDI NUCLEICI 679
Struttura degli acidi nucleici 680
L’acido deossirbonucleico e la
replicazione 683
Acido ribonucleico, trascrizione e
traduzione 684
17.3 | CARBOIDRATI 688
Carboidrati semplici 689
Carboidrati complessi 691
17.4 | LIPIDI 695
Sommario 700
Parole chiave 701
Quesiti e problemi 701
Appendici
A-1
A | INFORMAZIONI DI RIFERIMENTO UTILI
B | STRUMENTI MATEMATICI
A-1
A-3
C | SOLUZIONI DEI PROBLEMI PRATICI
A-4
D | SOLUZIONI DI QUESITI E PROBLEMI
SELEZIONATI A-9
Glossario
G-1
Crediti
C-1
Indice
I-1
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