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INDICE
CAPITOLO 1. ATOMI, IONI E MOLECOLE .............................................. 1
1.1. Il modello atomico della materia .................................................................. 1
1.2. Le particelle subatomiche ............................................................................. 2
1.3. Massa atomica, peso atomico, peso molecolare, unità di massa atomica ... 3
1.4. La mole ......................................................................................................... 4
Appendice 1.1 Lo stato gassoso .......................................................................... 5
Appendice 1.2 Radioattività e chimica nucleare.................................................. 8
Esercizi svolti ...................................................................................................... 12
Esercizi da svolgere ............................................................................................ 14
CAPITOLO 2. LA STRUTTURA ELETTRONICA DELL’ATOMO .................. 15
2.1. Lo spettro a righe dell’idrogeno ................................................................. 15
2.2. Il dualismo onda-particella e il principio di indeterminazione
di Heisenberg ............................................................................................. 20
2.3. La meccanica quantistica e gli orbitali atomici ........................................... 22
2.4. Atomi polielettronici ................................................................................... 27
2.5. Riempimento elettronico degli orbitali e sistema periodico ...................... 29
Appendice 2.1 Grandezze periodiche ................................................................ 32
CAPITOLO 3. IL LEGAME CHIMICO ..................................................... 35
3.1. Il legame ionico........................................................................................... 35
3.2. Il legame covalente..................................................................................... 38
3.3. Geometria delle molecole ........................................................................... 40
3.4. La risonanza ................................................................................................ 50
3.5. Legami covalenti polari ............................................................................... 53
Appendice 3.1. L’orbitale molecolare ................................................................ 57
A3.1.1. La teoria dell’orbitale molecolare ................................. 57
A3.1.2. Il legame metallico ........................................................ 60
A3.1.3. Semiconduttori ............................................................. 64
iv
Lezioni di Chimica
Appendice 3.2. Classificazione dei solidi ............................................................ 65
A3.2.1. Solidi ionici .................................................................... 66
A3.2.2. Solidi molecolari polari .................................................. 67
A3.2.3. Solidi molecolari apolari ................................................ 67
A3.2.4. Solidi covalenti .............................................................. 68
A3.2.5. Solidi metallici ............................................................... 69
Esercizi svolti ...................................................................................................... 70
Esercizi da svolgere ............................................................................................ 80
CAPITOLO 4. PRINCIPALI CARATTERISTICHE CHIMICHE
DEGLI ELEMENTI .......................................................... 83
4.1. Numero di ossidazione ............................................................................... 83
4.2. Numeri di ossidazione principali degli elementi ......................................... 86
Appendice 4.1. Nomenclatura chimica.............................................................. 91
CAPITOLO 5. REAZIONI CHIMICHE E SOLUZIONI ................................ 95
5.1. Le reazioni chimiche ................................................................................... 95
5.2. Le soluzioni ............................................................................................... 100
5.3. Concentrazione delle soluzioni ................................................................. 102
Appendice 5.1. Proprietà colligative ................................................................ 103
Appendice 5.2. Termochimica ......................................................................... 106
Esercizi svolti .................................................................................................... 112
Esercizi da svolgere .......................................................................................... 117
CAPITOLO 6. L’EQUILIBRIO CHIMICO ............................................... 119
6.1. La costante di equilibrio............................................................................ 119
6.2. Spostamento degli equilibri ...................................................................... 122
Appendice 6.1. Derivazione termodinamica della costante di equilibrio ........ 127
Esercizi svolti .................................................................................................... 133
Esercizi da svolgere .......................................................................................... 137
Indice
v
CAPITOLO 7. EQUILIBRI IN SOLUZIONE.................................................. 139
7.1. Equilibri acido-base in soluzione acquosa ................................................ 139
7.2. Solubilità dei composti ionici .................................................................... 149
Appendice 7.1. Tabella riassuntiva della trattazione
delle soluzioni acido-base ....................................................... 151
Appendice 7.2. Teoria di Lewis degli acidi e delle basi
e composti di coordinazione .................................................. 152
Appendice 7.3. Le acque: inquinamento e trattamento ................................. 154
Esercizi svolti ................................................................................................ 161
Esercizi da svolgere .......................................................................................... 166
CAPITOLO 8. VELOCITÀ DELLE REAZIONI......................................... 167
Appendice 8.1. Costanti di equilibrio e unità di misura ................................... 175
Appendice 8.2. Inquinamento dell’aria............................................................ 176
CAPITOLO 9. ELETTROCHIMICA ....................................................... 183
9.1. Le pile........................................................................................................ 183
9.1.1 Aspetti termodinamici delle celle galvaniche .................................. 186
9.1.2 Spontaneità e spostamento delle reazioni redox ........................... 190
9.1.3 Reazioni di ossido-riduzione dell’acqua .......................................... 191
9.1.4 Pile di concentrazione ..................................................................... 191
9.1.5 Esempi di pile utilizzate nella pratica............................................... 193
9.2. Elettrolisi ................................................................................................... 195
9.2.1 Elettrolisi di una soluzione di cloruro di sodio ................................ 197
9.2.2 Elettrolisi di sali fusi ......................................................................... 198
9.2.3 Elettrolisi industriali ......................................................................... 200
9.2.4 Leggi sull’elettrolisi .......................................................................... 201
Appendice 9.1. La corrosione .......................................................................... 202
A9.1.1 La corrosione secca ..................................................... 202
A9.1.2 La corrosione umida .................................................... 203
A9.1.3 Protezione dei metalli ................................................. 206
Esercizi svolti .................................................................................................... 208
Esercizi da svolgere .......................................................................................... 212
vi
Lezioni di Chimica
CAPITOLO 10. CHIMICA INORGANICA ............................................. 213
10.1. Idrogeno ................................................................................................. 213
10.2. I metalli alcalini ....................................................................................... 214
10.3. Gli elementi del secondo gruppo ........................................................... 215
10.4. Gli elementi del terzo gruppo ................................................................. 216
10.5. Gli elementi del quarto gruppo .............................................................. 218
10.6. Gli elementi del quinto gruppo .............................................................. 222
10.7. Gli elementi del sesto gruppo................................................................. 227
10.8. Gli elementi del settimo gruppo ............................................................. 230
10.9. I gas nobili ............................................................................................... 233
10.10. Gli elementi di transizione .................................................................... 233
CAPITOLO 11. CHIMICA ORGANICA ................................................ 241
11.1. Classi, composti principali e caratteristiche ............................................ 241
INDICE ANALITICO ........................................................................................ 247