Chimica Inorganica

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Chimica Inorganica e Laboratorio
A.A. 2015/2016
Programma Parziale del Corso (al 19/11/2015)
1. Struttura atomica e periodicità.
La Chimica Inorganica. Richiami su unità di misura. Particelle elementari: quark,
adroni, bosoni, leptoni. Le 4 interazioni fondamentali. Numero atomico e numero di
massa. Isotopi e isobari. Nucleosintesi. Distribuzione degli elementi sul Sole e sulla
Terra. Nuclidi. Reazioni nucleari: bilanciamento. Ciclo CNO e catena pp.
Combustione nucleare. Difetto di massa. Stabilità delle specie atomiche. Fusione e
fissione nucleare. Carta dei nuclidi. Nucleosintesi degli elementi pesanti. Leggi di
Fajans-Soddy. La famiglia di 235U.
Modello ondulatorio della radiazione: legge di Bragg. Modello corpuscolare della
radiazione: effetto fotoelettrico. Natura ondulatoria dell'elettrone: esperimento di
Davisson-Germer. L’atomo di idrogeno. Spettri di emissione. Funzione d’onda e
equazione di Schroedinger. Numeri quantici. Struttura elettronica dell'atomo di
idrogeno. Gusci e sottogusci. Parte radiale ed angolare della funzione d'onda.
Funzione di distribuzione radiale. Esame della funzione r2|R|2 per orbitali 1s, 2s, 2p,
3s, 3p, 3d. Orbitali d e f. Superfici nodali. Lo ione He+. Principio di Pauli. Regola di
Hund. Principio auf-bau. Molteplicità di spin. Correlazione e repulsione
interelettronica. L’atomo di He e di Li. Costante di schermo e carica nucleare efficace.
Ordine di riempimento degli orbitali. Tavola periodica. Raggi atomici. Raggi covalenti
e raggi ionici. Proprietà periodiche: raggi ionici per cationi ed anioni; energia di
ionizzazione; affinità elettronica. Relazione fra struttura atomica e proprietà
periodiche. Elettronegatività di Pauling, Mulliken, Allred-Rochow. Numero di
ossidazione. Momento di dipolo elettrico permanente e temporaneo. Polarizzabilità.
Regole di Fajans.
Testi consigliati: T1, cap. 1; T2, cap. 1; T2, cap. 2; T2, cap. 8, pag 254-258.
2. Struttura molecolare e legame covalente
Richiami su formule di Lewis, ordine di legame, risonanza, aromaticità. Richiami su
teoria VSEPR. Approssimazione orbitalica. Approssimazione di Born-Oppenheimer.
LCAO-MO. Orbitale di sovrapposizione. Orbitali leganti, non leganti e antileganti.
Molecole biatomiche CN-, ICl, LiF. Molecole tri- e poli-atomiche. SALC. Casi H3+
ciclico e lineare, H2O, NH3, SF6. Ipervalenza e teoria MO. Legame 3c-4e in I3-.
Modello di Rundle-Pimentel. Applicazione a SF6, ClF3 e composti analoghi. Legami
localizzati e delocalizzati. Il diborano. Diagrammi di Walsh.
Testi consigliati: T1, cap. 2, pag. 35-40, 44-65; T2, cap. 2, pag. 51-53, 57-70, 7375; T2, cap. 5, pag. 126-149; T3, Cap. 5, p. 201-210.
3. Strutture di solidi semplici: legame metallico e ionico
Solidi metallici, covalenti, ionici. Il legame metallico: effetti sulle proprietà
macroscopiche. Solidi amorfi e cristallini. I cristalli. La cella elementare. Parametri di
cella. Sistemi cristallini. Simmetria traslazionale. I casi ZnS, CsCl e W. Impaccamento
compatto di atomi: hcp e ccp. Interstizi.Impaccamento non compatto: bcc e P. Solidi
metallici e intermetallici. Leghe sostituzionali e interstiziali. Solidi ionici. Esame di
casi selezionati. Composti binari: salgemma, cloruro di cesio, sfavorite, wurtzite,
arsenico di nichel, fluorite, antifluorite, rutilo, alogeni di cadmio. Composti ternari:
perovskite e spinello. Fattori geometrici. Raggi ionici, rapporto fra i raggi. Mappe di
struttura. Termodinamica dei reticoli ionici. Entalpia reticolare. Decomposizione
termica dei carbonati. Preparazione di sali di ioni metallici in elevati stati di
ossidazione. Sintesi di poliinteralogenuri. Solubilità e idratazione. Solubilità di
idrossidi e solfati alcalino-terrosi.
Testi consigliati: T1, Cap. 3, pag. 68-100, 112-113.
4. Laboratorio
Normativa: la legge 626/94. DPI e DPC. Norme di comportamento in laboratorio.
Utilizzo della vetreria, di fonti di calore, di apparecchiature sotto tensione.
Conservazione di reagenti e solventi. Smaltimento dei rifiuti. Segnali di divieto, di
prescrizione, di salvataggio. Etichettatura. Frasi di rischio. Classificazione degli
incendi. Estintori ad acqua, polvere, CO2, liquidi alogenati.
Comportamenti di composti chimici puri al riscaldamento: sublimazione,
disidratazione e pirolisi. Riscaldamento di elementi (zolfo e iodio), ossidi, sali basici,
sali acidi, alogenuri, composti idrati, carbonati, sali di anioni ossidanti. Reazioni di
decomposizione di derivati dell'acido ossalico. Reazioni indotte dal calore fra
alogenuri e bisolfati alcalini. Test di identificazione di acidi, basi, mono- e bi-ossido di
carbonio, alogeni e acidi alogenidrici.
Solubilità di solfati, carbonati, ossalati e iodati di elementi alcalino-terrosi (Mg, Ca,
Sr, Ba). Potere ossidante relativo degli alogeni.
Esperienze di Laboratorio
Esperienza 1: modellazione molecolare a livello DFT di molecole bi- e triatomiche
eteronucleari (diazoto, monossido di carbonio, diossigeno ed altre).
Esperienza 2: saggi per via secca.
Esperienza 3: proprietà periodiche di terre alcaline ed alogeni.
Testi consigliati: T4, Cap. 1, pag. 5-13, 16-17; Cap. 2, pag. 19-25, 27; Cap. 3;T3, cap.
8, 14, 16-4, 17, 19 (consultazione); T5, p. 316-325 (consultazione); dispense e
materiale per le single esperienze fornite dal docente e accessibili da
“http://people.unica.it/massimilianoarca”
5. Bibliografia di riferimento:
T1) P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong, “Chimica
Inorganica”, II ed., Zanichelli.
T2) G. L. Miessler, D. A. Tarr, “Chimica Inorganica”, IV ed., Piccin.
T3) F. A. Cotton, G. Wilkinson, “Chimica Inorganica”, CEA
T4) Z. Szafran, R. M. Pike, M. M. Singh, “Microscale Inorganic Chemistry”, J. Wiley
& Sos, Inc.
T5) G. Charlot, “Analisi Chimica Qualitativa”, Piccin
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