Chimica Inorganica

Università degli Studi di Cagliari
Corso di Laurea triennale in Chimica
Chimica Inorganica
CFU
6
SSD
CHIM03
Docente
Prof. Vito Lippolis
Tel.
+39 070 675 4467
Fax.
+39 070 6754456
E-mail
[email protected]
Orario di ricevimento
tutti i giorni lavorativi della settimana ad esclusione del sabato
Obiettivi Formativi:
Conoscenze: Il corso si propone di approfondire alcuni concetti sul
legame chimico e di fornire le conoscenze di base sulla chimica degli
elementi dei gruppi principali utilizzando le nozioni sul legame chimico.
Capacità: lo studente deve mostrare di saper usare correttamente tutte le
informazioni ricevute.
Programma:
Struttura elettronica. Sistema periodico e proprietà generali degli elementi: energie di 1a ionizzazione,
affinità elettronica ed elettronegatività.
Legame ionico. Raggi ionici e raggi covalenti. Equazione di Born-landè per il calcolo dell'energia
reticolare, ciclo di Born-Haber, strutture cristalline più comuni ed uso del rapporto dei raggi degli ioni
per la loro previsione. Cationi metallici ed ossanioni in soluzione acquosa. Solidi ionici e reazioni di
precipitazione. Ossidi ed ossanioni polinucleari degli elementi. Chimica di ossido-riduzione degli
elementi.
Legame covalente. Correlazioni tra ordine, forza e lunghezza di legame. Formule di Lewis e VSEPR,
Teoria “Valence Bond, Teoria degli Orbitali Molecolari. Orbitali molecolari da combinazione di orbitali
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atomici. Sovrapposizione positiva, negativa e nulla. Orbitali molecolari di legame, di antilegame e di non
legame. Forme degli orbitali σ, σ *, π, π* , δ e δ*. Diagramma MO per molecole biatomiche
omonucleari. Definizione di HOMO e LUMO. Ordine di legame. Descrizione del doppio e triplo
legame negli alcheni e negli alchini. Combinazioni di O.A. energeticamente differenti. Contributi degli
O.A. ai diversi MO. Combinazioni di più O.A. Diagrammi di prima e di seconda approssimazione.
Diagrammi MO degli acidi alogenidrici, BeH2. Diagrammi MO di molecole biatomiche eteronucleari:
caso del CO. Confronto tra CO e N2. Molecole trigonali planari: BF3. Trattazione MO di sistemi a
3centri-2elettroni: B2H7 e B2H6 e metallo-carbonili con CO a ponte. Trattazione MO di sistemi a
3centri-4elettroni: I3- e molecole simili.
Idrogeno. Isotopi e loro proprietà. Radioattività del trizio. Preparazione ed usi principali dell’idrogeno.
Idruri ionici, covalenti e metallici. Idruri doppi. Idruri non stechiometrici. Legame ad idrogeno. Acidi e
basi soft e hard.
Metalli alcalini. Abbondanza naturale. Preparazione elettrolitica del sodio. Proprietà dei metalli e dei
rispettivi ossidi e idrossidi. Solfuri e polisolfuri. Alogenuri e polialogenuri. Idruri. Litio-alchili. Leganti
complessanti degli ioni dei metalli alcalini. Eteri corona. Soluzioni di metalli alcalini in ammoniaca
liquida. Carburi. Soda caustica. Soda Solvay.
Metalli alcalino-terrosi. Abbondanza e stato naturale. Estrazione dei metalli. Comportamento del berillio.
Reattività dei metalli. Durezza delle acque: temporanea e permanente. Ossidi e perossidi. Solfati: gesso
e anidrite. Idruri, alogenuri, azoturi, carburi. Calciocianammide. Sintesi di urea, tiourea e melammina
dalla calciocianammide. Composti organo-metallici: reattivi di Grignarg.
Elementi del Gruppo 13: Boro. Preparazione. Struttura del boro molecolare. Principali usi del boro.
Composti ossigenati. Azoturo di boro ed analogia strutturale con la grafite. Acido fluoborico. Boruri,
carburo di boro. Boroidruri. Borani. Legame chimico nei borani. Alluminio. Preparazione. Allumina: α
e γ. Composti organometallici dell’alluminio. Cenni su gallio, indio e tallio.
Elementi del Gruppo 14: Carbonio: diamante, grafite e fullereni. Isotopi del carbonio ed uso del 14C per la
datazione. Composti grafitici e di intercalazione. Carburi. Carburi interstiziali o metallici. Carburi
covalenti: SiC. Monossido di carbonio. Metallo-carbonili. Legame nei metallo-carbonili. Serie di
transizione e metallo-carbonili. Regola dei 18 elettroni. Biossido di carbonio ed effetto serra. Solfuro di
carbonio. Cianuri ed acido cianidrico. Uso dei cianuri per l’estrazione di Au e Ag. Cianogeno. Cianati e
tiocianati. Composti degli elementi con gli alogeni. Freon e clorofluorocarburi. Effetto del freon sullo
strato di ozono.
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Silicio: Silice: quarzo, tridimite. cristobalite e silice amorfa. Preparazione del Silicio dalla silice Silicati:
orto- e di-silicati. Silicati ciclici, a catena lineare e a nastro (anfiboli e pirosseni). Silicati a strati (miche).
A strati doppi o tripli con Al(OH)3 (caolinite) e Mg(OH)2 (talco).
Silicati tridimensionali:
silicoalluminati e silicoberillati. Zeoliti e loro uso come scambiatori ionici e come setacci molecolari.
Cemento. Ceramiche. Vetri. Siliconi. Polimerizzazione dei siliconi. Silani. Stagno dalla cassiterite.
Piombo dalla galena. Purificazione del Pb. Piombo tetraetile. Batterie al piombo.
Elementi del Gruppo 15: Caratteristiche degli elementi. Azoto. Ciclo dell’azoto. Ammoniaca, Idrazina.
Idrossilammina. Acidi azotidrico e azidi. Alogenuri e ossidi di azoto. Acido nitroso ed acido nitrico.
Fosforo. Fosfina, arsina, stibina e bismutina. Ossidi del fosforo. Acidi fosforici. Solfuri di fosforo.
Elementi del Gruppo 16: Calcogeni. Ossigeno dall’aria liquida. Stati allotropici dell’ossigeno. Ossigeno
singoletto e tripletto. Ozono. Determinazione quantitativa dell’ozono. Ossidi, perossidi e H2O2,
peracidi, persali, superossidi.
Estrazione dello zolfo. Zolfo da carbone, petrolio e gas naturale. Polimorfismo ed allotropia dello
zolfo. Cationi Sn2+. Ossidi ed acidi dello zolfo. Solfiti, tiosolfati (processo fotografico), tioniti, tionati e
solfati. Preparazione dell’acido solforico. Solfonazione e nitrazione di idrocarburi aromatici. H2S ed
idruri degli altri elementi del gruppo. H2S2. Polisolfuri. Composti alogenati dello zolfo.
Elementi del Gruppo 17: Alogeni. Caratteristiche degli elementi. Stato naturale e preparazione. Acidi
alogenidrici e loro proprietà. Alogenuri ionici, covalenti e a ponte. Composti con l’ossigeno: ossidi e
ossiacidi. Composti interalogenici: AX, AX3, AX5, AX7 . Proprietà acide degli alogeni e degli
interalogeni. Composti a trasferimento di carica. Polialogenuri. Proprietà basiche degli alogeni:
polialocationi.
Elementi del Gruppo 18: Gas nobili. Abbondanza nell’atmosfera. Preparazione ed usi di He e Ar. Chimica
dello Xe: composti con il fluoro, l’ossigeno e misti. Xenati e perxenati.
Testi consigliati:
Bertini-Luchinat-Mani “Chimica Inorganica” Ambrosiana (testo base per la sistematica)
Peloso-Demartin “Fondamenti ed Esercizi di Chimica Generale ed Inorganica” Edizioni Progetto
Padova (Testo base per tutti gli argomenti di Chimica Generale e Inorganica)
Lee “Chimica Inorganica” (Testo base alternativo per la sistematica)
Cotton-Wilkinson “Chimica Inorganica” Ambrosiana (Consultazione per argomenti di Chimica degli
elementi)
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Shriver-Atkins-Langford “Chimica Inorganica” (Consultazione per argomenti di tipo generale: legame
chimico, orbitali molecolari,...)
Purcell-Kotz “Inorganic Chemistry” (Approfondimento sulle proprietà periodiche, sulla teoria
dell'orbitale molecolare, sulle teorie degli acidi e delle basi, …)
Greenwood-Earnshaw “Chimica degli Elementi” (Testo di consultazione su cui approfondire
qualunque argomento di chimica inorganica)
Modalità di verifica/esame:
X
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Prove di verifica intermedie
Esame scritto
Esame orale
Prova di laboratorio
Descrizione:
Compito scritto nelle date indicate sul calendario accademico.
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