Secondo questo approccio teorico, gli orbitali atomici s, p e d di uno stesso atomo possono essere sommati algebricamente, in modo da ottenere nuovi orbitali ibridi orientati nello spazio nel modo voluto. Gli orbitali atomici da ibridare devono avere...

Secondo la teoria degli orbitali molecolari, gli elettroni in una molecola non si trovano localizzati tra atomi di una precisa coppia, vincolati a singoli legami, ma sono estesi all’intera molecola. Durante la formazione del legame, i nuclei dei due...

Il vapore acqueo, l’azoto, l’ossigeno dell’aria e tutti gli altri gas passano allo stato liquido, in condizioni opportune di pressione e temperatura. Se raffreddati ulteriormente, essi possono successivamente solidificare. Molte altre sostanze,...

 Tutte e quattro le molecole della ▶figura 7.2 contengono legami covalenti polari. Le prove sperimentali ci dicono che il cloroformio (CHCl3) e l’acqua (H2O) sono costituiti da molecole polari, mentre quelle del diossido di carbonio (CO2) e...

Le forze dipolo-dipolo sono forze di attrazione che agiscono fra dipoli elettrici in qualsiasi stato fisico essi si trovino. Sono interazioni deboli, di natura elettrostatica, significative soltanto se i dipoli sono separati da brevi distanze. Si dice,...

Il legame a idrogeno è un’interazione dipolo-dipolo molto particolare, che trova la sua massima espressione nel caso delle molecole di acqua. Ha origine dalla differenza di elettronegatività fra l’atomo di ossigeno (3,44) e l’atomo di idrogeno...

Come già sappiamo, per rompere i legami che, in vario modo, aggregano tra loro ioni, atomi e molecole, è necessario fornire una certa quantità di energia. Tanto più essa è grande, tanto più è forte il legame. Il termine forza di legame,...

A conclusione del percorso che ci ha condotto attraverso i legami chimici, emerge che la loro natura e la loro forza determinano sia le caratteristiche chimico-fisiche delle varie sostanze sia il loro stato di aggregazione a temperatura ambiente....

Già nel Settecento, l’abate francese René J. Haüy si chiedeva perché i cristalli avessero una struttura regolare. Dalle osservazioni fatte, si convinse che i cristalli fossero formati da unità minime che si ripetono nelle tre dimensioni dello...

 Se nei solidi cristallini le unità costitutive sono distribuite nello spazio secondo schemi ben precisi che si ripetono con regolarità, nei liquidi, invece, la disposizione delle molecole è altamente disordinata, quasi come nei gas. Rispetto...

Le sostanze tendono spontaneamente a miscelarsi tra loro; basta osservare che cosa accade quando immergiamo una bustina di tè nell’acqua calda (▶figura 9.1) o quando aggiungiamo il sale all’aceto. Anche il profumo che diffonde in una stanza è...

Nel capitolo 7, relativo ai legami intermolecolari, abbiamo già descritto il comportamento di alcune sostanze quando vengono miscelate con l’acqua. Rivediamone ora i punti essenziali. I composti ionici come NaCl, posti in acqua, liberano gli ioni...

Poiché le soluzioni sono miscugli, le quantità di soluto e solvente che le costituiscono possono variare entro intervalli molto ampi. Le bevande alcoliche sono soluzioni acquose che possono essere a basso tenore di alcol, come le birre leggere,...

La curva di riscaldamento (e di raffreddamento) di una soluzione di acqua e sale non presenta le soste termiche caratteristiche di una sostanza pura. Non presenta neppure la stessa temperatura di fusione e di ebollizione dell’acqua distillata,...

La tensione di vapore di un liquido puro, a una certa temperatura, è la pressione che esercita il vapore quando è in equilibrio con il liquido stesso da cui si è formato. L’equilibrio tra il liquido e il suo vapore, raccolti in un contenitore...

 Sappiamo che un liquido bolle quando la sua tensione di vapore eguaglia la pressione esterna e che la tensione di vapore di un liquido aumenta all’aumentare della temperatura. La tensione di vapore di una soluzione (con soluto non volatile) è...

L’osmosi è un processo di diffusione che interessa in particolar modo le cellule vegetali e animali (▶figura 9.17). È un fenomeno che si osserva quando una soluzione acquosa è separata dal solvente puro tramite una membrana rigida e permeabile...

Il sale da cucina si scioglie con facilità in acqua, ma si scioglie pochissimo nell’olio; diciamo, per questo, che il sale da cucina ha una maggiore solubilità in acqua che in olio. Per quanto la sua solubilità sia grande, c’è tuttavia un...

Come abbiamo detto, la solubilità è influenzata dalla temperatura. Nella maggior parte dei casi, i soluti solidi sono più solubili in acqua calda che in acqua fredda. È per questo motivo che possiamo osservare la comparsa di un corpo di fondo...

 I colloidi sono sistemi che hanno caratteristiche intermedie fra le soluzioni e i miscugli eterogenei, dai quali si differenziano per le dimensioni delle particelle disperse. Se queste hanno dimensioni comprese tra 10−6 e 10−9 m, il miscuglio...

Gli elementi, a seconda delle loro proprietà chimiche e fisiche, possono essere suddivisi in tre categorie a cui corrispondono tre distinte zone del sistema periodico: la zona dei metalli, che è la più popolata, quella dei non metalli e, infine,...

 Come abbiamo studiato, le reazioni chimiche sono trasformazioni che comportano una variazione della composizione chimica delle sostanze originarie, i reagenti, con formazione di nuove sostanze, i prodotti. Quando i reagenti si trasformano in...

Il ramo della chimica che si occupa delle relazioni quantitative fra le sostanze reagenti e i prodotti è detto stechiometria; questo termine deriva dal greco e significa «misurazione degli elementi». I calcoli relativi ai rapporti di reazione sono...

L’equazione chimica di una reazione, come abbiamo visto, specifica quante moli di ciascun reagente dobbiamo combinare affinché tutta la loro massa si trasformi nei prodotti. In altre parole, l’equazione chimica specifica secondo quali rapporti si...

Abbiamo visto che, se si vuole ottenere da una certa trasformazione chimica una specifica quantità di prodotto, dobbiamo conoscere l’equazione di reazione in modo da unire quantità opportune di reagenti. La maggior parte delle reazioni chimiche,...

Per scrivere un’equazione di reazione dobbiamo stabilire quali sono i reagenti da trasformare e i prodotti che da essa si ottengono. Talvolta è sufficiente conoscere la natura e la formula dei reagenti per prevedere quali prodotti si formeranno....

 Sono reazioni in cui da due o più sostanze si ottiene un solo composto. Abbiamo già incontrato parecchi esempi di reazioni di sintesi, riassunte nella ▶tabella 10.3. Il simbolo ∆ indica che la reazione richiede un riscaldamento iniziale...

 Si ha una reazione di decomposizione quando un unico reagente si decompone in due o più prodotti; per questo motivo tali reazioni possono essere considerate l’inverso delle reazioni di sintesi. Tutte le decomposizioni sono favorite dal...

Nelle reazioni di scambio semplice, un elemento libero sposta un altro elemento da un suo composto; l’elemento spostato diviene, a sua volta, libero. Non tutte le reazioni di scambio possono avvenire spontaneamente; affinché ciò accada è...

Appartengono a questa categoria tutte le reazioni in cui due composti si scambiano i «partner». Tali reazioni sono caratterizzate dalla formazione di gas, di solidi poco solubili (precipitati) o di altri composti molecolari come, per esempio,...

Lo studio degli aspetti energetici delle trasformazioni chimiche è oggi di grandissima importanza. Da esso, infatti, dipendono sia la comprensione dei processi fotosintetici che alimentano il mondo vivente sia il governo delle reazioni di combustione...

Come sappiamo, in un qualsiasi processo l’energia totale si conserva (principio di conservazione dell’energia) e tutte le forme di energia possono essere ricondotte a due categorie fondamentali: l’energia cinetica e l’energia potenziale....

Lo stato termodinamico del sistema non deve essere confuso con gli stati fisici (solido, liquido o gassoso) dei materiali (fasi). Quando si descrive lo stato termodinamico si devono specificare le relazioni energetiche fra i componenti del sistema....

Nel 1865, E.J. Rudolph Clausius affermò che il contenuto dell’energia dell’Universo, considerato come sistema isolato, è costante. Questa affermazione rappresenta una delle possibili definizioni del primo principio della termodinamica. Un’altra...

Una categoria di reazioni molto importante dal punto di vista termochimico è quella delle reazioni di combustione. La combustione è una reazione tra un combustibile e un comburente dalla quale si libera una quantità rilevante di energia. Il...

 Come abbiamo visto, una reazione di combustione che si sviluppa nel recipiente di una bomba calorimetrica è un esempio di reazione a volume costante. In queste condizioni, non è possibile nessuno scambio di lavoro tra sistema e ambiente. Tutta...

Per rappresentare in modo completo una trasformazione chimica, dobbiamo specificare anche la sua variazione di entalpia. Essa viene riportata a fianco dell’equazione di reazione e il suo valore si riferisce alle quantità di reagenti e prodotti che...

Assistiamo quotidianamente a fenomeni naturali spontanei: la pioggia che cade dal cielo, l’acqua che scorre nei fiumi, i raggi del Sole che scaldano la Terra. I fenomeni spontanei hanno una speciale caratteristica: si verificano senza interventi...

Si deve allo scienziato Ludwig Boltzmann (▶figura 11.19) l’interpretazione in termini quantitativi dei fenomeni di dispersione di materia ed energia che caratterizzano tutti i processi spontanei. Senza entrare nei dettagli matematici, proviamo a...

Il secondo principio della termodinamica ci consente di prevedere se una trasformazione chimica o fisica è o non è spontanea soltanto se conosciamo sia la variazione di entropia del sistema sia quella dell’ambiente. Possiamo, però, giungere alle...

 La maggioranza dei prodotti chimici utilizzati nella vita quotidiana è progettata con il chiaro intento di ridurre al minimo le trasformazioni chimiche dei loro componenti; così la carta contiene gli antingiallenti, i cibi gli antiossidanti, il...

La relazione matematica che descrive come varia la velocità di reazione al variare della concentrazione dei reagenti è detta equazione cinetica. kinetic equation L’equazione cinetica è una relazione matematica che lega la velocità, v, di una...

L’attitudine di ogni sostanza a trasformarsi dipende dalle sue particolari proprietà chimiche e fisiche. Un pezzo di carbone, per esempio, reagisce rapidamente con l’ossigeno dell’aria, una volta che la reazione è stata attivata. La griglia su...

Come possiamo spiegare le osservazioni e le considerazioni sinora esposte? Per interpretare i fenomeni cinetici dobbiamo far ricorso alla teoria degli urti perché, come abbiamo visto, né l’equazione cinetica né, tanto meno, l’equazione...

 Quando una molecola di NO2 è colpita da un’altra molecola, i suoi atomi, a causa dell’urto, si avvicinano oltre la distanza di equilibrio. La sua energia potenziale aumenta a causa dell’eccessiva vicinanza di cariche elettriche di ugual...

La maggior parte delle trasformazioni chimiche avviene attraverso una successione di stadi; un urto efficace che coinvolga più di tre molecole contemporaneamente è, infatti, assai poco probabile. reaction mechanismLa successione degli stadi, o...

 A proposito delle reazioni chimiche, abbiamo già avuto modo di sottolineare che molte di esse sono incomplete, perché la quantità di prodotto che si ottiene è inferiore a quella teoricamente prevedibile. Talvolta, i reagenti scompaiono del...

In laboratorio, le reazioni avvengono spesso in sistemi che, con buona approssimazione, possiamo considerare chiusi. Supponiamo, per esempio, di chiudere una certa quantità di acido iodidrico (gas incolore) in un pallone di vetro in modo che la sua...

Nel 1864, il matematico Cato Guldberg e il chimico Peter Waage, entrambi norvegesi, notarono che all’equilibrio esisteva un rapporto costante tra le concentrazioni molari dei prodotti e quelle dei reagenti, ciascuna elevata al proprio coefficiente...