Abbiamo detto che un sistema in equilibrio chimico si riconosce per la costanza delle concentrazioni o delle pressioni parziali delle specie che vi prendono parte. Sappiamo poi che esso è caratterizzato dallo svolgersi incessante e alla stessa...

Il valore della costante di equilibrio Keq varia con la temperatura. A partire da una stessa composizione iniziale del sistema, infatti, al variare della temperatura variano le concentrazioni all’equilibrio di reagenti e prodotti. Possiamo dimostrare...

Una trasformazione è spontanea se è negativa la variazione di energia libera del sistema, cioè se ∆G = Gprodotti − Greagenti < 0. In tal caso, l’energia libera dei prodotti è inferiore a quella dei reagenti. Al procedere della reazione,...

Lo stato di equilibrio di un sistema chiuso rimane inalterato a patto che non si modifichino le condizioni in cui esso è stato raggiunto, cioè la temperatura, la pressione e le quantità di reagenti e prodotti. Ma se qualcuno di questi fattori viene...

Finora abbiamo considerato reazioni omogenee, cioè reazioni in cui prodotti e reagenti sono nella medesima fase. Se uno dei componenti è in una fase diversa, si dice che la reazione è eterogenea. In molte reazioni eterogenee di equilibrio si libera...

La prima definizione di acido e di base è stata data dal chimico svedese Arrhenius (1859-1927) ed è fondata sulla capacità di tali sostanze di condurre la corrente elettrica in soluzione acquosa. Ad Arrhenius si deve la teoria della dissociazione...

L’acqua è il solvente liquido più diffuso in natura. Come abbiamo detto, essa è una sostanza anfiprotica che può comportarsi da acido o da base a seconda della specie con cui reagisce. Proprio per questi motivi, è necessario approfondire gli...

 A partire dalla teoria di Brönsted, possiamo affermare che una specie è acida nei confronti dell’acqua se è in grado di protonarla. La forza di un acido corrisponde proprio alla sua attitudine a protonare l’acqua e può essere determinata...

Gli acidi forti in soluzione acquosa sono completamente ionizzati. Per calcolare il pH di tali soluzioni basta conoscere la concentrazione dell’acido. Per esempio, in una soluzione 10−2 M di HCl sono presenti 10−2 mol/L di ioni H+ e altrettante...

Il controllo del pH è di massima importanza, specie nel caso di fluidi vitali, come il sangue; il plasma sanguigno ha un pH compreso tra 7,35 e 7,45, che deve rimanere sempre costante. Il pH della saliva varia invece tra 6,5 e 7,5 e quello dello...

La caratteristica più significativa delle soluzioni acquose acide e basiche è la capacità che hanno, una volta miscelate, di annullare le une le proprietà delle altre. La reazione che si sviluppa dal loro mescolamento, chiamata reazione di...

La reazione di neutralizzazione può essere utilizzata per determinare la quantità precisa di acido o di base contenuta in una soluzione a concentrazione incognita. La tecnica che si utilizza a tal fine è chiamata titolazione, in quanto la...

Se prepariamo alcune soluzioni sciogliendo in acqua sali diversi e ne misuriamo il pH, possiamo constatare che non sono tutte neutre: qualcuna, infatti, ha pH maggiore di 7, mentre altre hanno pH minore di 7. Consideriamo gli esempi della ▶figura...

È sufficiente far cadere una goccia di acido solforico concentrato in un litro di acqua per far calare bruscamente il pH da 7 a meno di 3. Persino la piccola quantità di diossido di carbonio presente nell’aria, sciogliendosi nell’acqua...

I processi chimici con cui otteniamo energia dai cibi sono molto simili a quelli che si verificano bruciando combustibili fossili. In entrambi i casi, si utilizza uno stesso «serbatoio»: l’energia solare immagazzinata sotto forma di energia...

Dobbiamo ora collegare i numeri di ossidazione a ciò che effettivamente accade in una reazione redox. Consideriamo la combustione del magnesio (▶figura 15.2): la reazione, attivata dalla fiamma, coinvolge il magnesio, che è un metallo, e...

Come sappiamo, gli ioni permanganato in ambiente acido sono energici ossidanti. L’elemento capace dell’azione ossidante è l’atomo di manganese, il cui n.o. è +7; l’abbondanza di ioni H+ in soluzione rende ancora più rilevante la sua azione....

La determinazione dei coefficienti delle reazioni redox non è sempre un’operazione facile e immediata, soprattutto quando, oltre all’ossidante e al riducente, compaiono nello schema di reazione altre specie. Se conosciamo già i n.o., vale la...

Il bilanciamento di una reazione redox ci consente di determinare i rapporti molari di reazione ma, come abbiamo visto, tale operazione può richiedere un certo tempo. Per mettere a reagire tra loro quantità esatte di un riducente e di un ossidante,...

L’elettrochimica mosse i primi passi in Italia con Luigi Galvani (1737-1798), un anatomista di Bologna, e con Alessandro Volta (1745-1827), un fisico di Como. Galvani scoprì che, esercitando una pressione con un bisturi su un nervo della zampa di...

Se immergiamo una lamina di zinco in una soluzione azzurra di CuSO4, dopo qualche istante sono già evidenti i segni di reazione: sulla sua superficie si forma uno strato scuro di rame metallico. Esso deriva dalla riduzione degli ioni Cu2+ presenti in...

Quando l’ossidante e il riducente vengono a contatto in una reazione redox spontanea, gli elettroni si spostano rapidamente fra i reagenti e si ha liberazione di energia prevalentemente sotto forma di calore. L’energia delle reazioni redox può...

Se, abbinando diverse semicelle, costruiamo tante pile, possiamo con un tester misurare la differenza di potenziale tra i due elettrodi; in nessun modo, però, possiamo conoscere il contributo che ciascuna semicella dà alla fem. È possibile, invece,...

Per vedere come si opera concretamente, proviamo a stabilire se la seguente reazione Ca2+(aq) + Fe(s) ⇄ Ca(s) + Fe2+(aq) è oppure non è spontanea, cioè se essa può far funzionare una pila il cui ∆E° è positivo. Individuiamo prima di tutto...

Il potenziale di una semicella che non è in condizioni standard non corrisponde al valore di E° tabulato. È possibile calcolare il nuovo valore E del potenziale di semicella tramite l’equazione di Nernst che può essere così espressa:...

La corrosione è un processo di deterioramento dei metalli che causa danni considerevoli a tutte le strutture in cui essi sono utilizzati. L’alterazione più vistosa e deleteria, dal punto di vista economico, è quella subita dall’acciaio e dagli...

Grazie alla pila di Volta, nel 1800 W. Nicholson e A. Carlisle effettuarono la prima elettrolisi dell’acqua, dimostrando così che l’acqua è un composto e non una sostanza elementare come sino ad allora si era creduto. L’energia elettrica...

Grazie al fisico inglese Michael Faraday e alle sue leggi dell’elettrolisi, già nel 1832 era stato individuato il rapporto tra la quantità di corrente Q che passa in una cella elettrolitica e la massa m di sostanza che si forma agli elettrodi....

Proteine, carboidrati, grassi, DNA, enzimi e ormoni sono soltanto alcuni dei termini con cui descriviamo la struttura e le funzioni che caratterizzano gli apparati di un organismo vivente. Pur differenziandosi per il grado di complessità, essi sono...

Prima di affrontare lo studio delle complesse molecole biologiche, illustriamo la struttura delle molecole organiche più semplici, cioè degli idrocarburi. hydrocarbonsGli idrocarburi sono composti binari formati soltanto da carbonio e idrogeno. I...

L’isomeria è il fenomeno per cui a una stessa composizione chimica corrispondono diverse disposizioni spaziali degli atomi costituenti. È una proprietà molto diffusa tra le molecole organiche perché gli atomi di carbonio possono concatenarsi tra...

Fino a quando i composti organici conosciuti erano relativamente pochi, il loro nome veniva assegnato senza regole precise: il limonene è così chiamato perché si ottiene dai limoni, l’urea, NH2CONH2, perché era stata isolata dalle urine, e...

I composti che appartengono a una stessa serie omologa hanno proprietà chimiche simili ma differenti proprietà fisiche, che variano al variare della massa molecolare e della forma della molecola. Il punto di ebollizione degli alcani a catena lineare...

Gli alcheni sono idrocarburi che presentano nella loro molecola un doppio legame carbonio-carbonio. Gli alchini, invece, sono caratterizzati da un triplo legame carbonio-carbonio.  Ciascuno dei due atomi di carbonio coinvolti nel legame multiplo...

Il principale esponente degli idrocarburi aromatici è il benzene, C6H6. Dalla formula si capisce che esso è altamente insaturo, ma la sua particolarità è di non reagire come gli altri composti insaturi: il benzene, infatti, non dà normalmente...

L’enorme numero di sostanze naturali e artificiali di cui oggi disponiamo rende più che mai necessaria l’individuazione di criteri con cui assegnare a ciascun composto un nome che consenta di riconoscerlo rapidamente senza possibilità di...

Molto spesso, per assegnare i nomi e scrivere le formule corrette dei composti, si fa ricorso alla valenza degli elementi che si sono combinati. Il concetto di valenza è strettamente correlato a quello di legame chimico. valence La valenza...

 A partire dalle regole dei numeri di ossidazione è possibile leggere e scrivere le formule dei composti più semplici, che sono costituiti soltanto da due elementi e sono chiamati, per questo, composti binari. Sappiamo che una formula chimica...

La classificazione dei vari composti inorganici si basa, di fatto, sulle loro proprietà chimiche. Queste dipendono, essenzialmente, dalla natura metallica o non metallica degli elementi che li costituiscono e dal modo con cui essi reagiscono con le...

Come abbiamo visto, le classi di composti costituiti soltanto da due elementi sono gli ossidi, gli idruri, gli idracidi e i sali binari. Per semplificare lo studio essi possono essere ulteriormente distinti in ionici o molecolari (▶figura 8.4). ...

Come abbiamo anticipato al paragrafo 3, per dare il nome a un composto secondo la IUPAC, dopo aver individuato la radice del nome dell’elemento scritto a destra nella formula, si aggiunge la desinenza -uro, si scrive la preposizione «di» e, infine,...

I composti ternari sono formati dalla combinazione di tre differenti elementi. I principali composti ternari sono gli idrossidi, gli ossiacidi o ossoacidi e i sali degli ossiacidi (▶figura 8.7).

La nomenclatura IUPAC assegna a questi composti il nome idrossido preceduto, se necessario, dal prefisso che indica il numero di gruppi OH; segue poi il nome del catione. Così NaOH si chiama idrossido di sodio e Ca(OH)2 diidrossido di calcio....

Il modo più semplice per indicare l’incertezza di una misura è utilizzare le cifre significative. significant figuresSi definiscono cifre significative tutte le cifre certe di una misurazione più la prima cifra incerta.  Per esempio, il...

Le porzioni di materia su cui i chimici effettuano le loro indagini sono dette sistemi. systemUn sistema è una porzione delimitata di materia.  Un bicchiere di acqua non ha sempre le stesse caratteristiche in ogni sua parte: si pensi per...

La tecnica della filtrazione permette di separare, con l’uso di opportuni filtri, particelle solide, più o meno grandi, da miscugli liquidi e gassosi (▶figura A.6).L’efficacia della separazione dipende dalle dimensioni dei pori del filtro. Se...

Il premio Nobel Richard Feynman nel 1963 scriveva: «Se, in un cataclisma, dovesse andare distrutto tutto il sapere scientifico, e si potesse trasmettere alla successiva generazione solo una frase, quale proposizione conterrebbe il massimo di...

 Abbiamo visto in precedenza che, con opportuni metodi di separazione, è possibile isolare da un miscuglio una o più sostanze pure. La maggior parte di tali sostanze, se sottoposte all’azione del calore, dell’elettricità, o all’azione di...

Nel 1808 John Dalton (▶figura B.7), un insegnante di matematica e filosofia naturale di Manchester, nel tentativo di giustificare il comportamento delle miscele gassose, dedusse che atomi di gas diversi non potevano essere identici, ma dovevano avere...

La teoria atomica afferma che tutti gli atomi di uno stesso elemento sono identici e hanno uguale massa. Non riesce pertanto difficile immaginare che, suddividendo un campione, per esempio di alluminio, in parti sempre più piccole, si arrivi a...