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La nuova chimica di Rippa
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Idee per insegnare la chimica con La nuova chimica di Rippa © Italo Bovolenta editore - Zanichelli - 2016
Prova d’ingresso
CONOSCENZE
1D;H 2D 3B4A 5C 6B7D 8D 9B⓾A ⓫B ⓬C⓭D ⓮D ⓯B⓰A ⓱B ⓲C⓳C ⓴A ㉑D㉒C
ABILITÀ
㉓A㉔ 6430cal;3,00·10–4m3;1674J;12·105Pa.
㉕A㉖ 98g;2molidiO2;64g;24,08·1023.
㉗A㉘C㉙C㉚ In200gdiPbO2.
㉛D㉜ 2moli;86,9g;2·NA.
㉝B㉞C㉟ 4,84g/L.
㊱A㊲A㊳D㊴B㊵B㊶C
Capitolo 1La struttura dell’atomo
PROVA DA SOLO
1 [7,5·10–11m];raggiX.
2 [3,70·1017s–1;8,11·10–10m].
3 5.
4 n=6,l=0;n=4,l=1;n=5,l=2;n=4,l=3.
QUESITI
1 Larispostaèdaritenersicorretta,se lostu-dente descrive correttamente l’impiantosperimentale e i risultati delle osservazionifattedaRutherford.Inoltreènecessariochelostudentefacciaesplicitoriferimentoaise-guentipunti:
-lamateriaatomicaèconcentratainunnu-cleocentrale;
-ilnucleohacaricapositiva; - il nucleo ha dimensioni molto ridotte ri-
spettoalvolumeatomico,chequindipresen-taampispazivuoti.
Perchélavalutazionesiapienamentepositi-va è necessario che vengano esplicitate an-chelemotivazionichestavanodietroalcunesceltedelloscienziato,peresempiol’utilizzodimaterialicomeilpiomboel’oroediradia-zionicomeleparticellealfa.
2 Ladomandarichiedechesifacciariferimen-toalmodellodiHuygensesiriportinoipara-metrifondamentalichedescrivonoun’onda(periodo, frequenza, lunghezza d’onda, am-piezza) con le relazioni matematiche che lilegano.Unavalutazionepienamentepositi-varichiedeladescrizionedelfasciolumino-sonellesuecomponenti,elettricaemagne-tica,ancheattraversounarappresentazionegrafica(vedifigura1.7).
3 Ladomandarichiedechesidescrivaindet-taglio lo spettro elettromagnetico facendoesplicito riferimento alle diverse tipologiedi onde, dalle onde radio ai raggi gamma,proposte nella corretta sequenza spettrale.È richiesta inoltre una precisazione circal’intervallo del visibile. Per una valutazio-ne pienamente positiva è essenziale che lo
Capitolo 1 - La struttura dell’atomoProva d’ingresso
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La nuova chimica di Rippa
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studentefacciariferimentoaivaloridilun-ghezzad’ondaodifrequenzachedelimitanogli intervalli anche delle altre tipologie dionde dello spettro, indicando, per il visibi-le, lacorrettasequenzadeicoloriprincipali(rosso,arancio,giallo,verde,azzurro,indaco,violetto).
4 Lostudentedevedescriverelemodalitàconcuisiottieneunospettrocontinuo,diassor-bimentoediemissione.Èimportanteinoltreche specifichi a quale tipo di spettro corri-spondalospettroatomicodiunelementoefaccia esplicito riferimento a come l’analisidegli spettri atomici abbia costituito unadelleprovesperimentalipiùrobusteasoste-gnodelmodelloatomicodiBohr.Unavalu-tazionepienamentepositivaèlegataaeven-tualicollegamenticonilconcettodienergiadiionizzazioneedicorponero.
5 Allostudentesirichiedeunabrevedigressio-ne sui fondamenti della teoria quantistica;in particolare deve essere chiarita l’idea diPlancksullaquantizzazionedell’energiaeilconcettoonda-particelladideBroglie.Dava-lutarepositivamentelasceltadellostudentedi esprimere la differenza tra il concetto diquantizzatoedicontinuoattraversosempli-ciesempitrattidallavitaquotidiana(banco-note,acquacheescedalrubinetto,ecc.).Unavalutazione pienamente positiva richiedeunaspiegazionedicomel’applicazionedellateoriaquantisticaalmodelloatomicoabbiapermesso di risolvere le incongruenze delmodellodiRutherford.
6 Lo studente deve chiarire il contributo diEinstein alla conferma della teoria quanti-sticatramitelaspiegazionedell’effettofoto-elettrico.Ènecessarioche lostudenteespli-citiinqualemodoleideediPlanckabbianopermessoaEinsteindiformulareunainter-pretazionecorrettadeldatosperimentale.
7 Si richiede una descrizione del modello diBohr, specificando in particolare i punti diforzaeipuntididebolezzadelsuomodelloteorico. È opportuno che lo studente partadalmodellodiRutherfordperevidenziarelenovitàintrodottedaBohr.Lostudentedeveinoltrefornireunadefinizionediorbitasta-zionaria,specificandoilperchédellaneces-sità, da parte di Bohr, di introdurre questoconcetto all’interno del suo modello. Unavalutazione pienamente positiva richiede
che lo studente colleghi il modello di Bohralleindaginispettroscopichediquegliannie che si faccia cenno alla possibilità di ri-solvere alcuni problemi di interpretazionespettroscopica (atomi polielettronici) tra-mite il successivo modello di Sommerfeld-Bohr.
8 Lo studente deve descrivere e correlare inmodo esaustivo l’idea di stato fondamenta-leedistatoeccitatopropostadaBohrcon idatispettroscopicidegliatomiidrogenoidiecon il concetto di energia di ionizzazione. Èimportante,inoltre,chesifacciariferimentoall’andamento «raggruppato» delle diverseenergie di ionizzazione e alla loro variazio-ne con il numero atomico. Una valutazionepienamentepositivarichiedelariproposizio-nediunoschemaodiungraficocheillustril’andamento delle energie di ionizzazione(vedifigura1.15efigura1.16).
9 Si richiede di fornire una definizione delprincipiodiindeterminazione.Èimportanteche lo studente sottolinei come il principiofaccia riferimento a una caratteristica in-trinsecadei fenomeninaturalienonaunainadeguatezza tecnologica nell’indaginesperimentale. Una valutazione pienamentepositiva necessita di un approfondimentocircaleconseguenzedelprincipioinambitoepistemologicoediunrichiamoalprincipiodicomplementaritàdiBohr.
⓾ Lo studente deve riportare una definizioneidoneadiorbitaleeindicarecomeunorbita-le possa essere descritto in termini di ener-gia, forma e orientazione. È da considerarsipositivamente una comparazione tra i ter-miniorbitaeorbitale.
⓫ Si richiede una descrizione dettagliata deinumeriquanticiedeivaloricheassumono.È da considerarsi positivamente una rap-presentazione schematica come quella difigura1.28.
⓬ Ladomandachiedechesifacciaesplicitori-ferimentoalprincipiodiesclusionediPauli,al principio di Aufbau, alla regola di Hund.È necessario che si esplicitino le differenzeenergetichetragliorbitalis,ped.Unavalu-tazionepienamentepositivarichiedelapre-sentazionedialcuniesempidiriempimentodiorbitalisecondoilsistemadischematizza-zionepropostoneltesto(vedifigura1.34).
Capitolo 1 - La struttura dell’atomo
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VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭A ⓮D ⓯A ⓰C⓱B ⓲C ⓳C ⓴B㉑A ㉒B ㉓C ㉔B㉕A ㉖A ㉗B ㉘D㉙C ㉚D ㉛C ㉜A㉝B ㉞B ㉟D ㊱B㊲C ㊳B ㊴A ㊵B㊶B ㊷A ㊸B ㊹B㊺D ㊻A ㊼C ㊽D㊾D
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
㊿ [8,7·1019s–1;5,8·1014J].
� [sì;azzurro;piùenergetica].
� [5,7·10–19J].
� [3,0·10–19J];rosso.
� [4,6·1014Hz].
� [592nm].
� [3,0·1014s–1;4,6·1014s–1;7,7·109s–1].
� [0,3cm].
� [1,3·10–9m].
� Na;P;F.Illororaggioatomicoèminore.
� Ca. Il calcio ha il numero atomico maggio-ree ildivarioenergeticotra lasecondae laterzaenergiadiionizzazioneaumentaconilnumeroatomico(vedifigura1.16dellibroditesto).
� [650nm];rosso.
�
28,03
39,69
56,81
65,98
126,81
140,67
154,19
171,00
184,05
196,78
200
150
100
50
0
E i
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Ionizzazioni
Ei
Sono evidenti due scalini energetici tra lasecondaelaterzaionizzazioneetralaquar-ta ionizzazione e le ionizzazioni successive.Unaipotesididisposizioneelettronicadei10elettroni di questo elemento potrebbe esse-re:1s22s22p6.
� [9,27·10–13m].
� Proporzionalitàinversa. Con l’aumento della massa la lunghezza
d’onda diminuisce talmente da non essereapprezzabile. Per avere valori di lunghezzad’ondaapprezzabilipericorpimacroscopiciènecessarioraggiungerevelocitàmoltoele-vate,prossimeaquelladellaluce.
� [2,42·10–12m;3,25·10–36m].
� Alluminio.
1s
2s2p
3s3p
Zolfo.
1s
2s2p
3s3p
Zinco.
1s
2s2p
3s3p
4s3d
�A nonesiste,perchélpuòassumeresolova-loricompresitra0e(n–1).
B sì,esiste. C non esiste, perché, pur essendo teorica-
mente possibile, in effetti nessun ele-mentonaturalearrivaadaverenellasuaconfigurazioneelettronical=5.
D non esiste, perché m può assumere solovaloricompresinell’intervallo (–l, ...–1,0,+1,...+l).
�A lpuòassumeresolovaloricompresitra0e(n–1).
B m può assumere solo valori compresinell’intervallo(–l,...–1,0,+1,...+l).
C quandol=0sideveavereanchem=0.
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� 2d,poichélaformadcorrispondeaunvaloredil=2equindiaunvaloredinchenonpuòessereinferiorea3.
3f,poichélaformafcorrispondeaunvaloredil=3equindiaunvaloredinchenonpuòessereinferiorea4.
� 3d,4s,3p,3s,2p,2s,1s.
� 2s,3p,3d,4p,6s,5f.
� n=5,l=0;n=6,l=1;n=4,l=2;n=5,l=3.
� n=3,l=0;n=4,l=1;n=5,l=2;n=6,l=3.
� –3,–2,–1,0,+1,+2,+3.
� n=3;l=1;m=–1,0,+1.
� Si:s=6;p=8;d=0. Ni:s=8;p=12;d=8. Zn:s=8;p=12;d=10. Rb:s=9;p=18;d=10.
� P:n=3;l=1;m=–1,0,+1. Cl:n=3;l=1;m=–1(0,+1). K:n=4;l=0;m=0. Ga:n=4;l=1;m=–1(0,+1).
� n=4;l=0;m=0;ms=+1/2,–1/2.
� 1s22s22p63s23p63d34s2.
�Ga:coppieelettroniche=1,e–spaiati=1.
1s
2s2p
3s3p
4s
4p
3d
K:coppieelettroniche=0,e–spaiati=1.
1s
2s2p
3s3p
4s
Se:coppieelettroniche=2,e–spaiati=2.
1s
2s2p
3s3p
4s
4p
3d
Mo:coppieelettroniche=0,e–spaiati=1.
1s
2s2p
3s3p
4s
5s4p
3d
4d
� 1s22s22p6. 2p;nelgusciochehan=2.
� Cs:11elettronihannol=0;12elettronihan-nom=–1.
Sn:20elettronihannol=1;20elettronihan-nol=2.
�H=1s1.He=1s2.Li=1s3.Be=1s32s1.B=1s32s2.C=1s32s3.N=1s32s32p1.O=1s32s32p2.
F=1s32s32p3.Ne=1s32s32p4. Lo zolfo (S) si troverebbe all’inizio del terzo
periodo:S=1s32s32p93s1. Il litio (Li) concluderebbe il primo guscio, il
fosforo(P)ilsecondoeilrodio(Rh)ilterzo.
�Al=1s22s22p63s23p1.
1s
2s2p
3s3p
Br=1s22s22p63s23p63d104s24p5.
1s
2s2p
3s3p
4s
4p
3d
Zn=1s22s22p63s23p63d104s2.
1s
2s2p
3s3p
4s3d
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Nb=1s22s22p63s23p63d104s24p64d45s1.
1s
2s2p
3s3p
4s
5s4p
3d
4d
I=1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5.
1s
2s2p
3s3p
4s
5s4p
5p
3d
4d
� 5gusci. Sottoguscio2s=2e–; sottoguscio4p=6e–; sottoguscio3d=10e–; sottoguscio5s=1e–.
�A Z=9;fluoro. B Z=24;cromo. C Z=32;germanio.
� P=1s22s22p63s23p3.
1s
2s2p
3s3p
As=1s22s22p63s23p63d104s24p3.
1s
2s2p
3s3p
4s
4p
3d
Sb=1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p3.
1s
2s2p
3s3p
4s
5s4p
5p
3d
4d
Tuttietreglielementipresentanolostessonumerodielettronidivalenza,suddivisiconmedesimamodalitàneirispettivisottoguscisep.Questofattoconcordaconl’appartenen-zadeitreelementiallostessogruppo.
�A Sì. B Sì. C Sì. D No;ilnumeroquanticoprincipale,anche
se in teoria può assumere tutti i valorirappresentati da numeri interi naturali,neifattinonassumevaloresuperiorea7.
E No;gliorbitali4dospitanoalmassimo10elettroni.
F Sì. G No;alprimolivellodienergiaèpresente
solol’orbitaleditipos. H Sì.
�A Statoeccitato;cripto(Kr). B Statofondamentale;ittrio(Y). C Statofondamentale;germanio(Ge). D Statofondamentale;cloro(Cl). E Statoeccitato;zinco(Zn). F Statofondamentale;litio(Li).
� 6elettroni.
�Al3+=1s22s22p6. Te2–=1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6. Cl–=1s22s22p63s23p6. Ba2+=1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6.
�D;sitrattadelsilicio(Si).
Capitolo 1 - La struttura dell’atomo
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Capitolo 2Struttura elettronicae proprietà periodiche
PROVA DA SOLO
1 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2;5s25p2.
2 1s22s22p63s23p4;3s23p4.
QUESITI
1 Lo studente deve brevemente illustrare ilcriterio di ordinamento, basato sul pesoatomico,sceltodaMendeleev,mettendoloaconfrontoconilmodernoordinamentosullabasedelnumeroatomico.MoltopositivaunaeventualedigressionesulperchéMendeleevnon poteva utilizzare il numero atomicocomecriterioordinativoesulledifferenzeesomiglianzecheiduediversicritericompor-tano. Da valutare positivamente riferimen-tistoriciricavabilianchedallaletturadellaschedan°6«Versolecompetenze-Thedeve-lopmentofthePeriodicTable».
2 Il quesito richiede che si illustri il legametra l’organizzazione del Sistema periodico eil modello atomico a orbitali, in particolareevidenziandolarelazionetravaloriassuntidalnumeroquanticoprincipaleeperiodi.Èinoltre importante che lo studente illustricomeleregolediordinamentodegliorbitalicomportino una configurazione del gusciodivalenzacheècomuneatuttiglielementidellostessogruppo.
3 Il quesito richiede che si illustri il legametra l’organizzazione del Sistema periodico eil modello atomico a orbitali, in particolareevidenziandolarelazionetrailriempimentoelettronicodegliorbitali,gliorbitalicheco-stituisconoilgusciodivalenzaelasuddivi-sioneinblocchi.Lostudentedeverisponderecheglielementidellostessobloccopresenta-no tipologie analoghe di orbitali nel gusciodivalenza.
4 La domanda chiede una digressione foca-lizzata su tutti gli aspetti legati alla teoriaquantistica che si possono ritrovare nel Si-stemaperiodico.Èimportante,perraggiun-
gere una valutazione pienamente positiva,chelostudenteaffrontil’argomentoinmodopiùapprofonditodiquantogiàespressonel-lerisposteaiquesiti2e3,integrandoilqua-drocomplessivoconl’analisidell’andamentodelleproprietàperiodiche.Inparticolareoc-corre fare riferimento alla discretizzazionedeivaloridell’energiadiionizzazione.
5 Lostudentedevechiarireilruolodeglielet-tronidispostinelguscioatomicopiùesterno,spiegando come il loro numero trovi corri-spondenzanelgruppodiappartenenza.
6 Lo studente deve illustrare l’andamento diraggioevolumeatomicolungounperiodoeungruppo,spiegandoneilmotivointermi-nidiattrazionenucleareprotoni-elettroni.Èimportantechedallaspiegazioneemergalaperiodicitàdiquesteduegrandezze.
7 Ilquesitochiededidescrivere lavariazionedivolumeassociataallaperditaoallaacqui-sizione di uno o più elettroni. Lo studentedeve spiegare il fenomeno in termini di at-trazionenucleareprotoni-elettroni.
8 Lostudentedeveillustrarel’andamentodell’e-nergiadiprimaionizzazionelungounperio-doelungoungruppo,spiegandoneilmotivointerminidiattrazionenucleareprotoni-elet-troniedivolumeatomico.Èimportantechedallaspiegazioneemergalaperiodicitàdellagrandezza. Da valutare positivamente unaripresadelleconoscenzeacquisitenelprimocapitolocircalavariazionediscretadeivalo-ridienergiadiionizzazione,adimostrazionedelladistribuzioneordinatadeglielettroniinorbitalienergeticamentedistinti.
9 Lostudentedevefornireunadefinizionecor-rettaedesaustivadellagrandezzaeillustra-re l’andamento dell’elettronegatività lungounperiodoelungoungruppo.Èapprezzabileilraffrontotral’andamentodell’elettronega-tività e il comportamento delle altre gran-dezzeperiodiche.
⓾ La domanda chiede che lo studente spieghil’andamentodell’elettronegativitàsullabasedell’energia di ionizzazione e della affinitàelettronica. Da valutare positivamente il ri-corsoalleconoscenzeteorichepergiustifica-reilcomportamentodeivarielementi,comel’elevataelettronegativitàdeglialogeniedelfluoroinparticolareocomelascarsareattivi-tàdeigasnobili.
Capitolo 2 - Struttura elettronica e proprietà periodiche
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⓫ Lostudentedeveillustrarecomel’andamen-todelleproprietàperiodichesiaingradodifarci prevedere il comportamento chimicocomplessivodiunatomo,valeadire lasuatendenza generale ad acquisire o a cedereelettronidivalenza.Èimportantechenellarispostasiesplicitinoleconnessioniteorichechepermettono,apartiredalleregolediri-empimentodegliorbitali,dideterminarelaconfigurazioneelettronicadivalenza,dacuidiscende la posizione dell’elemento nel Si-stemaperiodicoedacuiconsegue ilvaloredelle proprietà periodiche e quindi il com-portamento metallico o non-metallico. Per-chélavalutazionesiapienamentepositivaèinoltre necessario che lo studente definiscalediversecategoriedielementi,metalli,se-mimetalli,non-metalli,eindichilaloropo-sizionenelSistemaperiodico.
⓬ Lostudentedeveriassumereifattoricheri-tienefondamentalinelladeterminazionedelcomportamento chimico di un elemento; inparticolareèimportantechenominiglielet-troni di valenza e il guscio elettronico piùesterno. Da questi due aspetti discendonol’appartenenza a un determinato gruppo eperiodoe ivaloridelleproprietàperiodiche.Lavalenza,determinatadalnumeroatomicoe dal riempimento di gusci e sottogusci se-condoregoleprecise,èquindiilfattoredacuiinultimaanalisidipendonotuttiglialtri.
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭C ⓮D ⓯D⓰D ⓱A ⓲D⓳C ⓴A ㉑C㉒B ㉓B ㉔C㉕D ㉖A ㉗A㉘B ㉙C ㉚B㉛A ㉜D
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
㉝A metallo; B non-metallo; C metallo; D non-metallo.
㉞Sodio(Na) sCloro(Cl) pRutenio(Ru) dOro(Au) dGallio(Ga) pUranio(U) fGadolinio(Gd) f
㉟ Hanno incomuneil fattodiavere ilgusciodivalenzacompleto,perlapresenzadiottoelettroniesterni.Sitrattadicompostigasso-sichimicamenteinerti,inaccordoconvaloridi elettronegatività sostanzialmente nulli.Difattononpartecipanoallaformazionedicomposti.
㊱ Ciascunbloccosidifferenziadaglialtriperiltipodiorbitalichevengonooccupatinelgu-sciodivalenza.Nelbloccosglielementihan-noglielettronidivalenzadispostisoloinor-bitalis;esempioNa,Ca,Cs,Ba.Nelbloccopvengonooccupatidaglielettronidivalenzaorbitalisep;esempioS,P,O,Cl.Nelbloccodglielettronidivalenzavannoariempireor-bitalides;esempioFe,Zn,Au,W.
㊲ Glielementidiunperiodosonoaccomuna-tidal fattodiaverenelgusciodivalenza ilmedesimo livello energetico, rappresentatodalnumeroquanticoprincipale.Litioeazo-toappartengonoal2°periodoinquantoglielettronidivalenzahannon=2;calcioese-lenioappartengonoal4° periodo in quantoglielettronidivalenzahannon=4.
Li=1s22s1. N=1s22s22p3. Ca=1s22s22p63s23p64s2. Se=1s22s22p63s23p63d104s24p4.
㊳ Br=4s24p5;bloccop; Cr=3d54s1;bloccod; P=3s23p3;bloccop; Cs=6s1;bloccos; Cl=3s23p5;bloccop; Zn=3d104s2;bloccod; Te=5s25p4;bloccop; Al=3s23p1;bloccop; Mg=3s2;bloccos.
Capitolo 2 - Struttura elettronica e proprietà periodiche
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㊴ Al=3s23p1; Co=3d74s2; Rb=5s1; P=3s23p3; Kr=4s24p6; He=1s2.
㊵ V=3d34s2; Ta=5d36s2; Be=2s2; C=2s22p2; Pb=6s26p2; S=3s23p4; F=2s22p5; I=5s25p5.
Proprietàchimichesimilisihannonegliele-menticheappartengonoallostessogruppoechepresentanopertantolastessaconfigura-zioneelettronicaesterna:VeTa;CePb;FeI.
㊶ 2s22p3=periodo2,gruppo15; 3d34s2=periodo4,gruppo5; 3s23p5=periodo3,gruppo17; 4d105s25p5=periodo5,gruppo17; 3d84s2=periodo4,gruppo10.
Hanno proprietà chimiche simili i due ele-mentidelgruppo17.
㊷ Rb,K,Ca,Fe,Ni,Sn,B,P,H,C,Br,O,F.
㊸ Il fosforo è l’elemento con le dimensionimaggiorieconminoreenergiadiionizzazio-ne,mentreilcloroèl’elementopiùelettrone-gativo.
㊹A metallo. B non-metallo. C l’elementoB. D l’elementoB.
㊺A Fe–3e–→Fe3+; B Cl+1e–→Cl–; C O+2e–→O2–; D K–1e–→K+.
㊻ N;Se;Ca;Zn.
㊼ Fe;Be;Ge;Ra;At.
㊽ Br;Ca2+;O;Cu+. L’ossigeno è l’elemento con raggio atomico
minore di tutti, poiché appartiene al 2° pe-riodomentreglialtrisonodel4°periodo.
㊾A Vero; il sottoguscio2p ha meno energiadel sottoguscio 3p e il suo riempimentostabilizzamaggiormentel’atomo.
B Falso;l’affinitàelettronicaèdeterminatasuatomineutriallostatogassoso.
C Vero;presentaunvaloredienergiadipri-maionizzazionemoltoelevatopoichéhariempitoilsuogusciodivalenza,cosacheconferisceunafortestabilità.
D Falso; i gas nobili, avendo completato ilguscio di valenza, presentano valori diprima ionizzazione maggiori, poiché ilcompletamento del guscio di valenzaconferisceunafortestabilità.
E Falso; gli elettroni di valenza del calciooccupano un guscio più lontano dal nu-cleorispettoalmagnesio.Èquindipiùfa-cileliberareilsecondoelettronedelcalciorispettoaquellodelmagnesio.
Capitolo 2 - Struttura elettronica e proprietà periodiche
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Capitolo 3Legame chimico
PROVA DA SOLO
1 Dipolo indotto-dipolo indotto (forza di Lon-don);legameidrogeno;legameidrogeno.
2 P–H:no;Si–N:sì(Siδ +;Nδ –);C–O:sì(Cδ +;Oδ –).
QUESITI
1 La domanda chiede che lo studente analiz-ziipossibilimotivicheportanounatomoainteragireconunaltroatomodandoorigineaunlegame.Ènecessariochenellarispostasifacciaunchiaroriferimentoalconcettodilegame come compartecipazione degli elet-troni del solo guscio di valenza. Si richiedeinoltre di discutere l’ipotesi di Lewis secon-do cui il legame si produce per la necessitàdi completare il guscio di valenza (regoladell’ottetto), così da aumentare la stabilitàdella configurazione. Una valutazione pie-namente positiva richiede che lo studentediscutaalcunidatisperimentalicomelare-attivitàchimicadeigasnobili.
2 La domanda chiede di descrivere i diversilegamicovalentisullabasedelladifferenzadi elettronegatività degli elementi coinvol-ti.Perunavalutazionepositivaènecessariochesidescrivacomeladifferenzadielettro-negativitàcomportiunadiversaformadellanubeelettronicaattornoainucleiequindilapossibilitàdidareorigineamolecoleapolario polari. Devonoessere riportati i rispettivivaloridiriferimentodiΔE.Lostudentedeveinoltre discutere il diverso comportamentotramolecoleapolariepolariinterminidiso-lubilitàedipossibilitàdidareorigineadif-ferentitipologiedilegamiintermolecolari.
3 È da ritenersi corretta la risposta che de-scrive il legame ionicocome legamebasatonon sulla compartecipazione elettronica,ma sull’attrazione elettrostatica tra carichedi segno opposto. Sulla base di questa pre-messa lo studente potrà discutere circa laformazione di molecole o di aggregati ioni-ci.Ènecessariochesifacciariferimentoallafortedifferenzadielettronegativitàtraidue
elementicomecausadellaformazionedellecariche, riportando il valore di riferimentodelΔE.Unavalutazionepienamentepositi-vapotràesseredeterminatadauneventua-le approfondimento circa le caratteristichechimico-fisiche dei composti ionici che sivengonoacreare.
4 L’esposizione della teoria del legame di va-lenza deve comprendere le motivazioni chehanno spinto Pauling a una diversa inter-pretazione, le differenze tra i legami sigmae pi greco in termini disovrapposizione or-bitalicaedienergiaestabilitàcomplessiva.Unavalutazionepienamentepositivarichie-dechelostudenteillustriconl’ausiliodidi-segniladiversasovrapposizionetraorbitalidi legame, riportando differenti possibilicombinazioni(orbitalesconorbitales,orbi-talesconorbitalepx,orbitalesconorbitalepxepy,orbitalepxconorbitalepx,orbitalepyconorbitalepy,ecc.), scegliendo inmodooppor-tunoglielementidelSistemaperiodico.
5 È necessario che nel fornire la definizionedi legame dativo lo studente faccia chiaroriferimento alle condizioni che permettonoil formarsi di tale legame. La risposta è daconsiderarsipositivasolosealladefinizionedilegamedativosiaccompagnanoesempidimolecoleincuitalelegamesirealizza.Lostu-dentedeveriportarelaformuladistrutturasecondo la notazione di Lewis degli esempiscelti,posizionandocorrettamenteillegamedativo.
6 Lostudentedeveillustrarelanaturadellega-memetallico,sviluppandogliaspettiteoriciche stanno alla base della sua formazione.È importante,perunavalutazionepositiva,chesicolleghiiltipodilegamealcomporta-mentomacroscopicochimico-fisicodeicom-postimetallici.
7 Sichiedeunadescrizionedei legamisecon-dari,specificando,divoltainvolta,l’energiadilegameequindilaforzadell’interazione.Èimportantechelostudentemotivicorretta-mentel’associazionetrailtipodiinterazioneelastabilitàchequestacomporta.Unavalu-tazionepienamentepositivarichiedechesiriportinoopportuniesempiperciascuntipodiinterazione.
8 Si richiede la definizione della interazioneione-dipolo, specificando le condizioni ne-cessarieperchétaleinterazionesirealizzi.È
Capitolo 3 - Legame chimico
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necessariochelarispostacomprendaesem-piincuisiriscontraquestolegame.
9 Lostudentedeveillustrarelecondizionichepermettonolarealizzazionedellegameidro-genoechiarire leconseguenzemacroscopi-chesulleproprietàchimico-fisichedetermi-natenelcomposto.Unavalutazionepositivarichiedeopportuniesempi,comequelliillu-strati in figura 3.31, o riferimenti all’impor-tanzadellegameidrogenoinbiologia(DNA,proteine).Unavalutazionepienamenteposi-tivarichiedeladescrizionedellegameancheattraverso l’ausilio di disegni che illustrinoilreticolospazialeelastrutturatetraedricadell’acqua,o la riproposizionedelgrafico infigura3.31.
⓾ Lo studente deve fornire nella risposta unadefinizione di energia di legame e spiega-re l’importanza di questa grandezza nelladeterminazione della stabilità del legame.Deve inoltre correlare il valore dell’energiaconilvaloredelraggioatomico,motivandola relazione di proporzionalità inversa esi-stente.È importanteche lostudente riportiesempichesupportinoladiscussione.
⓫ La domanda chiede che si chiarisca se tradue atomi dello stesso elemento sia possi-bile che si stabiliscano legami con energiadifferente. Perché la risposta sia corretta ènecessariochelostudentefacciariferimentoall’energia dei legami singoli, doppi e triplichepossonoistaurarsitradueatomiuguali,motivandoledifferenze.Ènecessariochecisiaunchiaroriferimentoallateoriadellega-medivalenza.
⓬ La domanda richiede che si discuta in par-ticolare della relazione tra energia di lega-me, numero di legami e lunghezza di lega-me.Ènecessariochelostudenteargomentiproducendoopportuniesempieriportandodati quantitativi tra quelli presentati nellatabella3.3.
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭C ⓮D ⓯D ⓰D
⓱C ⓲B ⓳C ⓴B
㉑A ㉒A ㉓D ㉔B㉕B ㉖D ㉗C ㉘B
㉙B ㉚A ㉛D ㉜C
㉝D ㉞A ㉟C ㊱B㊲C ㊳C ㊴A ㊵D㊶C ㊷B ㊸C ㊹D
㊺D ㊻A ㊼C ㊽C㊾A ㊿C �A �D
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
�A Azoto;•••N• •.
B Cloro;••••Cl•••.
C Indio;• •In•.
D Potassio;K•.
�A ••••O• •;6;2.
B • •Ga•;3;3.
C •Be•;2;2.
D ••••Br• ••;7;1.
E •Ni•;2;2.
F Rb•;1;1.
G ••••S• •;6;2.
H •Zr•;2;2.
I •••Pb•;4;4.
� La molecola di azoto mostra una stabilitàmaggiorediquelladelcloroacausadeltri-plo legame che la caratterizza. Come risul-tatol’azotoèungaspocoreattivoalcontra-rio del cloro. Anche nel caso dell’ossigenola più elevata energia di legame rispettoalfluoroèdeterminatadaldoppiolegame,che conferisce una stabilità maggiore allamolecola.Lareattivitàaumentaviaviacheaumentailgruppodiappartenenza,conunandamento che segue l’incremento dell’e-lettronegatività.
�A C—→O; B P—→Cl; C B—→O; D B—→F.
�E KH,covalenteeteropolare; B LiH,covalenteeteropolare; D HCl,covalenteeteropolare; C HBr,covalenteeteropolare; A H2,covalenteomopolare.
Capitolo 3 - Legame chimico
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�A 3legamicovalentiσ.
H HN
H B 4legamicovalentiσ,2legamidativi.
S
O
O
OO HH
C 3 legamicovalentiσ,1 legamecovalenteπ,1legamedativo.
N
O
OOH
D 2legamiionici,2legamicovalentiσ.
OH O HCa
E 4legamicovalentiσ,2legamicovalentiπ.
Fe OOFeO
F 5legamicovalentiσ,1legamecovalenteπ. O
C OO HH
G 2legamicovalentiσ,2legamidativi.
Cl
O
OOH
�A 6legamiσcovalentieteropolari,1dativo.
P
O
O
OO HH
H B 2legamiσcovalentieteropolari. Mg HH C 1legameionico. Na F
D 3legamiσcovalentieteropolari. Al
Cl
ClCl
Capitolo 3 - Legame chimico
E 2legamiσcovalentiomopolari.
HSH
F4legamiσ,2legamiπ,covalentieteropolari.
Al OOAlO
G 6legamiσcovalentieteropolari. Ga
O
OO HH
H
� Sonopresenti4legami.Noncisonodoppiotripli legami. Ilcarbonioutilizza i4orbitaliibridisp3, l’idrogeno ilsuoorbitale1s, il clo-roilsuoorbitale3pcontenenteunelettronespaiato.
C
Cl
H
ClCl
�A C—O;C—→OeC—→Cl; B P—N;P—HeP—→N; C B—Cl;B—HeB—→Cl.
�
Ener
gia
σs
σ*s
2s 2s
Ordinedilegame=1;lamolecolaèstabile.
�
Ener
gia
σs
σ*s
2s 2s
2p
σx
2pπ *y π *z
πy πz
σ *x
Ne2.Ordinedilegame=(8–8)/2=0. La molecola è instabile perché ha ordine di
legame=0.
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� [4,8·10–20J].
� H2;H2O;NH3;CO2.
� KCl:legameione-dipolo; MgO:legameione-dipolo; OF2:interazionedipolo-dipolo; HCl:interazionedipolo-dipolo; BH3:interazionedipolo-dipoloindotto; CO2:interazionedipolo-dipoloindotto; NH3:legameidrogeno.
� HFpuòformarelegamiidrogenoadifferen-zadiHI.
� HF,perchéingradodiformarelegamiidro-geno.
� Le forze di London si producono a seguitodella formazione in una molecola di dipoliistantaneichegeneranodipoliindottinellemolecolevicine.Sitrattadiinterazionidebo-lideltipodipoloindotto-dipoloindotto,tipi-che di molecole apolari gassose come moltielementibiatomici.Leinterazionidipolo-di-polo,invece,siproduconotramolecoleincuisonogiàpresentidipolistabili.
�
Punt
o di
ebo
llizi
one
(°C) 0
–50
–100
–150
–200CH4
SiH4
GeH4SnH4
L'aumentodelpuntodiebollizione,daCH4aSiH4,aGeH4,aSnH4,èdatodall’incrementodel numero atomico e del peso molecolare(vedifigura3.31). Ilmaggiornumerodielet-troni determina un aumento delle forze diLondonacausadellamaggiorepossibilitàdipolarizzazione.
Dal momento che l’idrogeno non è legato aelementifortementeelettronegativi,inque-ste quattro molecole non si assiste alla for-mazionedilegamiidrogeno.
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Capitolo 4 - Forma delle molecole e proprietà delle sostanze
Capitolo 4Forma delle molecolee proprietà delle sostanze
PROVA DA SOLO
1 Geometrialineare;formalineare.
2 Geometriatetraedrica;formatetraedrica.
3 Il legame C–H presenta una differenza dielettronegatività molto bassa (0,35). Inoltre,la geometria di tipo tetraedrico, la formatetraedricaegliatomiperifericiugualiper-mettono di mantenere la simmetria tra lepurdebolissimecariche.Ilmetanoèquindiunamolecolaapolare.
4 Nella molecola CHCl3 la simmetria geome-trica data dalla forma tetraedrica non èmantenuta a causa della presenza di atomiperifericidiversi.Infattiitreatomidicloro,grazieallapiùforteelettronegatività,rendo-no l’idrogeno parzialmente positivo, deter-minandounaasimmetriadicaricheelettri-che.Ilflussovienequindideviato,sepostoinprossimitàdiunabacchettaelettrizzata.
5 (a)sì,miscibilitàcompleta;(b)no;(c)sì,mi-scibilitàcompleta.
QUESITI
1 Larispostadevecomprendereunasemplicedefinizione di angolo di legame, con indi-cazione della unità di misura. Da valutarepositivamente se nella risposta lo studentesottolineal’importanzadiquestoparametromolecolare per la definizione della geome-triadellamolecola.
2 La domanda richiede una riflessione sulleconseguenze delle diverse possibili disposi-zionispazialidegliatomicheformanolemo-lecole sulle proprietà chimico-fisiche. È ne-cessariochelostudentefacciariferimentoalfattochelapolaritàdellamolecoladipendenonsolodalladifferenzadielettronegativitàtraglielementi,maanchedallaformadellamolecola. Molto positiva anche la conside-razione su come le forze intermolecolari, ingrado di determinare le proprietà chimico-
fisiche di un composto, siano spesso legateallaformadellemolecole.
3 Sirichiedeunadiscussionesugliaspetticheinfluenzano la geometria di una molecola.È necessario che nella risposta si faccia unchiaroriferimentoallalunghezzaealnume-rodeilegami,all’angolodilegame,allapre-senzadicoppieelettronichenoncondiviseequindialleforzedirepulsionecheessegene-rano.Èimportantechelostudentechiariscacome la geometria dipenda principalmentedalnumerototaledicoppieelettronichenelgusciodivalenza,mentrelaformaeffettiva-menteassuntaè influenzatadalnumerodicoppie di legame e di non legame e quindidagli effetti finali delle forze di repulsionedeterminatedaquesteultimecoppie.
4 Ladomandarichiedeunadefinizionedigeo-metriamolecolareeunadescrizionesinteti-cadellateoriaVSEPR.Ènecessariochenellarispostasiachiaroilriferimentoallapresen-zadicoppiedilegameedinonlegame,agliorbitalidivalenzaeacomeleforzedirepul-sione siano influenzate dal numero e tipodi legamiedaltipodicoppiaelettronicaingioco,dilegameodinonlegame.Perunava-lutazione pienamente positiva è necessariochelostudenteillustriesempidicompostidicuiriportilaformuladistrutturaeindichilageometria, l’angolo di legame, la eventualepresenzadicoppiedinonlegame.
5 La domanda richiede che lo studente ripor-tispecificiesempiincui,aparitàdigeome-triamolecolare,laformarealmenteassuntadalla molecola si differenzia a causa delladiversa presenza di coppie di non legame.Perciascunesempiodevonoessereriportatila struttura di Lewis e l’angolo di legame edeveesseredichiaratalaformafinaleassun-tadallamolecola.
6 Ladomandachiedeunadefinizionediorbi-tale ibrido. Una valutazione positiva com-porta il risalto attribuito dallo studente alfattochegliorbitaliibridisonoisoenergeticie che l’ibridazione produce un incrementodel numero di singoletti e quindi un mag-giornumerodilegamicovalenticheconfe-riscono stabilità alla molecola. La rispostadeveinoltrecontenereunchiaroriferimen-toacomeilnumerodiorbitali ibridideter-mini la geometria della molecola (vedi ta-bella4.2).
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Capitolo 4 - Forma delle molecole e proprietà delle sostanze
7 La risposta deve necessariamente compren-dere, accanto a una spiegazione scritta, uncontributo illustrato per le tre tipologie diibridazione. Occorre fare riferimento allaconvenzionegraficaconfrecceequadratini,utilizzata per rappresentare il riempimentodegliorbitali,perdimostrarecomesiforma-no gli orbitali ibridi e in quale numero, evi-denziando gli orbitali di partenza coinvolti.Nella scelta esplicativa lo studente può fareriferimentoagliesempiriportatiinfigura4.5.
8 La domanda chiede che si dia una defini-zione del fenomeno di risonanza. È impor-tante che lo studente faccia presente, conopportuni esempi, come la rappresentazio-ne di Lewis non sempre riesca a riprodurrein modo esaustivo la reale condizione dellamolecola. È necessario che nella risposta sievidenzicomelarisonanzanonsiaunfeno-menorealeinsé,maunartificioperrappre-sentareladelocalizzazioneelettronica.
9 La risposta deve contenere un chiaro rife-rimento al concetto di ibrido di risonanzaedevedefinireiltermineformula limite, ri-portando alcune rappresentazioni di Lewisesemplificative.Sempreattraversolapropo-sizionediesempiillustrati,lostudentedevespiegare il motivo della delocalizzazioneelettronicaeinchemodolediverseformuleconcorrono alla stabilità complessiva dell’i-brido,specificandoqualiaspettiinfluisconosullastabilitàdiunaformulalimite(assenzadi dipoli, eventuale carica associata all’ele-mentopiùelettronegativo,ecc.).
⓾ Lostudentedeveillustrareinqualecontestoèpossibilecheunatomoeffettuipiùlegamidiquellinecessarialraggiungimentodell’ot-tettodivalenza,chiarendoilvantaggiochene consegue in termini di stabilità energe-tica. Perché la risposta sia valutata positi-vamente deve emergere il contributo degliorbitalidedevonoesserepresentatiiconcet-ti di ipervalenza e di elettron-deficienza, iltuttocorredatodaopportuniesempi.Dava-lutare in modo pienamente positivo ancheunaeventualeriflessionesullegamedativocomeartificioteoricoperrisolverestrutturediipervalenza.
⓫ Ladomandachiedechevengamessainevi-denza la polarità attraverso la miscibilità elapossibilitàdiformaresoluzioni.Ènecessa-rioinoltreunriferimentoacomeladifferen-
teforma,determinatadalnumerodiatomiedallecoppiedinonlegameeventualmentepresenti, possa annullare o amplificare lapresenzadidipolimolecolariestabilirecosìilcomportamentomacroscopicodelcompo-sto.Lostudentedevepoiproporreunmeto-dosperimentaleperladeterminazionedellapolaritàdiunamolecola.Perchélapropostasia valida devono essere specificati il tipodi solvente, la strumentazione utilizzata, ilcomportamentoattesoel’interpretazionedadarealcomportamentoosservato.
⓬ Ladomandarichiedechelostudentechiari-scailruolodeilegamisecondaridipolo-dipo-loindotto,dipoloindotto–dipoloindottoedeilegami idrogeno nell’influenzare la diversasolubilitàdeicomposti,ioniciomolecolari.Ènecessariochedallarispostaemergailruolodei legami secondari nello stabilire relazio-nitrasolutoesolventechedeterminanounabbassamento dell’energia complessiva delsistemaequindilaformazionedellasoluzio-ne.Lostudentedeveillustrareancheilruolodeilegamisecondarinelcasodiunsolutoso-lidoinunsolventeliquido.Unavalutazionepienamente positiva deve prevedere oppor-tuniesempiperchiarireiconcettiesposti.
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭C ⓮B ⓯B ⓰D⓱D ⓲A ⓳C ⓴A㉑D ㉒A ㉓D ㉔D㉕C ㉖C ㉗A ㉘C㉙C ㉚C ㉛C ㉜A㉝D ㉞D ㉟A ㊱C㊲C ㊳D ㊴C ㊵B㊶C ㊷A ㊸A ㊹B㊺B ㊻D ㊼D ㊽C㊾A ㊿C �D �C
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
�A Formapiramidaletriangolare;107,3°. B Formatetraedrica;109,5°. C Formapiegata;104,5°. D Formatriangolareplanare;120°.
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�A Geometriatetraedrica.
H
P
O
HO
HOO
B Geometriatetraedrica.
H
AsH H
C Geometriatriangolareplanare.
Al
Cl
Cl
Cl
D Geometriatetraedrica.
H
NH H
�A Geometriatetraedrica,formapiramidaletriangolare.Peresempio:
H
PH H
B Geometria triangolare planare, formapiegata.Peresempio:
NO O H
C Geometria tetraedrica, forma tetraedrica.Peresempio:
C
H
H
HH
�A Geometriatetraedrica,formapiramidaletriangolare.
CCl
ClCl
B Geometriatetraedrica,formatetraedrica.
H
NH H
H+
Capitolo 4 - Forma delle molecole e proprietà delle sostanze
C Geometriatetraedrica,formatetraedrica.
H
BH H
H–
D Geometriatetraedrica,formapiegata.
OH H
�A4;geometriaottaedrica,formaplanarequadrata.
B6;geometriaeformalineare.
C1;geometriatriangolareplanare,formapiegata.
D3;geometriaeformatetraedrica.
E2;geometriaeformabipiramidaletriangolare.
F5;geometriatetraedrica,formapirami-daletriangolare.
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Capitolo 4 - Forma delle molecole e proprietà delle sostanze
�
Lineare Triangolareplanare Tetraedrica Bipiramidale
triangolare
numerodiorbitaliatomicicombinati
unosunop
unosduep
unostrep
unostrep
unod
numerodiorbitaliibridiformati duesp tresp2 quattrosp3 cinquesp3d
numerodiorbitalinonibridatirimanenti duep unop nessuno quattrod
angolodilegame 180° 120° 109,5° 120°e90°
� sp:CO2,BeH2; sp2:BH3,CH2O,BHCl2; sp3:CH2Cl2,CCl4,CHCl3,CH3Cl.
� sp:formalineare; sp2:formatriangolareplanare; sp3:formatetraedrica.
�AGeometriatetraedrica,formatetraedricaopiramidaletriangolare.
P
O
HOH
POHOH HO
OH BGeometriatetraedrica,formapiegata. O
Cl Cl
CGeometriatetraedrica,formatetraedri-ca,espansionedell’ottetto.
Cl
OH
O
O O
DGeometrialineare,ibridazionesp. CH N
EGeometriatriangolareplanare,formatriangolareplanare,ibridazionesp2,
risonanza. O
SO O
O
SO O
O
SO O
O
SO O
FGeometrialineare,formalineare, ibridazionesp. C SS
GGeometriatetraedrica,formatetraedrica,ibridazionesp3.
C
H
HHH
HGeometriatetraedrica,formapiramidaletriangolare,ibridazionesp3.
H
NH H
� Perché le repulsioni esercitate dai doppiettielettronicidinonlegamepossonofarvaria-rel’angolodilegame.
� Perchél’atomodizolfohaunacoppiadielet-tronidinonlegamecheesercitaunarepul-sionemaggiorerispettoaunacoppiaelettro-nicadilegame.
� BBr3:ibridazionedelborosp2; CO2:ibridazionedelcarboniosp; CH2Cl2:ibridazionedelcarboniosp3; BeCl2:ibridazionedelberilliosp.
� 104,5°;sp3;formapiegata;circa90°.
� sp=geometrialineare,sp2=geometriatrian-golareplanare,sp3=geometriatetraedrica.
� La prima formula limite, dal momento chenoncomportaseparazionedicariche,contri-buiscemaggiormenteall’ibridodirisonanza.Tra le altre due formule limite contribuiscemaggiormente quella in cui la carica nega-
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Capitolo 4 - Forma delle molecole e proprietà delle sostanze
tiva è sull’atomo più elettronegativo, l’ossi-geno,elacaricapositivaèsull’atomomenoelettronegativo,ilcarbonio.
� 1=sp2;2=sp;3=sp;4=sp3;5=sp2.
�
OO O O O
O
SO O O O
S
� La risonanza permette la delocalizzazionedellacaricanegativaineccessosuitreatomidiossigenoequindiconferisceunamaggio-restabilitàcomplessivaallamolecola.
O
NO O
O
NO O
O
NO O
�No, la risonanza è conseguenza di una delo-calizzazione elettronica e la sua formazioneèevidenziatadallalunghezzadeilegami,cherisulta intermedia tra quella di un legamedoppiootriploequelladiunlegamesingolo.Ladelocalizzazionesirealizzaattraversolafor-mazione di un insieme combinato di orbitaliatomici, che danno origine a strutture limitedifferentiperlaposizionedeidoppiotriplile-gami.L’omogeneadistribuzionedeglielettroninellamolecolagarantiscemaggiorestabilità.
�A Apolare. B Apolare. C Polare;nellamolecolaClFèpresenteuna
caricanegativaparzialeincorrisponden-zadell’atomodifluoro.
D Polare.
�A Apolare. B Polare. C Apolare. D Apolare. E Apolare. F Polare. G Polare. H Apolare.
�A Apolare.Geometrialinearechepermetteuna distribuzione simmetrica delle cari-che.IduedipolirelativiailegamiC––Osibilanciano, determinando complessiva-mentelaapolaritàdellamolecola.
CO O
B Apolare. Il legame tra carbonio e bromoè di tipo covalente quasi omopolare. Lastrutturatetraedricaèsimmetricaepuòdareoriginesoloadipoliistantanei,per-mettendo di stabilire soltanto deboli le-gamisecondari.
Br
C
BrBrBr
C Polare. La molecola ha geometria tetrae-drica con forma piramidale triangolare.Sonopresentilegamicovalentipolariicuimomentipolarinonsiannullanoacausadellapresenzadiundoppiettononcondi-viso.Lamolecolaèmoderatamentepolare.
F
NF F
D Polare.Ilcompostoècaratterizzatodale-gamicovalentipolariedaduedoppiettinon condivisi. Oltre che dal tipo di lega-mi, la polarità di una molecola dipendeanchedallageometria,cheinquestocasoètetraedrica,edallaforma,cheèpiegata,percuiiduedipolirelativiaiduelegamiS–Hnonsiannullano.
S
H H
�NelcasodelCCl4sihaunadistribuzionesim-metricadeidipoli,cherendelamolecolanelcomplessoapolare.InCHCl3lastessageome-tria tetraedrica non riesce a garantire unasimmetriadeidipoli.Inparticolare,l’idroge-noassumecaricapositivaalcontrariodegliatomidicloro,cheassumonocaricanegati-va.Lamolecolaèpolare.
C
H
ClClCl
δ–
δ–
δ–δ+
δ+
C
Cl
Cl ClCl
δ–
δ–δ+
δ–
δ–
� Sì.Particolariformedellamolecolapermetto-nodiequilibrareeventualidipolinelmomen-toincuiladistribuzionespazialedegliatomirisulta simmetrica. È il caso del diossido dicarbonio, i cui legami covalenti polari deter-
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Capitolo 4 - Forma delle molecole e proprietà delle sostanze
minano dipoli che si annullano per effettodellaformalineareassuntadallamolecola.
�Gliionichesiformanoaseguitodellasolu-bilizzazionedelsolidoionicononriesconoaunirsinuovamenteeacristallizzaredinuo-voperché:
–lemolecoledelsolventecircondanogliioniedevitanoilcontattodirettotraquesti;
– le molecole del solvente smorzano con ipropridipolileforzeattrattivetralecaricheelettricheopposte;
– la carica elettrica degli ioni è impegnatadai poli di segno opposto delle molecole disolventechecircondanociascunoione;
– la somma delle energie di legame ione-dipoloèsuperioreaquelladellegameionicooriginario.
�Nelcasodellasoluzionediunsolidoionicoinacquasihailprocessodidissociazione,valeadirelaseparazionedegliionichevengonocircondati dalle molecole d’acqua. L’acquaagiscesia impedendofisicamente laforma-zione del legame ionico sia neutralizzandolecaricheperl’interposizionedeiproprimo-mentidipolari.
Nel caso della dispersione, invece, la mole-colapolareinteragisceconl’acquaprincipal-mente attraverso legami secondari, come illegameidrogeno.L’energianecessariaarom-pere i legami idrogeno tra le molecole delcompostopolareè fornitadalla formazionedei legami idrogeno tra le molecole dell’ac-quaequelledelcompostopolare.
Capitolo 5 - Nomi e formule dei composti chimici
Capitolo 5Nomi e formuledei composti chimici
PROVA DA SOLO
1 +6.
2 +5.
3 Fluorurodiidrogeno;acidofluoridrico. Diidrossidodibario;idrossidodibario. Diossidodiselenio;anidrideseleniosa.
4 I2O7;MnO.
5 Triossocarbonato(IV)dicalcio; carbonatodicalcio. Bis(triossobromato)(V)dimagnesio; bromatodimagnesio. Fluorurodilitio.
6 Ba(NO3)2;LiClO2;K2O2;Fe2(CO3)3.
QUESITI
1 La domanda chiede che si specifichi il di-verso contenuto informativo rappresentatodalle tre modalità simboliche di rappresen-tazione di un composto. Perché la rispostasia completa e raggiunga una valutazionepositivaènecessariochelostudentespecifi-chichelaformulamolecolareesprimeilrap-portonumericotragliatomierappresentalarealecomposizionedelcomposto,mentrelaformulaminimaindicailrapportominimodinumeriinteriesistentetragliatomi.Infi-nelostudentedeveillustrareleinformazio-ni desumibili dalla formula di struttura interminidilegamiedigeometriaspaziale.Èopportunocheladiscussionesiasviluppataa partire da appropriati esempi. Da valuta-repositivamentechesifaccianotare,conilsupportodiesempi,lapossibilecoincidenzatraformulaminimaeformulamolecolare.
2 Larispostacorrettarichiedechelostudentediaunacorrettadefinizionedinumerodios-sidazioneedivalenza,riportandopoiledif-ferenzetraquestidueconcetti.Inparticolareènecessariochelostudentediscutailsignifi-catodelvalorenumericoedelsegno+oppu-re–cheloaccompagnaneln.o.,illustrandoil
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7 Larispostaèdaconsiderarsicompletasolosesiriportanotutteleclassidicompostibina-ripresentateneltesto:idruri,idracidi,ossidibasicieossidiacidi, salibinari.Vavalutatapositivamente una breve spiegazione perciascuna classe, con esempi di composti bi-nari.
8 La risposta è da considerarsi completa solosesiriportanotutteleclassidicompostiter-naripresentateneltesto:idrossidi,ossiacidi,sali ternari.Vavalutatapositivamenteunabreve spiegazione per ciascuna classe, conesempidicompostiternari.
9 Ladomandarichiedechesiriportinoeside-scrivanoleclassidicomposticaratterizzatedalla presenza di un metallo. È necessariochesifacciariferimentoaidruri,ossidibasi-ci,idrossidiesali(binari,ternariequaterna-ri)conopportuniesempi.
⓾ Ladomandarichiedechesiriportinoeside-scrivanoleclassidicomposticaratterizzatedallapresenzadiunnon-metallo.Ènecessa-riochesifacciariferimentoaidracidi,ossidiacidi,ossiacidi,sali(binari,ternariequater-nari)conopportuniesempi.
⓫ Lostudentedeveindicarecomecaratteristi-cadistintivadeisali lacontemporaneapre-senzadiunmetalloediunnon-metallo,inalcunicasiassociatiaossigenoedeventual-menteancheaidrogenoperdarerispettiva-mentesaliternariesaliquaternari.
⓬ Lostudentedevemostraredisaperecostrui-reunsaleapartiredall’ossiacidooidracidodi partenza, individuando nel meccanismodi sostituzione dell’idrogeno con elementimetallici lo schema generale di formazionedi un sale. È necessario che sia evidenziatocome, conoscendo il composto acido di par-tenza,siapossibileprevederequaliequantisalisipossonoformaresullabasedelnume-rodiatomidiidrogenopresenti.Èopportunocheladiscussionesiasupportataconoppor-tuniesempichiarificatori.
Capitolo 5 - Nomi e formule dei composti chimici
motivopercuilavalenzapuòassumeresolovaloripositivi.Ènecessariochesianoriporta-tiesempidicasi incuivalenzaenumerodiossidazione coincidono in valore assoluto ecasiincuiquestacoincidenzanonsiverifica.
3 Lostudentedeveriportareladefinizionedel-la regola dell’ottetto, spiegando che il com-pletamentodelguscioesternofaaumentarela stabilità dell’atomo. Inoltre si chiede chevengamostratoconalcuniesempicomegra-zieallaregoladell’ottettolacorrettascrittu-radellaformulamolecolarerisultifacilitata.A questo proposito è da considerarsi positi-vamenteunaspiegazionedelvaloredelnu-merodiossidazionediunelementoproprioalla luce della regola dell’ottetto, per esem-pioilvalore–1perglialogeni,ivalori–2,+4e+6perglielementidelgruppo16,ilvalore+1e+2deimetalli,rispettivamente,alcaliniealcalino-terrosi.
4 Sichiedediriassumereiltipodicalcoloconcuisiopera ilbilanciamentodelnumerodielettroni acquisiti o ceduti nella formazio-ne di un composto molecolare. Attraversoalcuni esempi lo studente deve dimostrarecomesiutilizzanoilnumerodiossidazioneeinumeriscrittialpedicediciascunelementopermantenerelaneutralitàcomplessivadel-lamolecola.Laregoladelladiagonaleèunaesemplificazioneconcuilostudentepuòaiu-tarsinelladiscussione.
5 Lostudentedeveriportareleregoleprincipa-liconlequalisiprocedealladeterminazionedelnumerodiossidazionedeglielementidiun composto molecolare. Perché la rispostaabbiaunavalutazionepositivaènecessarioche si faccia un chiaro riferimento a quan-toriportatonell’elencodel§5.4deltesto.Perunarispostacompletaènecessariochenelladiscussionesi facciariferimento inpartico-lareaipunti1,3,4,5e6dell’elenco.
6 Lostudentedevespecificareicriterigeneraliche sottostanno ai differenti sistemi di no-menclatura.Inparticolaresidevefareriferi-mentoalcalcolodelnumerodiossidazioneeallacodificadelsuovaloreattraversospecifi-cisuffissieprefissi,perilsistematradiziona-le,oalconteggiodegliatomipresenti,perlanomenclaturaIUPAC.Ladomandaèdacon-siderarsicompletasoloselostudenteriportaancheladicituradelnumerodiossidazioneprevistadallanotazionediStock.
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Capitolo 5 - Nomi e formule dei composti chimici
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭D ⓮A ⓯D ⓰B⓱D ⓲D ⓳C ⓴B㉑C ㉒D ㉓A ㉔A㉕D ㉖C ㉗B ㉘A㉙D ㉚D ㉛C ㉜D㉝A ㉞B ㉟C ㊱D㊲D ㊳C ㊴C ㊵C㊶C ㊷C ㊸C ㊹B㊺C ㊻C ㊼C ㊽B㊾B ㊿D �C �C�C �C �A
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
�A BinB2O3=+3. B SinH2SO3=+4. C CainCaO=+2. D CrinK2Cr2O7=+6. E MninKMnO4=+7. F SinK2SO4=+6. G NinN2O5=+5. H PinPH3=–3. I CinCO2=+4. J CinCH4=–4. K NinNH3=–3. L ClinCl2O7=+7. M FeinFeCl3=+3. N PinH3PO4=+5. O SrinSrCO3=+2. P PtinPtCl4=+4. Q MninNa2MnO4=+6. R PinPCl5=+5. S TiinTiBr4=+4. T SbinSb2O5=+5.
�A Cl:valenza=5,n.o.=+5; H:valenza=1,n.o.=+1; O:valenza=2,n.o.=–2. B N:valenza=3,n.o.=+3; O:valenza=2,n.o.=–2. C Fe:valenza=2,n.o.=+2; O:valenza=2,n.o.=–2. D Ca:valenza=2,n.o.=+2; S:valenza=2,n.o.=–2.
�A Cl=+7;O=–2. B Al=+3;O=–2. C Ag=+1;Cl=–1. D S=+6;O=–2. E N=+5;O=–2. F Mn=+7;O=–2. G Li=+1;H=–1. H Fe=+2;O=–2.
�A K=+1;N=+5;O=–2. B Mg=+2;S=+6;O=–2. C Ca=+2;S=+4;O=–2. D H=+1;C=+4;O=–2. E H=+1;P=+5;O=–2. F H=+1;B=+3;O=–2. G Mg=+2;Si=+4;O=–2. H Sr=+2;H=+1;O=–2.
�A HClO3. B H2CO3. C Ba(OH)2. D CrO3. E Fe(OH)2. F HNO2. G As2O5. H HIO3.
�A LiH2→LiH. B KO3→K2O. C SO4→SO2oppureSO3. D NaS2→Na2S.
�A S. B OA. C S. D OB. E OB. F OB. G OA. H S.
� Laformuladevepresentarenell’ordine: A unmetallo+idrogeno; B unmetallo+unnon-metallo+ossigeno; C idrogeno+unnon-metallo+ossigeno; D unmetallo+gruppoOH.
�A IU. B TR. C SK. D IU. E IU. F TR. G IU. H SK.
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Capitolo 6 - Radioattività e reazioni nucleari
Capitolo 6Radioattivitàe reazioni nucleari
PROVA DA SOLO
1 22888Ra;220
86Rn;20881Tl.
2 22889Ac; 228
90Th; 21283Bi;49
21Sc; 21084Po.
QUESITI
1 La domanda richiede che lo studente forni-scaunadefinizionediradioisotopoeillustri,nellelineegenerali,ilfunzionamentodiunacceleratorediparticelle.Davalutarepositi-vamente la narrazione della scoperta dellaradioattività.
2 La risposta è da considerarsi positiva se lostudente spiega che i fenomeni legati allaradioattivitàfecerocadereilpresuppostote-oricodellachimicaclassica,secondoilqualepossono trasformarsi solo i composti e nonglielementi.
3 La domanda richiede una definizione delfenomeno del difetto di massa e un appro-fondimento sulle conseguenze teoriche inrelazionealprincipiodiconservazionedell’e-nergia e al principio di conservazione dellamassa.Ènecessariochelostudenteriportilaformula di Einstein e la commenti, eviden-ziandolastrettacorrelazionetraleduegran-dezze, massa ed energia. Sono da valutarsipositivamente collegamenti con fenomeniastronomici, come la produzione di energianeicorpistellari,oconiprocessidifusioneedifissionenucleare.
4 Lostudentedeveapprofondireilmotivopercuinellatrattazionedeiprocessichimicinonsi fasolitamentecennoaldifettodimassa.Inoltrevaspiegatalavaliditàdella leggediLavoisier nel contesto delle reazioni chimi-che.Èdaconsiderarsipositivamenteunadi-scussionesupportatadaesempichefaccianorisaltarelequantitàdimassaedienergiaingioco.
5 Lo studente deve illustrare in modo com-pletolecaratteristichedeiraggialfa,betae
Capitolo 5 - Nomi e formule dei composti chimici
�ANa2O. B Fe2O3. C Cu2O. D Mn2O7. E SnO2. F BaH2. G Nb(OH)5. H Sn(OH)4.
�A Idrossidomanganico;triidrossidodimanganese.
B Stibina;triidrurodiantimonio. C Perossidodipotassio;perossidodidipo-
tassio. D Ammoniaca;triidrurodiazoto. E Ossidoferroso;monossidodiferro. F Ossidorameoso;monossidodidirame. G Perossidodibario;diossidodibario. H Idrossidodialluminio;triidrossidodi
alluminio.
�A H2Te. B H4P2O7. C H2S. D P2O5. E HNO3.
�A Acidosolfidrico;solfurodidiidrogeno. B Anidrideipoclorosa,monossidodidicloro. C Acidobromidrico;bromurodiidrogeno. D Acidopermanganico;acidotetraosso-
manganico(VII).
�A Fe(NO3)3. B Al2(HPO4)3. C K2SO4. D KHSO3. E Li2S. F NaHCO3. G CaBr2.
�A Manganatodisodio;tetraossomangana-to(VI)didisodio.
B Solfatodicalcio;tetraossosolfato(VI)dicalcio.
C Idrogenosolfitodisodio;idrogenotriosso-solfato(IV)disodio.
D Diidrogenofosfatodipotassio;diidroge-notetraossofosfato(V)dipotassio.
E Nitritodilitio;diossonitrato(III)dilitio. F Iodurodibario;diiodurodibario.
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Capitolo 6 - Radioattività e reazioni nucleari
gammainterminidicaricaelettrica,dica-pacitàdipenetrazione,dienergiaediperico-lositàbiologica.Davalutarepositivamenteiriferimentiaesperimentieapersonaggidel-lafisicachehannocontribuitoallostudiodeifenomeniradioattivi.
6 Si richiede l’indicazione dei fattori che in-fluenzanolastabilitàdelnucleoatomico.Inparticolareènecessarioilriferimentoalrap-portoN/Ztraprotonieneutronieallavaria-zionediquestorapportoconl’incrementodelnumeroatomico.Èdaconsiderarsicompletasolounarispostachediscutadellafasciadistabilitànucleare,riportandoivaloridiN/Zchegarantisconolastabilitàdelnucleoalva-riarediZ.Vaconsideratapienamentepositi-valarispostachecomprendeunadiscussio-nesulgraficodifigura6.7eunariflessionesul legameesistentetrastabilitàdelnucleoedenergiadilegame.
7 La risposta è da considerarsi completa solosedescriveinmodoesaustivolecaratteristi-chedelledifferentitipologiedidecadimento,specificandocomevarianoilnumeroatomi-coeilnumerodimassaaseguitodelfenome-noequaletipodiparticellavienerilasciata.Una risposta pienamente positiva richiedeche lo studente riporti esempi di equazioninucleari che illustrino le diverse tipologiedi decadimento. Da considerare molto posi-tivamenteancheladescrizionedelconcettodifamigliaradioattivaelapuntualizzazionesullanaturaprobabilisticadelfenomeno.
8 Lo studente deve riportare la definizione ditempodidimezzamento,specificandocomeil decadimento radioattivo sia un processoprobabilistico a probabilità costante. È ne-cessario che nella discussione si evidenzicome, pur variando il numero di atomi chedecadono, resta costante il rapporto tra nu-cleigenitoripresentienucleifiglichesifor-mano.Èopportunochelostudenteintrodu-ca anche il concetto di attività, mettendoloinrelazionealtempodidimezzamento.Peruna valutazione pienamente positiva è ne-cessario che si accompagni la discussioneconunesempiograficoesiriportinoatitoloesemplificativovalorideltempodidimezza-mento di alcuni radioisotopi. Una rispostacompleta potrà toccare l’argomento dellaradiometriaedell’usodelcarbonio-14perladatazionedeirepertibiologici.
9 Sirichiedeunadescrizionesinteticadelpro-cesso di fissione, a partire dalla definizioneper arrivare a discutere sulle conseguenzeprincipali del fenomeno. È necessario chesi faccia riferimento alla suddivisione delnucleo, alla liberazione di neutroni, allaemissione di energia. La risposta completaprevede che lo studente fornisca una brevedefinizionedireazioneacatena,riportandoalmenounesempio.
⓾ Si chiede una breve discussione del concet-todimassacritica,facendoriferimentoallapossibilitàdiinnescareunareazioneacate-na.Èpositivoogniriferimentoacomeilfe-nomenodiautoalimentazionesiasfruttabi-leperlafabbricazionediordignibellicioperlaproduzionedienergianucleare.
⓫ Ladomandachiedechesiillustriilprocessodi fusione nucleare. Una risposta completacomprendelapresentazionesiadeivantaggidellafusionerispettoallafissionesiadeipro-blemitecnicidisfruttamentolegatiaivinco-li energetici. È da valutare positivamente ilcollegamentoafenomeniastrofisici,comelaproduzionedienergianeicorpistellari.
⓬ Perché la risposta possa essere consideratacompleta e positiva è necessario che si ri-portinoleprincipalidifferenzeesistentitraidue processi, come riassuntenel § 6.11.Davalutarepositivamenteulterioridifferenzeesomiglianzechelostudentepuòrilevare,seopportunamentecircostanziate.
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭B ⓮B ⓯C⓰C ⓱C ⓲B⓳A ⓴D ㉑B㉒C ㉓D ㉔C㉕B ㉖C ㉗B㉘A
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
㉙A17protoni,18neutroni,35nucleoni. B17protoni,20neutroni,37nucleoni. C88protoni,138neutroni,226nucleoni. D94protoni,145neutroni,239nucleoni.
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㊷ 136C+ 1
1H→147N.
㊸ 3015P→ 0
+1e+ 3014Si.
㊹ [5,4·1011J;0,20%].
㊺A 2713Al+4
2He→3015P+ 1
0n; B82
35Br→8236Kr+ 0
–1e; C 0
–1e+ 74Be→ 7
3Li; D12
6C+ 21H→13
7N+ 10n.
㊻A244Am→134I+107Mo+3n; B239Pu+n→98Mo+138Te+4n; C 235U+n→101Mo+ 132Sn+3n; D239Pu+n→104Ru+133In+3n.
㉚ [1,04·10–27g].
㉛ Stagno-112 ha 50 protoni e 62 neutroni, in-dio-112ha49protonie63neutroni.Indio-112andràincontroadecadimentoradioattivoα oβ,fintantochesitrasformeràinunisotopostabile.
㉜AUnaparticellaβ–,cioèunelettrone.Colde-cadimentoβ–diminuisceilrapportoneutro-ni/protoni.
B Una particella β+, cioè un positrone. Coldecadimentoβ+aumentailrapportoneutro-ni/protoni.
C In entrambi i casi il nucleo diventa piùstabile.
㉝ Sottolabandadistabilità,inmododaincre-mentare il rapporto neutroni/protoni e ga-rantiremaggiorestabilità.
㉞ Stabile,perchéricadenellafasciadistabilità.
㉟ Decadimento beta–: nel decadimento beta–aumentadiunaunitàilnumerodeiprotoniediminuiscediunaunitàilnumerodeineu-troni.
Decadimentogamma:neldecadimentogam-manonvengonoemesseparticelle.
Decadimento alfa: nessuno dei due nuclidiprodottièunaparticellaalfa.
㊱ 146C→14
7N+ 0–1e;
13755Cs→137
56Ba+ 0–1e;
8536Kr→85
37Rb+ 0–1e;
23993Np→239
94Pu+ 0–1e.
㊲ 24195Am→ 237
93Np+42He;
21084Po→206
82Pb+42He.
㊳A23892U→4
2He+23490Th→ 0
–1e+23491Pa→ 0
–1e+23492U.
B 23592U→4
2He+23190Th→ 0
–1e+23191Pa→4
2He+22789Ac.
㊴ Il decadimentoβ–, perché per emissione diuna particella β– il rapporto tra neutroni eprotonidiventataledaposizionareilradio-isotopo a sinistra della banda di stabilità.L’emissionedellaparticellanegativafadimi-nuiredi1ilnumerodeineutroniefaaumen-taredi1ilnumerodeiprotoni,cioèilnumeroatomicoZ,stabilizzandoilradionuclide:
4019K→ 0
–1e+4020Ca;40
19K→ 0+1e+40
18Ar.
㊵ Poiché sono trascorsi 4 tempi di dimezza-mento,laquantitàresiduaèparia1/24=1/16diquellainiziale:456ng/16=28,5ng.
㊶ 1/8;1/16;1/2;1/16.
Capitolo 6 - Radioattività e reazioni nucleari
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Capitolo 7 - Proprietà delle soluzioni
Capitolo 7Proprietà delle soluzioni
PROVA DA SOLO
1 [16,7%;18,3%;0,0580;3,13M;3,42m].
2 [5,17m].
3 [90g].
4 [1,12g/mL].
5 [1,30g/mL].
6 [0,031bar].
7 [80,5°C].
QUESITI
1 Ilquesitorichiedechesidistinguatraipro-cessidiionizzazioneedissociazioneelettro-litica. Il dato che deve emergere, perché larisposta sia valutabile positivamente, è chela ionizzazione è una reazione chimica du-rante la quale si producono ioni, mentre ladissociazionenonèunareazionemaunali-berazionedi ionigiàesistenti.Unarispostacompletadevespecificarecomenelcasodel-laionizzazionesitrattidimolecolepolari,ti-picamenteacidiebasideboli,chereagisconoconl’acquascindendosiedandocosìorigineaioni.Questisuccessivamentesidissocianoevannoinsoluzioneinformaidratata,valeadirecircondatidamolecoled’acqua.Alcon-trario,ladissociazioneriguardacompostiio-nici, come sali e basi forti, che in soluzioneacquosasemplicementesonosottopostiallascomposizione del reticolo cristallino e allaseparazionedeidiversiioni.Daconsiderarsipositiva la risposta che comprenda esempidei due processi, come la ionizzazione e lasuccessivadissociazionedell’acidocloridricoe la dissociazione elettrolitica dell’idrossidodisodio:
HCl(g)+H2O(l)→H3O+(aq)+Cl–
(aq);
NaOH(s)→Na+(aq)+OH–
(aq).
2 Larispostadeveindicarepossibiliazionivol-teaverificarelapresenzadiioniinsoluzio-ne. In particolare è necessario che si facciariferimentoallaconducibilitàelettricadelle
soluzioni elettrolitiche. Da valutare positi-vamente una discussione sull’influenza delgrado di dissociazione sul valore della con-ducibilità.
3 Si richiede una definizione di elettrolita.Nellaspiegazionedelconcettodiforzadeglielettrolitiènecessariochesiproponganode-gliesempi.
4 È necessario che nella risposta sia fornitauna definizione del grado di dissociazionecomegrandezzamisurabileeseneindichiilmetodo di determinazione. Perché la rispo-stapossaconsiderarsipienamentepositiva,sidevonoindicareivaloricheilgradodidis-sociazione può assumere nei diversi casi dielettrolitiforti,dielettrolitideboliedinon-elettroliti, fornendo per essi una adeguatamotivazione.
5 LarispostadevefornireunadefinizionedelcoefficientediVan’tHoffe ilmetodoper lasua determinazione. È necessario che siaspiegataanchel’importanzadiquestofatto-redicorrezioneel’ambitodiutilizzo,inpar-ticolare facendo riferimento al fatto che leproprietàcolligativedipendonodalnumerodiparticellepresentiinsoluzione,valorechecambiaasecondachesiabbiaachefareconsoluzioni elettrolitiche o non elettrolitiche.DavalutarsipositivamentelaformulazionediesempidideterminazionedelcoefficientediVan’tHoff.
6 La risposta deve riportare la definizione difrazione molare come grandezza adimen-sionale utilizzata nella determinazione dialcuneproprietàcolligative.Lostudentepuòorganizzarelarispostaancheinformadita-bella,riproponendoicontenutidellatabella7.1deltesto.Perchélarispostasiacompleta,ènecessariochesispecifichino,motivandoli,icampidiapplicazionedellediversegrandez-zeutilizzateperesprimerelaconcentrazionedellesoluzioni:lamolaritànelcasodellade-terminazionedellapressioneosmoticaoneicalcolistechiometriciinvolume,lamolalitàper esprimere proprietà colligative e calcolistechiometrici senza che ci sia dipendenzadalla temperatura ambiente, le percentualipeso/pesoopeso/volumenelcasodicalcoliincuinoninteressailpassaggioattraversoilnumerodimoli.
7 Sirichiedeunadefinizionedeltermine«col-ligativo».Larispostadevespecificarecomele
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cessario,inoltre,chenellarispostasichiari-scal’importanzadelprocessoosmoticonellaregolazionedelpassaggiodellesostanzeat-traverso le membrane biologiche, riferendospecifici esempi. La risposta è da ritenersimoltopositivaseestende latrattazionean-cheall’osmosi inversaeallesueapplicazio-nitecniche,eseanalizzaladeterminazionequantitativadellapressioneosmotica.
⓬ Larispostadevefornireunadefinizionechechiariscailsignificatodeltermine«isotoni-co»riferitoallesoluzioni,illustrandoconunesempioilcasoincuisiverificalacondizionediisotonia.
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭A ⓮B ⓯B⓰C ⓱D ⓲D⓳D ⓴B ㉑B㉒A ㉓C ㉔B㉕D ㉖A ㉗C㉘D ㉙B ㉚B㉛C ㉜B ㉝D㉞C ㉟C ㊱C㊲C ㊳D ㊴D㊵A ㊶B
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
㊷Anonsiscioglie; Bsiscioglie,siionizzaesidissocia; Csiscioglieesidissocia; Dsiscioglie; Esiscioglieesidissocia; Fsiscioglie,siionizzaesidissocia; Gsiscioglieesidissocia; Hnonsiscioglie.
㊸ [0,36].
㊹ [0,62].
㊺ [0,30mol].
㊻ [2,1%].
diverseproprietàdipendanosolodalnume-rodiparticelleenondallanaturachimicadisolutoesolvente.
8 La risposta deve contenere una definizionedellaleggediRaoult,ilsuoambitodiappli-cazioneealmenounasuaespressioneinter-minimatematici.Davalutarsipositivamen-telapresentazionedellaleggerimodulatainfunzione della frazione molare. La rispostaè da ritenersi completa se corredata da ungrafico che illustri la relazione tra psolventeeXsolvente. Da considerare infine eccellente laproposizionediesempidiapplicazionedellaleggetrattidall’esperienzaquotidiana.
9 La risposta deve contenere una definizionedeiduefenomeni,l’innalzamentoebulliosco-picoel’abbassamentocrioscopico,corredatada esempi illustrativi tratti dall’esperienzaquotidiana, come la salatura dell’acqua du-rante la cottura dei cibi, lo spargimento disalilungolestradeininverno,l’usodiliquidiantigelo per le automobili ecc. È inoltre ne-cessario che venga proposta una formula-zionedeifenomeniinterminimatematici.Èda considerarsi completa la risposta solo sesi illustrano tramite grafici le relazioni trapressionedivaporeetemperatura,sesispe-cifica il motivo dell’uso della molalità nelleformulerelativeainnalzamentoebulliosco-picoeabbassamentocrioscopico,sesispiegail significato delle costanti ebullioscopica ecrioscopica e, infine, se si indica l’eventua-le modifica della relazione matematica nelcasodisolutidissociati.
⓾ Larispostadevefornireunadefinizionedelprocesso di diffusione. Da considerarsi po-sitivamente una discussione che introducailconcettodigradienteesottolineilaspon-taneità del movimento particellare voltoall’annullamento del gradiente e quindi alraggiungimento dell’equilibrio. Esempi difenomenididiffusionepresidall’esperienzaquotidiana, come la diluizione di una solu-zione o l’espansione di un gas, e presi dallabiologia, come lo spostamento di sostanzeattraverso una membrana cellulare, sonovalutatimoltopositivamente.
⓫ Perché la risposta sia considerata positiva,deveprevedereunadescrizionedelsistemaentro cui si verifica il fenomeno osmotico,con presenza di concentrazioni diverse e diunamembranasemipermeabile,oltreaunaillustrazione dettagliata del processo. È ne-
Capitolo 7 - Proprietà delle soluzioni
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㊼ Δpsolvente=p°solvente–psolvente (1)
quindiinbaseallaleggediRaoult Δpsolvente=p°solvente–(X solvente·p°solvente) dacui,mettendoinevidenzap°solvente, siottiene Δpsolvente=p°solvente(1–Xsolvente) (2)
Poichélasommadellefrazionimolaridiunasoluzioneèsempreparia1,cioè
X solvente+X soluto=1 sipuòscrivereche X soluto=1–X solvente
e,sostituendonella(2),sigiungeinfineall'espressione
Δpsolvente=p°solvente·X soluto.
㊽ [0,09].
㊾ [1,26m].
㊿ [2,01m].
� [0,0102m].
� [491,8g].
� [123g].
� [80,6°C].
�A–11,16°C; B–11,16°C; C–5,58°C; D–9,30°C. CaCl2;NaCl<Ca3(PO4)2<C6H12O6.
� [1,36m].
� [3,85bar].
� [0,17;0,83].
� [2,93M;3,12m;0,10].
� [144g].
� [0,64mol/L].
� [1,71m].
� [500mL].
� [0,092mol/L].
� [57,0g].
� [3,17·10–2bar].
� [101,25°C;–4,58°C].
Capitolo 7 - Proprietà delle soluzioni Capitolo 8 - Reazioni chimiche
Capitolo 8Reazioni chimiche
PROVA DA SOLO
1 [999g;563g].
2 [6,15g].
3 Idrogeno.
4 LiOH.
5 [30L].
6 [66,9%].
7 I2O+H2O→2HIO.
8 2N2+5O2→2N2O5;2HNO3→N2O5+H2O.
QUESITI
1 Larispostaèdaconsiderarsicompletasesifariferimento, anche in termini generici, allastabilità derivante dalla variazione energe-ticaassociataaciascunareazionechimica.Ènecessariochedallarispostaemergacomeladifferenza tra le trasformazioni chimiche equellefisichesiainerentealfattochesolonelprimo caso si assiste a un riarrangiamentodellamateria.Unarispostapienamentepo-sitivaillustraesempitrattidallarealtàquo-tidiana.
2 Perchélarispostaabbiaunavalutazionepo-sitiva è necessario che si faccia riferimentoalla legge di conservazione della massa diLavoisier, eventualmente enunciandola. Daconsiderarsipienamentepositivaunarispo-stacheriportilaproceduraperilcorrettobi-lanciamentodellereazioni.
3 Sirichiedeunadefinizionedellastechiome-triacomebrancadellachimicaeunadiscus-sione dei possibili valori che i coefficientipossonoassumere.Daconsiderarsicompletauna risposta in cui si specifichi, attraversosemplici esempi, il ruolo moltiplicativo deicoefficientipertuttiglielementipresentiinuna molecola. Molto positiva una rispostachedimostriattraversoesempicomeicoef-ficientipossanoassumerevaloriinteriofra-zionari.
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nedelnumerodiossidazioneesesispecificailsignificatodeitermini«ossidare»e«ridur-re».Devonoinoltreesserepropostiesempidireazioniredox,comelacombustione,lafoto-sintesiel’ossidazionedelglucosiodurantelarespirazionecellulare.
9 Si richiede di discutere di due tipologie direazione, individuandone le differenze. Inparticolaredeveemergerechenelcasodellereazioni di dissociazione ionica si assiste alpassaggio in soluzione di ioni già presentinelcomposto,senzaformazionedinuovile-gamiprimari,mentrenelcasodellereazionididecomposizionesiformanonuovilegamiprimarieiprodottisonomolecoleneutre.Daconsiderarepositivamenteeventualiesempidei due tipi di reazione. Molto positivo l’ap-profondimentosuldiversotipodilegame,io-nicoocovalente,checaratterizzalesostanzereagentineiduecasi.
⓾ Si richiede di illustrare, attraverso esempi,ladifferenzatraidueprocessi,sostituzionesemplice e doppio scambio. Da considerarsipositiva la presentazione delle più comunisostituzioni e la discussione su come la di-versareattivitàtraglielementi ingiocoin-fluenziilprocesso.
⓫ Larispostadeveillustrareesempidireazio-ni di neutralizzazione. È necessario che gliesempisianocorrettamenteclassificaticomereazionididoppioscambiotracomposticoncaratteristicheopposte,acideebasiche,conformazione di composti con caratteristicheneutre, i sali, e che si specifichi il senso deltermine«neutralizzazione».
⓬ La risposta è completa se riporta esempi direazioni in cui si forma un precipitato. Davalutarsi positivamente l’uso della correttasimbologia per indicare il precipitato. Mol-to positiva la discussione sulla formazionedelprecipitatointerminidisolubilitàdiunprodottoedicomelasolubilitàpossaessereinfluenzatadaiparametrichimico-fisicidelsistema.
Capitolo 8 - Reazioni chimiche
4 È necessario che dalla risposta emerga ilsignificato dei coefficienti stechiometricicome rapporti quantitativi tra sostanze, echevengaspecificatoilsensoditalirapportisuscalamicroesuscalamacro.Perchélari-spostasiacompletaènecessariochesidiscu-ta della stechiometria in fase gassosa, spe-cificando il significato volumetrico assuntodaicoefficientistechiometricie facendounchiaroriferimentoall’equazionedistatodeigasperfettiealprincipiodiAvogadro.Moltopositiva la risposta incuisi facciapresentelapossibilitàdellavariazionenelcorsodellareazionechimicadelnumerocomplessivodimolitrareagentieprodotti.
5 Si richiede una definizione di reagente li-mitante. Da considerarsi positivamente ilriferimentoaesempitrattidallarealtàquo-tidiana.Moltopositivalarispostaincuigliesempi riportati facciano emergere comenonsempreilreagentelimitantecorrispon-de all’elemento o al composto presente inminore quantità in peso e come sia impor-tantelaconoscenzadelrapportostechiome-tricotraireagenti.
6 Sirichiedel’illustrazioneindettagliodelme-tododellatitolazione.Larispostaèdaconsi-derarsipositivasolosesispecificanofinalitàelimitidiimpiegodelmetodo.Perchélari-spostasiacompletaènecessariochesiripor-tiunesempiodititolazioneechesiutilizzinoiterminicorrettiperindividuarelasostanzada titolare e la sostanza con cui si procedeallatitolazione.
7 La risposta è da considerarsi positiva se sifornisce una definizione di resa teorica, diresa effettiva e di resa percentuale, possi-bilmente accompagnate dalle rispettive re-lazioni matematiche. Perché la risposta siacompletaèinoltrenecessariochesidiscuta,anchegenericamente,dellemotivazionicheportanounareazioneadavereunaresa in-feriore a quella attesa, facendo riferimentoalgradodipurezzadellesostanze,allapreci-sionedeglistrumentiedelleprocedure,aglierroridell’operatore.
8 La risposta è da considerarsi positiva se siidentificano i processi ossidoriduttivi cometrasformazioniincuisihatrasferimentodielettronidaalcuniatomiadaltri.Larispostaècompletasolosesifapresentecheloscam-bioelettronicoèriconoscibiledallavariazio-
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Capitolo 8 - Reazioni chimiche
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭C ⓮D ⓯C⓰A ⓱D ⓲B⓳D ⓴D ㉑B㉒A ㉓A ㉔B㉕A ㉖A ㉗D㉘A ㉙B ㉚D㉛A ㉜A ㉝D㉞D ㉟A ㊱C㊲D ㊳A ㊴B㊵B ㊶B ㊷A㊸A ㊹B ㊺D㊻A ㊼B
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
㊽A 2HClO+Ca(OH)2→Ca(ClO)2+2H2O; reazionedidoppioscambio. B 2HI+2K→2KI+H2; reazionedisostituzione. C BeCl2+2NaI→2NaCl+BeI2; reazionedidoppioscambio. D Al2(SO4)3+6LiF→2AlF3+3Li2SO4; reazionedidoppioscambio. E 2H2S+Pb(OH)4→PbS2+4H2O; reazionedineutralizzazione. F 2HCl+Sn(OH)2→SnCl2+2H2O; reazionedineutralizzazione. G C+O2→CO2; reazionedisintesi. H C3H8+5O2→3CO2+4H2O; reazionedicombustione. I CaSO3→CaO+SO2; reazionedidecomposizione. J HNO2+KOH→KNO2+H2O; reazionedineutralizzazione.
㊾A HCl(aq)+KOH(s)→K+(aq)+Cl–
(aq)+H2O(l);
B NH+4(aq)+Cl–
(aq)+NaOH(s)→ Na+
(aq)+Cl–(aq)+NH3(g)↑+H2O(l);
C 2Ag+(aq)+2NO–
3(aq)+H2S(g)→ 2HNO3(aq)+Ag2S(s)↓;
D 2K+(aq)+2NO–
3(aq)+2Ag+(aq)+CrO2–
4(aq)→ 2Ag+
(aq)+2NO–3(aq)+2K+
(aq)+CrO2–4(aq).
㊿A PCl3+Cl2→PCl5; B 2KMnO4→O2+MnO2+K2MnO4; C Cl2O3+H2O→2HClO2; D NaOH+NaHSO3→Na2SO3+H2O.
� [7,48·105mol].
� [30,24g].
� [2000g].
� [7,08gdiAl;62,9gdiBr2].
� [292,3g].
� [0,165mol].
� [Na;0,48g].
� [0,136L;37,5g].
� [11g].
� [34,0%].
�A[696g]; B[133L]; C[292g].
�APb(NO3)2+2KBr→PbBr2+2KNO3; equazioneionicanetta: Pb2+
(aq)+2Br–(aq)→PbBr2(s).
BNi(NO3)2+Na2CO3→NiCO3+2NaNO3; equazioneionicanetta: Ni2+
(aq)+CO2–3(aq)→NiCO3(s).
CCa(NO3)2+Na2SO4→CaSO4+2NaNO3; equazioneionicanetta: Ca2+
(aq)+SO2–4(aq)→CaSO4(s).
DCaCl2+2KF→CaF2+2KCl; equazioneionicanetta: Ca2+
(aq)+2F–(aq)→CaF2(s).
� [CH4;90,4mol].
� [98,5g].
� [1,27M].
� [1,40L].
� [27,4mL].
� [71,1%].
� [85,5%].
� 2NaCl+H2SO4→Na2SO4+2HCl; reazionedidoppioscambio. [20,27g;12,45L].
� [O2].
� [HCl].
� [9,52g;0,09mol;14,6g;55%].
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Capitolo 9 - Energia e velocità delle reazioni chimiche
Capitolo 9Energia e velocitàdelle reazioni chimiche
PROVA DA SOLO
1 [2,52·104kJ].
2 Entrambelereazionisonoesotermiche, conΔH<0.
3 [–1411kJ/mol].
4 [180kJ/mol].
5 a)spontanea;b)spontanea.
QUESITI
1 Larispostaècompletasesiriportanolecor-rettedefinizionidelletretipologiedisistema,associate a esempi tratti dalla realtà quoti-diana. Molto positiva l’eventuale discussio-nesucomeunsistemaisolatosimantengatalesoloalivelloteorico,mentrenellarealtàcostituiscaunacondizionetemporanea.
2 Dallarispostaènecessariocheemergacomel’energia chimica sia una forma di energiapotenziale, associata ai legami chimici equindiallestrutturemolecolari,comel’ener-giatermicasiailrisultatodeimotidellepar-ticelleecomel’energia internasia l’energiacomplessivadelsistema.
3 Larispostaèdaconsiderarsipositivasefor-nisce una definizione del primo principiodellatermodinamicaeunasuaproposizioneinterminimatematici.Larispostaècomple-taseillustraiconcettidicaloreedilavoroesespecificalaconvenzioneusataperisegni.Èinoltrenecessariochenelladiscussionesiamesso in risalto il valore teorico di questoprincipioesianodefiniti isuoi limitidiap-plicabilità.
4 La risposta deve contenere una definizionedelconcettodifunzionedistato,conesempitrattianchedallarealtàquotidiana.
5 Sirichiedeunadefinizionedientalpiaeunadiscussionesulsuosignificato.Ènecessariochesispecifichiche ilsuoutilizzoè limita-to alle trasformazioni a pressione costante.
Capitolo 8 - Reazioni chimiche
�A C+O2→CO2; B Al2O3+3H2O→2Al(OH)3; C Ca+Cl2→CaCl2; D N2O3+H2O→2HNO2.
�A 2HI→H2+I2; B 2HgO→2Hg+O2; C PbCO3→PbO+CO2; D 2H3PO4→P2O5+3H2O.
�A Ag2O+H2→2Ag+H2O; B 3Ca+2H3PO3→Ca3(PO3)2+3H2; C Al+3AgNO3→Al(NO3)3+3Ag; D CuSO4+Zn→ZnSO4+Cu.
�A FeS+2NaClO3→Na2S+Fe(ClO3)2; B Na2S+H2SO4→Na2SO4+H2S; C 2AlCl3+3Ca(OH)2→3CaCl2+2Al(OH)3; D Pb(NO3)2+K2CrO4→PbCrO4+2KNO3.
�A H2SO3+Sr(OH)2→SrSO3+2H2O; B H3PO3+3LiOH→Li3PO3+3H2O; C 2HNO3+Mg(OH)2→Mg(NO3)2+2H2O; D 3HCl+Ga(OH)3→GaCl3+3H2O.
�A FeCl3+3RbOH→Fe(OH)3+3RbCl; reazionedidoppioscambio. B Pb(NO3)2+2NaCl→2NaNO3+PbCl2; reazionedidoppioscambio. C NiO+H2O→Ni(OH)2; reazionedisintesi. D H2SO4+Zn→ZnSO4+H2; reazionedisostituzione. E Mg3N2+6H2O→3Mg(OH)2+2NH3; reazionedidoppioscambio. F 2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2; reazionedisostituzione. G KCN+HCl→HCN+KCl; reazionedidoppioscambio. H 2HI→H2+I2; reazionedidecomposizione.
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Capitolo 9 - Energia e velocità delle reazioni chimiche
Èimportanteancheindicarelemotivazionidellaintroduzionediquestagrandezzaperladeterminazionedellevariazionienergeticheassociatealletrasformazionichimiche.Mol-to positiva una discussione sul significatodellagrandezzaattraversolariproposizionedeipassaggicheportanoallasuadefinizionematematica.Larispostaècompletasolosesifornisce anche una definizione di entalpiadiformazione.Moltopositivaladiscussione,ancheattraversoesempi,dicome l’entalpiadi formazione abbia notevole valore infor-mativo relativamente alla formazione deidiversicomposti.
6 Sirichiedeunadiscussione,interminiqua-litativi, sulla relazione tra la grandezza en-tropiaeiprocessiditrasformazionechimica.Ènecessariocheemergacomequestagran-dezzasiacorrelataalgradodidisordinediunsistema e fornisca informazioni importanticircalaspontaneitàdiunprocessochimico.
7 La domanda chiede una discussione deldiverso concetto di spontaneità espressodall’entropia e dall’entalpia, arrivando adefinire quindi, anche matematicamente,l’energia libera come la grandezza in gradodifornireunaindicazionecomplessivadellaspontaneitàdiunareazione.Nelladiscussio-neènecessariosianospecificatiivalorichelegrandezzetermodinamichedevonoassu-mere nel caso in cui la trasformazione siaspontaneaoppurenonspontanea.
8 La risposta è completa se fornisce una de-finizione dei termini «esotermico» ed «en-dotermico» e dei termini «esoergonico» ed«endoergonico», facendoriferimentorispet-tivamente ai valori assunti dall’entalpia edall’energialibera.Davalutarepositivamen-teladiscussionedellaspontaneitàdiunare-azioneinrelazioneallavariazionediental-piaedienergialibera.
9 Larispostadeveillustrare,sfruttandolare-lazione matematica che definisce l’energialibera,inqualicondizionièpossibilecheunprocesso endotermico possa rivelarsi spon-taneo.Positivaunadiscussioneesemplifica-tivachediscutadeisegnidiΔS,ΔHeΔGedelruolo della temperatura. Molto positiva laproposizionediesempi.
⓾ Larispostaèdaconsiderarsipositivasefor-nisce una definizione di velocità in ambitochimico,illustrandoindettagliol’equazione
cinetica di una reazione. La risposta è com-pleta solo se si specificano i termini dell’e-quazioneeinparticolareilruolodegliespo-nenti nella definizione dell’ordine di unareazione. Positiva la proposizione di graficicheillustrinoildiversoandamentodellere-azionididifferenteordineeanchelaspecifi-cazionedicomel’ordinedireazionesiacorre-latoallavelocità.
⓫ Ladomanda chiede unadiscussione artico-latasuiparametriingradodiinfluenzarelavelocità di una reazione. Perché la rispostasiacompletadevecontenereriferimentiallaconcentrazione,algradodisuddivisionedeireagenti, all’effetto sterico, alla temperatu-ra,all’energiadiattivazioneeaicatalizzato-ri.Perciascunodiquestifattorideveesserespecificatol’effettosullavelocitàdireazione.Da considerarsi positiva la proposizione diesempi che illustrino le diverse situazionitrattate.
⓬ La risposta deve riportare la definizione dienergia di attivazione e la discussione sulsuosignificatointerminidienergianecessa-riaallarotturadeilegamieallaformazionedelcomplessoattivato.Perchélarispostasiacompletaènecessariocitareicatalizzatoriediscuterneilruolo.Ènecessario,inoltre,chelarispostasiacorredatadiungraficocheil-lustriilprofiloenergeticodiunareazioneelevariazionidienergiadiattivazioneaseguitodellapresenzadicatalizzatori.
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭B ⓮D ⓯B ⓰D⓱D ⓲A ⓳B ⓴B㉑C ㉒B ㉓C ㉔D㉕B ㉖B ㉗A ㉘B㉙B ㉚A ㉛B ㉜B㉝C ㉞A ㉟A ㊱C㊲A ㊳B ㊴A ㊵C㊶B ㊷A ㊸A ㊹C㊺C ㊻A ㊼C ㊽C㊾D ㊿A �A �C�B �C �B �B
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�108 [–4,19kJ].
�109 [–133,18kJ].
�110 [1,0 ·10–3mol/min;3,0·10–3mol/min; 2,0·10–3mol/min].
Velo
cità
(mol
/min
)
0,004
0,003
0,002
0,001
0
Tempo (min)0 10 20 30
Lavelocitàdireazioneprimaaumenta,rag-giungeunvaloremassimo,poidiminuisce.
�111 [6,4L·mol–1·min–1].
�112 [4,17·10–8mol/(L·s)].
�113 [1/16;3,125g].
�114 [53,3s].
�115 [9,34mol/(L·s);5,88mol/(L·s);8,4mol/(L·s)].
�116 [PrimoordinerispettoadA; primoordinerispettoaB; secondoordineglobale; 2,5 · 103L/(mol·s);20mol/(L·s)].
�117 [60 · 106anni].
�118 [Secondoordine;k=6,7 · 10–7L/(mol·s)].
�119 [Altempo0laconcentrazionedeireagenti].
�120 [1,5 · 10–2mol/(L·s)].
�121 C�122 [78,8kJ].
�123 [30,9kg].
�124 [1,68 · 1013L/(mol·s)].
�125 [1,52 · 10–1L/(mol·s)].
�A �D �B �B�A �D �C �D�A �A �C �B�C �B �B �D�C �D �A �C�C �C �D �C
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
�A[170dm3]; B[0,812m3]; C[4120kJ].
� [15,1kJ].
� [115,46kJ].
� [169,2J;2086J].
� [240kJ].
� [2880kJ;1230bar].
� [4,2·104J;1,61·105J].
� [45,4L·bar].
� [300J].
� [81kJ/mol;endotermica].
� [Esotermica;7,6kJ].
� [12388kJ].
� [–42kJ/mol].
� [445kJ].
� [–285,8kJ].
� [–280kJ].
� [965,8kJ].
� [–106kJ].
� [–3268kJ].
� [–281,5kJ;esotermica].
�101 [–269,7J/K].
�102 [Spontanea,ΔG=–9,5kJ;506K].
�103 [Nonspontanea;ΔG<0seT>1 115K].
�104 [–62J/mol;444J/mol].
�105 [ΔG=0kJ].
�106 [–50,8kJ/mol].
�107 [–80,5J/K].
Capitolo 9 - Energia e velocità delle reazioni chimiche
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La nuova chimica di Rippa
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ZION
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CIZI
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TES
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Capitolo 10 - L’equilibrio chimico
Capitolo 10L’equilibrio chimico
PROVA DA SOLO
1 (a)K=[NO]2[Cl2]/[NOCl]2; (b)K=[NO2]2/[N2O4]; (c)K=[SO2]2[O2]/[SO3]2.
2 [1,0·10–3]. Il quoziente di reazione Q ha un valore
(1,0 · 10–3) notevolmente inferiore rispettoallacostantediequilibrioKeq.PoichéQ<Keqilsistemanonèall’equilibrioedèprevedibi-leunaumentodellaconcentrazionedell’am-moniaca, cui corrisponde una diminuzionedelle concentrazioni di idrogeno e di azoto.QuestatendenzaproseguefinoacheQ=Keq.
3 L’aggiuntadibiossidodizolfospostailsiste-ma verso i prodotti, in accordo con il prin-cipio di Le Châtelier, mentre l’aggiunta ditriossidodizolfospostalareazioneversolaformazionedeireagentiiniziali.
4 L’aumento di pressione fa spostare il siste-manelladirezionechecomportaunadimi-nuzione di volume, quindi verso un minornumerodimoli.Inquestocasol’equilibriosispostadadestraversosinistra,cioèsiformapiùtriossidodizolfo.
5 Per produrre una quantità maggiore di ac-quadobbiamodiminuirelatemperatura,inquantolareazioneèesotermicaetendeali-berarecalore.
6 [7,7g/L].
7 [3,97·10–11].
8 [2,0·10–12g/L].
9 IlquozientedireazioneQvale8,3·10–10,men-treilvalorediKpsè8,5·10–17.PoichéQ>Kps,cioèilquozientedireazionehaunvalorepiùaltodelprodottodisolubilità,ilprecipitatosiforma.
QUESITI
1 Perchélarispostaabbiaunavalutazionepo-sitivaènecessariofareunchiaroriferimen-toalfattochel’equilibriochimicoèunacon-
dizionechesirealizzaseilsistemaèchiuso,vale adire se non si verifica perdita di ma-teria. Il raggiungimento dell’equilibrio con-ferma la reversibilità della trasformazionechimica in atto. Inoltre, deve essere fornitaunadefinizionedireazioneacompletamen-to,evidenziandocomeinquestocasononsiapossibileilraggiungimentodell’equilibrioacausadellacompletatrasformazionedeire-agentineiprodotti:ilfenomenorisultairre-versibile.Èimportantechesifacciapresentecome spesso le reazioni a completamentoriguardino i sistemi aperti, con fuoruscitacontinuadeiprodottichesiallontananodalsistema via via che si formano. La rispostaèdaconsiderarsimoltopositivasecorreda-ta da esempi di reazioni a completamento,comelacombustione.
2 Larispostapuòesserevalutatapositivamen-te, se si fa chiaro riferimento all’equilibriochimico come a una condizione originatadalraggiungimentodiunaugualevelocitàdelle reazioni diretta e inversa e dalla co-stanzaneltempodiquestacondizione.Deveinoltreemergerechequestofattoèrilevabi-le macroscopicamente dalla costanza delleconcentrazioni delle sostanze in gioco. Ladinamicità dell’equilibrio chimico deve in-vece essere ricondotta al fatto che all’equi-librioleduereazionicontinuanocomunqueadavvenire.Èimportantequindicheemer-ga ladifferenzatraciòcheapparea livellomacroscopico equanto accade a livello mi-croscopico.
3 Ladomandarichiedechesidiscutasullepos-sibili modificazioni indotte sull’equilibriochimico.Inparticolaresichiedediragionaresulfattochel’equilibrioècaratterizzatodal-la costanza della velocità delle reazioni di-rettaeinversa,elavelocitàdipendedamol-tepliciparametri.Unarispostapositivadevecontenere quindi riferimenti ai parametriche,sevariati, sono ingradodialterare l’e-quilibrio,cometemperaturaeconcentrazio-ne.Larispostaècompletasesiindicacomesimodificaunsistemaall’equilibrioasegui-to dell’intervento sui vari parametri. Moltopositivoilriferimentoaesempimutuatidaaltriambiti,comeunsistemadivasicomu-nicanti.
4 Sirichiedel’enunciazionedellaleggediazio-nedimassa.Larispostaècompletasecom-prende anche la formulazione matematica
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esempidiapplicazionedelprincipioasegui-todellavariazionedellaconcentrazione,del-latemperaturaedellapressione.
9 La risposta deve illustrare la condizione diequilibrio chimico in termini termodina-mici.Ènecessariochesidiscutailvaloreas-sunto da∆G, possibilmente illustrando congraficiilprofiloenergeticodiunsistemachi-micoall’equilibrio.
⓾ Si richiede una discussione del concetto distabilità dell’equilibrio, motivata dai valoriassuntidal∆G.Dallarispostadeveemerge-re,ancheconl’aiutodigrafici,comelastabi-litàdell’equilibriodipendadalfattocheognispostamento determinerebbe una variazio-ne di energia libera positiva. Una rispostapienamentepositivadiscutedellapossibili-tà termodinamica di raggiungere la condi-zionediequilibriopartendosiadaireagentisiadaiprodotti.
⓫ La risposta deve contenere una definizio-ne quantitativa del prodotto di solubilità elaspecificazionedeltipodisoluzioneincuiquestarelazionesiutilizza.Èinoltrenecessa-rio che venga chiarito, possibilmente attra-versounesempio,ilsignificatodellacostan-tedelprodottodisolubilitàechesidefiniscala solubilità di una sostanza. Una rispostapienamentepositivaevidenzial’importanzadialcuniparametrifisici,comelatempera-tura, e illustra la relazione tra solubilità eprecipitazionecheprendecomeriferimentoilvaloredelquozientedireazione.
⓬ La domanda chiede che si spieghi l’effet-to dello ione in comune, definendolo e illu-strandoloconunesempioappropriato.
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭A ⓮C ⓯B ⓰C⓱A ⓲C ⓳D ⓴C㉑A ㉒B ㉓C ㉔A㉕A ㉖A ㉗A ㉘D㉙A ㉚C ㉛C ㉜D㉝C ㉞D ㉟B ㊱A㊲A ㊳C ㊴B ㊵C㊶D ㊷D ㊸C ㊹C
Capitolo 10 - L’equilibrio chimico
dellalegge,conspecificazionedeiparametricoinvolti.Èdaconsiderarsimoltopositivalaproposizione dei passaggi matematici cheportano alla formulazione della legge. Unarisposta pienamente positiva mette in evi-denzaladipendenzadellacostanteKeqdallatemperatura,consideratal’influenzadique-stoparametrosuivaloricineticidelsistema.
5 Larispostadeveillustrare,apartiredaivalo-richelacostantediequilibriopuòassumere,ilsignificatoespressointerminicineticiediequilibrio del sistema. È sufficiente la pre-sentazioneditrecasigenerali:
Keq>1,Keq<1,Keq=1.
6 Ladomandarichiedechesimettanoacon-fronto,commentandoledifferenze,ilsignifi-catoel’espressionematematicadellacostan-tediequilibrionelcasodisistemiacquosi,disistemiallostatogassosoedisistemietero-genei.Ènecessarioinparticolarechesifac-ciariferimentoall’usodigrandezzediverse,concentrazionenelcasodisistemiacquosiepressione nel caso di sistemi gassosi, e allaeliminazione dall’espressione matematicadeivalori relativiaicompostipurieaipre-cipitati nel caso dei sistemi eterogenei, for-nendoleopportunemotivazioni.Unarispo-stapienamentepositivariportalarelazionequantitativa tra la costante Kc, espressa intermini di concentrazioni molari, e la co-stanteKp,espressainfunzionedellepressio-ni parziali. Per spiegare la determinazionequantitativa della costante nel caso dell’e-quilibrioneisistemigassosioccorre,inoltre,chesifacciariferimentoallaleggediDaltonsullepressioniparziali.
7 La risposta deve evidenziare come il quo-ziente di reazione si ricavi dalla stessaespressioneusatapercalcolarelacostantediequilibrio,conivalori,però,chenonneces-sariamente si riferiscono alle condizioni diequilibrio.Larispostaèpienamentepositivasesiillustranoilsignificatodelquozientedireazione e il suo potere predittivo circa l’e-voluzione del sistema, ipotizzando i diversicasiincuiilquozientesiamaggiore,minoreougualeallacostantediequilibrio.
8 Si richiede ladefinizionedelprincipiodiLeChâtelier con la spiegazione del concetto diequilibrio mobile, avvalendosi di esempi diinterventi perturbativi. Perché la rispostasia completa è necessario che si forniscano
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Capitolo 10 - L’equilibrio chimico
㊺B ㊻D ㊼D ㊽B㊾D ㊿A �C �B�B �A �C �A�B �D
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
� 2NH3+4O2↔N2O5+3H2O; vd=kd·[NH3]2·[O2]4; vi=ki·[N2O5]·[H2O]3.
�A2SO2+O2↔2SO3. B Nel diagramma velocità-tempo devono
comparireleduecurve,quelladellavelocitàdella reazione diretta, che ha inizialmenteunvalore>0,equelladellareazioneinversa,cheha inizialmentevalore0. Laprimacur-va ha andamento discendente, la secondacurvaandamentoascendente.Apartiredaltempocorrispondentealloropuntodiinter-sezione,l’andamentodelleduecurverimanecostanteedèrappresentatodaunasemiret-taparallelaall’assedelleascisse.
� Condizionediequilibrio:vd=vi
kd·[N2]·[H2]3=ki·[NH3]2
kd/ki=[NH3]2/[N2]·[H2]3
ponendoKeq=kd/kisiha: Keq=[NH3]2/[N2]·[H2]3. Reazione:N2+3H2↔2NH3.
� La camera di scoppio del cilindro non è unsistema chiuso, perché il ciclo di funziona-mentodelmotoreascoppioprevedel’allon-tanamentodeiprodottidellacombustioneelanuovaimmissionedeireagenti.Pertantoilsistemanonraggiungel’equilibrio.
�[N2O] [O2] [N2O4]
1,75·10–1 3,4·10–1 4,60·10–3
4·10–2 1,91 1,4·10–2
3,40 8·10–2 1,02·10–2
� IlgraficocorrettoèC. Poiché la quantità iniziale di prodotto è 0,
tutto il prodotto che si forma deriva dalladiminuzione dei due reagenti. Più precisa-mente,lemolecolediBrClprodottesononel-lo stesso numero di quelle totali di Br2 e di
Cl2consumate.QuestaconsiderazioneportaaescludereigraficiBeD. Il fattochelaco-stantediequilibrioabbiavalore2 lasciain-tendere che le concentrazioni all’equilibriodi prodotti e reagenti non siano troppo di-verse. Questa seconda considerazione portaaescludereilgraficoA,nelqualelaconcen-trazionediCl2èprossimaa0.
� [12,0;1,38 · 10–2].
� [5,9 · 10–2mol/L].
� [25;25].
� Keq=[NO]2·[Br2]/[NOBr]2.[1,65 · 10–1].
� [6,3 · 10–3mol/(L·s);4,4 · 10–3mol/(L·s)].
� [8,4 · 10–3].
� [0,1 824;5,053 · 10–5].
� [0,27].
� [0,156;6,31 · 10–3].
� [3,0 · 10–4].
� [2,1 · 10–2].
� [2,64 · 10–2mol].
� [1,1 · 1023].
� [2,0 · 10–3mol/L;0,259].
� [0,321mol/L].
�
[PCl5] [PCl3] [Cl2] Q Verso3,00·10–2 4,78·10–2 4,78·10–2 7,62·10–2 ←2,65·10–2 2,55·10–2 1,12·10–2 1,08·10–2 →35,0·10–2 3,01·10–2 5,56·10–2 4,78·10–3 →
� [B].
� [11;7,5 · 10–6].
� IlrapportostechiometricotraCO,Cl2eCOCl2è1:1:1.Pertantoilnumerodimolidiprodot-toformatequandoilnumerodimolidiCOèpassatoda1,8mola1,3molè0,5mol,men-treilnumerodimolidiCl2èdiminuitoda2,1mola1,6mol.
Il quoziente di reazione Q a questo puntorisulta7,2,valoreinferioreaquellodellaco-stantediequilibrio(Kc=8,3):ilsistemanonharaggiuntol’equilibrio.
Per raggiungere l’equilibrio sarà favorita lareazionediretta.
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� Nel terzo schema, che rappresenta il nuovoequilibrio, figurano complessivamente piùatomi di iodio di quelli presenti negli sche-miprecedentieloiodiononèstatoaggiuntoal sistema. Questo fatto determina, inoltre,una variazione del valore della costante diequilibrio, che nelle nuove condizioni do-vrebbetornarealvaloreoriginario.
� [6,82;3,62]. Poichélareazioneconsiderataèesotermica,
latemperaturapiùbassafavoriscelareazio-nediretta,conformazionedimaggioriquan-titàdiprodottiepertantovalorepiùelevatodella costante di equilibrio. L’esperimento1conKeq=6,82>3,62èquellocondottoallatemperaturadi500°C.
A L’aumento di pressione non provoca al-cuna alterazione dell’equilibrio, perchénella reazione il numero delle moli allostatogassosoèlostessoneireagentieneiprodotti;
B ladiminuzionedipressionenonprovocaalcuna alterazione dell’equilibrio, perchénella reazione il numero delle moli allostatogassosoèlostessoneireagentieneiprodotti;
C prevalelareazionedirettafinoaquandoilvaloredellacostantediequilibrioritor-naalvaloreiniziale;
D prevalelareazionedirettafinoaquandoilvaloredellacostantediequilibrioritor-naalvaloreiniziale.
� La reazione è esotermica, pertanto bassetemperature favoriscono lo spostamentodell’equilibrio verso la formazione dei pro-dotti. La formazione dei prodotti è favoritaanche da basse pressioni, perché il numerodelle moli dei prodotti allo stato gassoso èmaggioredelnumerodellemolideireagentiallostatogassoso(10contro9).L’elevatacon-centrazionedeireagentièunulteriorefatto-re che favorisce la formazione dei prodotti,maoccorretenerecontochetuttelesostanzesitrovanoallostatogassosoecheunaumen-todelleconcentrazionideterminaancheunaumento della pressione. A questo fatto sipotrebbe ovviare con l’allontanamento deiprodottiappenasiformano.
� [9,2 · 10–23mol/L;8,8 · 10–21g/L].
� [8 · 10–3g/L;2 · 10–4mol/L;7,6· 10–3g/L; 4 · 10–4mol/L].
� [8,9;3,7]. IlquozientedireazioneQ(3,7)èinferiorealla
costantediequilibrioKp(8,9).PoichéQ<Kpilsistemanonèall’equilibrioedèprevedibileunaumentodellapressioneparzialedelpro-dottoN2O4cuicorrispondeunadiminuzionedella pressione parziale del reagente NO2.QuestatendenzaproseguiràfinoacheQ=Kp.
� [0,282;0,282;0,218;0,218].
� [29,3]. L’aggiunta del reagente idrogeno, a parità
dellecondizioniditemperaturaepressione,sposta l’equilibrio verso la formazione delprodotto,laformaldeide.
� L’aumentodipressione sul sistemaall’equi-librioprovocalospostamentodell’equilibrioverso la formazione dei reagenti, che nellareazionecompaionoconunnumerodimoliminorerispettoaiprodotti(7contro8).Pre-vale pertanto la reazione inversa, fino alraggiungimentodiunanuovacondizionediequilibrio.
�A prevalelareazioneinversafinoaquandoilvaloredellacostantediequilibrioritor-naalvaloreiniziale;
B prevalelareazionedirettafinoaquandoilvaloredellacostantediequilibrioritor-naalvaloreiniziale;
C prevalelareazionediretta,endotermica; D nonsihaalcunaalterazionedell’equilibrio,
perchéilnumerodellemoliallostatogas-sosoèlostessoneireagentieneiprodotti;
E prevalelareazioneinversa,esotermica; F prevalelareazioneinversafinoaquando
ilvaloredellacostantediequilibrioritor-naalvaloreiniziale.
�A prevalelareazioneinversa,perchéilnu-mero delle moli dei reagenti allo statogassoso è minore del numero delle molideiprodottiallostatogassoso;
B prevale la reazione diretta, perché il nu-mero delle moli dei prodotti allo statogassosoèmaggioredelnumerodellemolideireagentiallostatogassoso;
C prevalelareazioneinversa,endotermica; D prevalelareazionediretta,esotermica; E prevalelareazionedirettafinoaquando
ilvaloredellacostantediequilibrioritor-naalvaloreiniziale.
Capitolo 10 - L’equilibrio chimico
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�AKps=[Ca2+]3·[PO43–]2.
BKps=[Mg2+]·[NH4+]·[PO4
3–]. CKps=[Ag+]2·[CrO4
2–]. DKps=[Ca2+]·[OH–]2.
� [7,5 · 10–5mol/L;2,5 · 10–2g/L].
� [2,8 · 10–18;diminuisce].
� [3,42 · 10–5mol/L].
� [2,6 · 10–6M;3,5 · 10–10M;4,7 · 10–11M].
� [4,3 · 10–5g;5,72 · 10–11g].
�101 [6,91 · 10–3mol/L;0,512g/L].
�102 La situazioneC. Infatti, nelle situazioni Ae B le particelle in soluzione, indipendente-mentedallaquantità,nonsonoseparate inioni,mentreunsalevainsoluzionesempresottoformadiioniseparati.
Capitolo 10 - L’equilibrio chimico Capitolo 11 - Acidi e basi
Capitolo 11Acidi e basi
PROVA DA SOLO1 a)H2Oèl’acidoeOH–èlasuabaseconiugata; HCO3
–èlabaseeH2CO3ilsuoacidoconiugato. b)HCNèl’acidoeCN–èlasuabaseconiugata; H2OèlabaseeH3O+ilsuoacidoconiugato. c)HClèl’acidoeCl–èlasuabaseconiugata; NH3èlabaseeNH4
+ilsuoacidoconiugato.
2 H3PO4+H2O↔H2PO4–+H3O+
H3PO4èl’acidoeH2PO4–èlasuabaseconiugata;
H2OèlabaseeH3O+èilsuoacidoconiugato.
3 [1,0].
4 [1,0·10–3M].
5 [2,17].
6 [10,63].
7 (a)pH neutro, poiché entrambi gli ioni delsalederivanodaelettrolitiforti;
(b)pHacido,poichéilsalederivadaHFeNH3e la costante di dissociazione dell’acidoHF è più grande della costante di disso-ciazionedellabaseNH3;
(c) pHbasico,poichéilsalederivadallabaseforteKOHedall’acidoH3PO4relativamen-tedebole;
(d)pHbasico,poichéilsalederivadallabaseforteNaOHedall’acidodeboleCH3COOH.
8 IlpHèbasico,poichéilsale,chesièprodottodallareazionetraunugualenumerodimolidell’acido e della base, deriva da una baseforteedaunacidodebole.
9 [9,38].
⓾ [12,95].
⓫ [9,09N].
⓬ [112,5mL;8,55].
⓭ [0,83N].
QUESITI
1 LarispostadevenecessariamentefornireunadefinizionediacidoebasesecondolateoriadiArrheniuseunadefinizionesecondolate-
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7 Perchélarispostaabbiaunavalutazionepo-sitivadeveriportarelaproceduraperdeter-minareilvaloredelpHnelcasodiunacidodeboleodiunabasedebole.Ènecessariochesi faccia riferimento al ruolo della costantedidissociazionedell’acidoodellabaseechesiricavilarelativaespressionematematica.
8 Larispostadevefornireunadefinizionedelprocesso di idrolisi salina, specificando checosa accade in soluzione a seconda dell’ori-gine del sale in uso. È necessario che si for-niscanoesempidisaliadiversaorigineesidiscutasullaaciditàobasicitàdellasoluzio-nerisultante.Unarispostapienamenteposi-tiva riporta anche la relazione matematicaperladeterminazionedelpH.
9 Ladomandachiedechesianoindicateindet-taglioqualisostanzedevonoessereusateperdare origine a soluzioni tampone, discuten-donellospecificochecosaaccadequandosiinterviene sul sistema alterando le concen-trazioni.Ènecessariochesiariportata lare-lazionematematicaperilcalcolodelpHnelcaso di una soluzione tampone e che sianosegnalatiesempidisistemitamponeinam-bitobiologico.
⓾ La risposta deve fornire una definizionedi acido poliprotico e deve proporre alcuniesempisignificativi.Sideveinoltrediscute-re sulle differenze nella dissociazione degliacidimonoproticiediquellipoliproticiesuipossibilieffettisulpHdellasoluzionefinaledeterminatidallaliberazionediunnumerodiversodiioniossonioapartiredallostessonumerodimolidiacido.Occorrecomunquefarepresenteche,quandosihaunasoluzio-ne di un acido poliprotico, è solo la primadissociazioneadeterminare inrealtà ilpH.Lesuccessivedissociazioniriguardanoacidideboliodebolissimi(unicaparzialeeccezio-neloioneidrogenosolfato),cheinfluenzanoilvaloredelpHsolosesifaricorsoaunnu-merodicifresignificativeelevato.
⓫ Si richiede una spiegazione dettagliata delprocesso di titolazione, applicato al caso direazionitraacidiebasi.Inparticolareèim-portantechesidiscutasulruolodell’indica-tore per una valutazione colorimetrica delpHdellasoluzione.Èanche importantechenella risposta emerga la specificità di ogniindicatoreelanecessitàdiscegliereinmodoappropriatol’indicatoredausarenellatitola-
Capitolo 11 - Acidi e basi
oriadiBrønstedeLowry.Unarispostacom-pletaepositivadiscutegliambitidiapplica-zioneeilimitidelledueteorieeleeventualisomiglianzeedifferenzetradiesse,facendoricorsoancheaopportuniesempi.
2 La risposta deve necessariamente fornireunadefinizionediacidoebasesecondolate-oriadiLewis.SideveinoltredimostrareconopportuniesempicomelateoriadiLewisdifatto comprenda le teorie precedenti, allar-gandonegliambitidiapplicabilità.
3 La domanda richiede che si formuli in ter-mini matematici la capacità di acidi e basidi interagire con l’acqua in soluzione. Unarispostapienamentepositivaillustra,ancheattraverso esempi, il significato del valoredellacostantedidissociazioneinterminidiforzadegliacidiedellebasi.
4 Perché la risposta sia positiva deve esse-re illustrato in modo chiaro il fenomeno diautoionizzazione dell’acqua e quindi il suocomportamentoanfotero.Sidevonodefinirecorrettamente i prodotti della dissociazioneedevonoessereespressiinterminiquantita-tivi i valori delle rispettive concentrazioni edellacostantediequilibrio.Sirichiedeinfinechesidiscutadicomeilvariaredelleconcen-trazioni dei prodotti della autoionizzazionedell’acqua determini la neutralità, acidità obasicità delle soluzioni, accompagnando ladiscussioneconesempi.
5 Larispostadeve illustrare l’importanzachehannolaforzadell’acidoedellabaseelapos-sibilitàperquesticompostidiesseremonoopoliproticiperladeterminazionedellecarat-teristichedellasoluzionefinaleprodotta.Larispostadeveessereopportunamentecorre-datadaesempiesplicativi.
6 Perchélarispostaabbiaunavalutazionepo-sitivadeveriportareunacorrettadefinizio-ne del pH, motivando l’intervallo di valoriche la scala di pH può assumere in base alprodottoionicodell’acqua.Sidevequindiil-lustrareilcasodiunacidoediunabasefortee ricavare la relazione matematica che per-mettedideterminarelaconcentrazionedel-lo ione ossonio e dello ione idrossido. La ri-spostaèpienamentepositivasesiriportanoesempidicalcolodelpHrelativiasoluzionidiacidiobasifortiesispiegaperchénonsiricorreall’utilizzodellacostantedidissocia-zionedell’acidoodellabasepresainesame.
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Capitolo 11 - Acidi e basi
zioneinbasealdifferentepuntodiviraggio.Nellaillustrazionedelprocessodititolazioneè da considerarsi pienamente positivo l’usodellacorrettaterminologia,conlaspiegazio-nedelconcettodipuntoequivalenteelapro-posizione di una curva di titolazione esem-plificativa.
⓬ Ladomandarichiedelaspiegazionedelcon-cetto di equivalente chimico e la esplicita-zionedellacorrispondenzatraequivalenteemole,conesempirelativiadacidiebasimonoe poliprotici. Si deve inoltre definire la nor-malitàeconfrontarequestagrandezzaconlamolarità.Ènecessario,perchélarispostasiavalutata in modo pienamente positivo, chesi riportino e mettano a confronto esempidicalcolodellanormalitàedellamolaritàdiacidiebasimonoproticiepoliprotici.
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭B ⓮C ⓯B ⓰B⓱D ⓲C ⓳D ⓴D㉑A ㉒D ㉓A ㉔D㉕C ㉖C ㉗B ㉘B㉙D ㉚A ㉛C ㉜A㉝B ㉞B ㉟C ㊱D㊲B ㊳B ㊴C ㊵C㊶C ㊷B ㊸B ㊹B㊺D ㊻D ㊼A ㊽B㊾B ㊿C �A �B�C �D �D �A�B �D �A �D�A �A �B �D�B �D �A �C�C �B �B �A�C �B �B �D�D �B �C �D�C �D �B �C�C �B �A �C�B �D �B �C�C �B �C �A�B �C �B �C�101 C �102 B �103 A �104 C�105 C
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
�106 ANa++H2O+NH3+Br–; NH4
+/NH3;H2O/OH–. BHSO4
–+H2PO4–;
H2SO4/HSO4–;H2PO4
–/HPO42–.
CHSO4–+NH4
+; H2SO4/HSO4
–;NH4+/NH3.
DI–+H3O+; HI/I–;H3O+/H2O.
�107 AHNO3/NO3–;N2H5
+/N2H4. BCH3COOH2
+/CH3COOH;HClO4/ClO4–.
CH2Se/HSe–;H3O+/H2O. DH2PO4
–/HPO42–;HCO3
–/CO32–.
�108 AFeBr3acido,Br–base; BCu2+acido,NH3base; CH+acido,PH3base; DCO2acido,OH–base.
�109 BasidiArrhenius:A,C,F. BasidiBrønstedeLowry:B,D,E,F.
�110 AcididiLewis:A,B,E.BasidiLewis:C,D,F.
�111 L’ammoniacanonpuòcomportarsidaacidodi Lewis in quanto l’azoto non può accetta-redoppiettielettronici.AncheloioneossidononpuòcomportarsidaacidodiLewis,poi-chéperl’ossigenoèimpossibileaccettareal-tridoppiettielettronici.
�112 AHF. BH2CrO4. CHIO3. DHCO3
–.
�113
Acidoconiugato BaseconiugataHCl Cl–
NH4+ NH3
HNO3 NO3–
HCO3– CO3
2–
HI I–
HS– S2–
H3PO4 H2PO4–
142
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�127 [5,1].
�128 [1,30].
�129 [1,70].
�130 [0,001M].
�131 [1,76·10–5].
�132 [10;4].
�133 [12,3].
�134 [3,4].
�135 [2,7·10–6M;5,6].
�136 [13,7].
�137 [11,5].
�138 [4,6;8,2].
�139 [12,2].
�140 [2,4].
�141 [13,4].
�142 [9,9·10–3M;10].
�143 [11,4;11,1;10,8].
�144 [3,52].
�145 [0,08g].
�146 [10–6M;4,0·10–6M].
�147 [110mL].
�148 [19mg].
�149 [2,14·10–3M;3,52·10–4].
�150 [50mL;50mL].
�151 [(1ª)12,1;(2ª)11,7;(3ª)7,3;(1ª+2ª+3ª)11,8].
�152 [10–5].
�153 [99L].
�154 [13].
�155 [4,7].
�156 [9,1].
�157 [8,97].
�158 [4,5].
�159 [1,1·10–5M;4,98].
�160 [3,0·10–12M;3,3·10–3M;4,4·10–1M;3,3·10–3M].
�161 [7]. IlclorurodipotassioKClèunsale,chepuò
essere considerato come derivato dalla re-azione tra un acido forte, l’acido cloridrico
�114
Acidoconiugato
Sostanza Baseconiugata
H3O+ H2O OH–
NH4+ NH3
H2S HS– S2–
PH4+ PH3
HCN CN–
H2SO4 HSO4– SO4
2–
H3PO3 H2PO3– HPO3
2–
�115 H2O<HIO<HCN<HClO<H2S<H2CO3< HF<H3PO4<HClO2<HIO3.
�116 KOH>NaOH>Ca(OH)2>Mn(OH)2> Mg(OH)2>AgOH>NH3.
�117 C<B<A<D.
�118 C>A>B>D.
�119 AH3PO4→H2PO4–+H+
H2PO4–→HPO4
2–+H+
HPO42–→PO4
3–+H+; BH2CO3→HCO3
–+H+
HCO3–→CO3
2–+H+; CH2SiO3→HSiO3
–+H+
HSiO3–→SiO3
2–+H+; DH3PO3→H2PO3
–+H+
H2PO3–→HPO3
2–+H+
HPO32–→PO3
3–+H+; EH4SiO4→H3SiO4
–+H+
H3SiO4–→H2SiO4
2–+H+
H2SiO42–→HSiO4
3–+H+
HSiO43–→SiO4
4–+H+; FH2SO3→HSO3
–+H+
HSO3–→SO3
2–+H+.
�120 C<D<A<B.
�121 C<A<D<B.
�122 AH2S. BHCl. CPH3(≈AsH3). DHClO.
�123 A1,12·10–12. B6,10·10–13. C2,38·10–2. D1,79·10–6.
�124 [1].
�125 [5,26].
�126 [2,6].
Capitolo 11 - Acidi e basi
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HCl,conunabaseforte,l’idrossidodipotas-sioKOH.Pertantolesoluzionidiquestosale,qualunquesiailvaloredellaconcentrazione,non danno luogo a idrolisi salina e il pH simantieneneutro.
�162 [4,7].
�163 [9,14].
�164 [9,1;9,0].
�165 ACH3COO–+H2O↔CH3COOH+OH–. pH>7perchéCH3COOHèunacidodebolee
rimangonoioniidrossidoineccesso. BNH4
++H2O↔NH3+H3O+. pH<7perchéNH3èunabasedeboleeriman-
gonoioniossonioineccesso. Cnessunareazionediidrolisi. pH = 7 perché il pH rimane quello neutro
dell’acqua. DFe3++6H2O↔Fe(OH)3+3H3O+. pH<7perchéFe(OH)3èunabasedeboleeri-
mangonoioniossonioineccesso.
�166 [6,49].
�167 ANonsitrattadiunsistematampone,per-chéilsaleèformatodaunacidodeboleedaunabaseanch’essadebole.
BNonsitrattadiunsistematampone,per-ché il sale è formato da un acido forte e daunabaseanch’essaforte.
CSitrattadiunsistematampone,nelqualesonopresentiunabasedeboleeunsuosaleformatoconunacidoforte.
DSitrattadiunsistematampone,nelqualesonopresentiunacidodeboleeunsuosaleformatoconunabaseforte.
�168 [0,56M;27,9g].
�169 [7,1].
�170 [20,0g].
�171 [0,75M].
�172 [0,34N;0,82g].
�173 [A10,86;B10,70;C100mL;D4,63;Eb].
�174 L’indicatore da usare è la fenolftaleina(pKa=9,4),perchéilpuntoequivalente,nel-latitolazionetraunacidodeboleeunabaseforte,sitrovaincampobasicoelafenolfta-leinaèl’unicotragliindicatorielencaticonpuntodiviraggioincampobasico.
�175 [4,0·10–2M;12,6;1,6·10–1M;13,2].
Capitolo 11 - Acidi e basi Capitolo 12 - Elettrochimica
Capitolo 12Elettrochimica
PROVA DA SOLO1 Sono reazioni di ossidoriduzione la (a) e la
(b).In(a)Al2O3èlaspecieossidanteeCOèlaspecieriducente.In(b)Hg2+èlaspecieossi-danteeAlèlaspecieriducente.
2 2Al+3Hg2+→2Al3++3Hg. Lo ione mercurico Hg2+ è l’agente ossidante,
l’alluminiometallicoAlèl’agenteriducente.Lo ionealluminioAl3+è laspecieossidata, ilmercurioelementareHgèlasostanzaridotta.
3 5K2S+2KMnO4+8H2SO4→ 5S+6K2SO4+2MnSO4+8H2O. [14,54g].
4 2CrO22–+4H2O2+OH–+H+→
2CrO42–+5H2O.
[5,03g].
5 3SO2+2KMnO4+2H2O→ 2MnO2+K2SO4+2H2SO4. [176,2g].
6 LoioneferricoFe3+hamaggiorepotereossi-dantedelloionerameicoCu2+.
7 LoionecalcioCa2+hamaggiorepotereridu-centedelloionesodioNa+.
8 Avvienelareazioneinversa. [+2,77V].
9 [0,91V;–0,02V].
⓾ [5,21g].
QUESITI
1 La risposta è valutabile positivamente se sirispondeinmodoaffermativoesifornisco-noesempidireazioninonredox,comelerea-zionididoppioscambioolereazionidineu-tralizzazione.
2 Deveesserefornitaunadefinizionedelpro-cessodiossidoriduzione,dacuirisultichealvariare del numero di ossidazione dei dueelementiingiococorrispondeunpassaggiodielettronidall’elementochelicedeaquelloche li acquisisce. Nella risposta deve esserechiarito come l’aumento, o la diminuzione,
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plessiva e quindi il flusso spontaneo deglielettroni. Molto positiva la presentazione diesempicheutilizzinoidatitabellatineltesto.
7 Sichiedeunadescrizionedellacellaelettro-liticaintuttelesuepartieunaspiegazionediquantoavvieneaidueelettrodi.Peresserecompletalarispostadevepresentareacorre-dounaillustrazionegraficadelsistemaelet-trolitico.
8 Perché la risposta abbia una valutazionepositiva,dalconfrontodeveemergerechia-ramente la differenza per quanto riguardailsegnodeidueelettrodiecomeleduecellepresentino processi opposti, spontaneo nelcasodellapila,nonspontaneonelcasodellacella elettrolitica. La risposta deve eviden-ziarechenelprimocasosiproduceenergiaelettrica da un processo chimico, mentrenel caso della cella elettrolitica si fornisceenergia elettrica per convertirla in energiachimica. Una risposta pienamente positivaindividuagliaspetti incomuneaiduepro-cessi, come il fatto che il catodo sia la sededellariduzione,dovesiaccumulanoglielet-troni,mentrel’anodosialasededellaossida-zione,dovesiaccumulanoicationi.
9 Discutendo delle pile, si chiede di chiarireche cosa si intende col termine «scarico».Nellarispostavannoindicati l’azzeramentodella f.e.m., la completa conversione dell’e-nergiachimicainenergiaelettricael’azzera-mentodellavariazionedienergialibera.Larisposta è valutata pienamente positiva sevengono riproposti i riferimenti ai concettidiequilibriochimicoedilavoroutile.
⓾ La risposta deve contenere una discussionesull’equazionediNernstesulsuoambitodiapplicazione alle condizioni non standarde durante il funzionamento di una pila. Ènecessario che l’espressione dell’equazionevengacorrettamenteriportataediscussaneisuoiterminimatematici.
⓫ Sichiedeunadefinizionediequivalenteelet-trochimicocomemassadisostanzaingradodi scambiare una mole di elettroni. Una ri-sposta completa riporta la relazione mate-matica che lega massa equivalente, massamolareemolidielettroniscambiati.Èimpor-tantechesifacciariferimentoall’usodelcon-cettodiequivalenteancheapropositodellereazioniacido-baseechesievidenzicomeneisistemielettrochimicipossarisultareutilela
Capitolo 12 - Elettrochimica
deln.o.individual’elementochecede,oquel-lochericeve,glielettroniepermettedista-bilireladirezionedelflussoelettronico.Mol-topositivounparalleloconladefinizionediacidoebase diBrønsted e Lowry, in cui siaevidenziatocomeunaspeciechimicapossacomportarsi da riducente o da ossidante infunzione del comportamento dell’altra spe-cieconlaqualeèmessaareagire.
3 La risposta è completa se contiene tutte leinformazioninecessarieaindividuareleduecelleeidueelettrodi,sesidescrivechecosaaccadeinciascunacellaeaciascunelettro-do,sesiindicanolecaratteristichedelcircu-itoesternoesesispecificailruolodelsettoporosoodelpontesalinocomechiusuradelcircuito interno. Una risposta pienamentepositiva prevede anche l’illustrazione deiconcettiespostiattraversounariproposizio-negraficadellapilaDaniell.
4 Si richiede una definizione del concetto dipotenzialediriduzione.Larispostadevefaremergerecomesitrattidiunagrandezzaingradodifornireunamisuradellatendenzanaturalediunelementoaridursioaossidar-si.Unarispostapienamentepositivadiscutesul significato del potenziale di riduzione,trovando collegamenti con la posizione nelSistema periodico dei vari elementi e quin-di con la loro elettronegatività. Una rispo-sta completa discute dell’assegnazione delpotenziale di riduzione standard di un ele-mento e illustra la semicella a idrogeno, dicui specifica l’importanza nella costruzionedellascaladeipotenzialidiriduzione.
5 Larispostadeveriportareunadefinizionedid.d.p.odif.e.m.incuisiaindicatoilmetodoperladeterminazionedellagrandezza.Unarispostapienamentepositivadiscuteanchedelsignificatodellad.d.p.interminidispon-taneità della reazione. Da valutare moltopositivamenteilparagoneconilconcettodienergiapotenzialeelaproposizionediesem-picheillustrinolaproporzionalitàtradiva-rioenergeticoespontaneitàdelprocesso.
6 La risposta deve contenere una descrizionedettagliata del flusso di elettroni che, attra-versoilcircuitoesterno,simuovonodall’ano-doversoalcatodo.Deveinoltrechiarirecomesia possibile, date due semireazioni di ridu-zione e noti i valori di potenziale standard,ricostruire la trasformazione chimica com-
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Capitolo 12 - Elettrochimica
definizionedinormalitàdiunasoluzione.
⓬ Si chiede che vengano correttamente ripor-tate e discusse le due leggi di Faraday. Nelcasodellasecondaleggeèdavalutarsiposi-tivamente la segnalazione della sua utilitàperladeterminazionedellamassadiunaso-stanzacheinuncertotemposidepositaaunelettrododuranteunprocessoelettrolitico.
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
⓭B ⓮A ⓯C ⓰A⓱D ⓲B ⓳B ⓴B㉑A ㉒B ㉓A ㉔B㉕B ㉖D ㉗B ㉘A㉙D ㉚A ㉛B ㉜B㉝A ㉞D ㉟B ㊱A㊲A ㊳B ㊴C ㊵A㊶A ㊷B ㊸C ㊹D㊺A ㊻A ㊼C ㊽B㊾D ㊿A �D �B�A �D �B �D�B �B �C �B�A �B �D �A�B �A �C
VERIFICA LE ABILITÀ - ESERCIZI E PROBLEMI
�AOssidanteH2SO4;riducenteZn; BOssidanteH2O;riducenteNa; COssidanteHNO3;riducenteH3AsO3; DOssidanteFe2O3;riducenteAl; EOssidanteHNO2;riducenteH2S.
�AH2S+2HNO3→H2SO3+2NO+H2O; BAl+3AgNO3→Al(NO3)3+3Ag; CMnO2+4HCl→MnCl2+Cl2+2H2O; D3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)2+2NO+4H2O; E3PbCl2+HIO3+6HCl→3PbCl4+HI+3H2O.
�A20H2O+8Cr3++3IO4–→8CrO4
2–+3I–+40H+; B4MnO4
–+5C+12H+→5CO2+4Mn2++6H2O; CMn2++2BiO4
3–+8H+→MnO42–+2Bi3++4H2O;
DCr2O72–+3S2–+14H+→3S+2Cr3++7H2O;
ESO42–+Zn+4H+→Zn2++SO2+2H2O.
� [524g].
� [27,93g;18,62g]. Lamassaequivalentedelferronelcomposto
FeS, in cui Fe ha n.o. = +2, corrisponde allametà della massa molare (55,85/2 g), men-trenelcompostoFeCl3,incuiFehan.o.=+3,corrisponde a un terzo della massa molare(55,85/3g).
�ASpecieossidante:Ni2+; specieriducente:Al. BSemireazioneall’anodo: 2Al→2Al3++6e–; semireazionealcatodo: 3Ni2++6e–→3Ni.
�ASemireazionediriduzione: Au3++3e–→Au; semireazionediossidazione: Cd→Cd2++2e–; reazionecomplessiva: 2Au3++3Cd→2Au+3Cd2+. BSemireazionediriduzione: Cd2++2e–→Cd; semireazionediossidazione: Fe→Fe2++2e–; reazionecomplessiva: Cd2++Fe→Cd+Fe2+. CSemireazionediriduzione: Au3++3e–→Au; semireazionediossidazione: Ag→Ag++e–; reazionecomplessiva: Au3++3Ag→Au+3Ag+. DSemireazionediriduzione: Cu2++2e–→Cu; semireazionediossidazione: Cr→Cr3++3e–; reazionecomplessiva: 3Cu2++2Cr→3Cu+2Cr3+.
�ABr2/Br–//Cl2/Cl–;
BPb2+/Pb//Pb4+/Pb2+.
� Il funzionamento della pila provoca il con-sumo dell’anodo, dove lo zinco passa in so-luzione come ione Zn2+. L’aumento dellaconcentrazionedegliionizincoinsoluzioneostacola il passaggio in soluzione di altriioni, pertanto la cessione di elettroni attra-verso il circuito esterno avviene con mag-gioredifficoltàe ladifferenzadipotenzialeelettricodellapiladiminuisce.Lacessazionedel funzionamento può avvenire per totale
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� [411F].
� [1,2F;44g].
� [193000C].
� [386000C].
� [279000C;15h30min].
� [0,091g].
� [38000s].
� [224g].�101 [16g].�102 [12h58min].�103 [531000C].�104 A Ilversodelflussodeglielettronièsbagliato;
gliionisolfatodevonoavereduecarichene-gativeenonpositive;leduesoluzionisonoseparatedaunsettoporosoenondaunamembranasemipermeabile.
B Mancailsettoporoso. C Nell’equazione di ossidazione dello ione
cloruroCl–mancailcoefficiente2ade–.
Capitolo 12 - Elettrochimica
consumo dell’anodo di zinco o per la totaledeposizionealcatododegliionirameCu2+insoluzione.
� [0,972g].
�ASpecieossidante:Sn2+; specieriducente:Mg. BSemireazionediossidazione: Mg→Mg2++2e–; semireazionediriduzione: Sn2++2e–→Sn. CMg2+/Mg//Sn2+/Sn. DMg+Sn2+→Mg2++Sn.
� AlsemielementoaoroAu3+/Au. [0,70V].
� [1,30V]. Dadestraversosinistra.
�D. Il catione Ag+, che ha il potenziale di ri-duzionestandardpiùaltoepertantoaccettaelettroniconmaggiorefacilità.
� f.e.m.=0,62V.Ilprocessospontaneoè: Zn+Sn2+→Zn2++Sn.
� Si riducono per primi gli ioni rameici Cu2+
e successivamente gli ioni idrogeno H+. Gliioni sodio Na+ non possono ridursi a spesedegli atomi di zinco Zn. Queste previsionipossono essere effettuate in base ai poten-ziali di riduzione standard degli elementi,daiqualirisultachelesemireazionidiridu-zione degli ioni Cu2+ e H+ hanno entrambepotenziale di riduzione standard superioreaquellodellasemireazionediriduzionedel-lo zinco, mentre lasemireazionedi riduzio-nedelloioneNa+hapotenzialediriduzionestandardinferioreaquellodellasemireazio-nediriduzionedellozinco.
� [0,404V].
� [1,04V].
� [0,2M].
� [1,58V].
� [0,31V].
� 2MnO4–+10I–+16H+→2Mn2++5I2+8H2O.
[0,99V].
� [202g].
� [31,47F;9,271F<31,47F].
� [0,14F].
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Capitolo 13Le proprietàdei composti organici
PROVA DA SOLO
1 a)isomeriadiposizione; b)isomeriageometrica.
2H — C — C — C — C — H
iso-Pentano
H| 1°
1°
1°2° 2°
|H
H|
|H
|H
H|
|H — C — H
H|
|H
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
1B 2C 3D 4C5B 6C 7D 8A9C ⓾A ⓫B ⓬D⓭D ⓮B ⓯B ⓰B⓱A ⓲B ⓳A ⓴C
Capitolo 13 - Le proprietà dei composti organici
VERIFICA LE ABILITÀ - DOMANDE APERTE
㉑Apuntadatrapano; Bmano,piede,orecchio; CANNA,OTTO,INNI.
㉒Avero; Bvero; Cfalso; Dfalso.
㉓A14; B5; C4; D19.
㉔Asaturo,sp3; Binsaturo,sp3esp2; Cinsaturo,sp2; Dinsaturo,sp3,sp.
㉕Acompostidifferentichenonsonoisomeridicatena;
Bcompostidifferentichesonoisomeridicatena;
Cdifferenticonformazionidellastessamolecola.
㉖Ano; Bno.
VERIFICA LE ABILITÀ - EXERCISE
㉗AlkeneAlkyne
CarbanionCarbocation
Geometric isomerAddition
SubstitutionThe series of carbon atoms chains
EliminationSaturated compounds
CH3CHO + CH3OH CH3CHOH — OCH3
R3C — CR3
CH3CH2Br H2C === CH2 + HBr
RC ≡≡≡ CR
CH3(CH2 )nCH3 (n = 1,2,3 …)
R2C === CR2
CH3CH3 + Br2 CH3CH2Br + HBr
cis-FHC === CHF and trans-FHC === CHF
CH3 — CO — CH–2
CH3 — C + H — CH3
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Capitolo 14Gli idrocarburi
PROVA DA SOLO
1
H3C — CH — CH — CH3
CH3 |
CH3 |
2H3C — CH — CH — CH2 — CH2 — CH2 — CH3
CH3 |
CH2CH3 |
3 Esacloroetano.
4 H3C — CH2 — CH = CH — CH2 — CH3
5 H3C — CH = CH — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
1B 2C 3B 4B5A 6B 7A 8C9C ⓾B ⓫B ⓬C⓭B ⓮C ⓯B ⓰B⓱C ⓲C ⓳B ⓴C
VERIFICA LE ABILITÀ - DOMANDE APERTE
㉑ACH3 — CH2 — CH2 — CH3
BCH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3
㉒ACH3 — (CH2)2 — CH3
BCH3 — (CH2)5 — CH3
㉓
AH — C — C — C — C — C — H
H|
H|
H|
H|
H|
|H
|H
|H
|H
|H
BH — C — C — C — C — C —C — C — C — H
H|
H|
H|
H|
H|
H|
H|
H|
|H
|H
|H
|H
|H
|H
|H
|H
CCH3 — (CH2)8 — CH3
DC6H14
Capitolo 14 - Gli idrocarburi
㉔Asì;Bsì;Cno;Dno.
㉕A3-metilpentano; B2-metilesano; C2-metilesano; D2,4-dimetilesano.
㉖Anonèbasatosullacatenapiùlunga:2,2-dimetilbutano;
Blacatenacarboniosaènumeratadallaestremitàsbagliata:2,2,3-trimetilbutano;
Clacatenacarboniosaènumeratadallaestremitàsbagliataeigruppialchilicinonsonoelencatialfabeticamente:
3-etil-4metilesano; Dglistessigruppialchilicisonoelencati
separatamente:2,4-dimetilesano.
㉗A16;B6;C5;D15.
㉘AC6H12;BC6H12;CC4H8;DC7H14.
㉙A6;B2;C2;D3.
㉚Ano;Bno;Cno;Dsì.
㉛Am-diclorobenzeneBo-dinitrobenzene
Cl
Cl
NO2
NO2
Co-bromostirene Dp-bromofenolo
HC=CH2
Br OH
Br
VERIFICA LE ABILITÀ - EXERCISES
㉜A18;B4;C13;D22.
㉝Aoctane; Bcyclopentane; Cpentane; Dcyclopentane.
㉞ C C — C — C — C (1-pentyne); C — C C — C — C (2-pentyne); C C — C — C (3-methyl-1-butyne). |
C
149
La nuova chimica di Rippa
La fotocopia di questa pagina è autorizzata ai soli fini dell’utilizzo nell’attività didattica degli alunni delle classi che hanno adottato il testo
Idee per insegnare la chimica con La nuova chimica di Rippa © Italo Bovolenta editore - Zanichelli - 2016
SOLU
ZION
I DE
GLI
ESER
CIZI
DEL
TES
TO
Capitolo 15Gruppi funzionalie polimeri di sintesi
PROVA DA SOLO
1 CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH
2 3-pentanolo.
H2SO43 2CH3 — CH2 — CH2 — CHO + O2 ⎯⎯⎯→ 2CH3 — CH2 — CH2 — COOH
VERIFICA LE CONOSCENZE - DOMANDE A SCELTA MULTIPLA
1C 2C 3B 4C5C 6B 7B 8A9C ⓾B ⓫A ⓬B⓭B ⓮C ⓯C ⓰D⓱A ⓲C ⓳B ⓴B㉑C
VERIFICA LE ABILITÀ - DOMANDE APERTE
㉒ACH3CH2CH2CHO + H2 ⎯→ CH3CH2CH2CH2OH
BCH3CH2COOH + CH3OH ⎯→ CH3CH2COOCH3 + H2O
㉓ACH3 — CH2 — CH2 — CH2 — OH primario
BCH3 — CH2 — CH — CH3
OH |
secondario
CCH3 — C — CH3
OH |
|CH3
terziario
DCH3 — C — CH2 — CH2OH
CH3 |
|CH3
primario
ECH3 — C — CH — CH3
CH3 |
|CH3
OH |
secondario
FCH3 — CH — CH3
OH |
secondario
Capitolo 15 - Gruppi funzionali e polimeri di sintesi
㉔ACH3CH2 — NH2
BCH3CH2CH2 — N — CH2CH2CH3
H|
CCH3CH2 CH2CH2 — N — CH2CH2CH2CH3
CH2CH2CH2CH3 |
DCH3CH2 CH2CH2 — N — CH3
H |
㉕ACH3CH2CH2CHCOOH
CH3 |
BCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2C — OCH2CH3
O
CCH3CH2CH2CH2C — OCH2CH2CH2CH3
O
DCOOH
㉖ACH3CH2CH2CH2COOH acidopentanoico BCH3COOCH2CH3 etiletanoato(etilacetato) CCH3CH2CH2CH2OH butanolo DCH3CH2CHOHCH3 2-butanolo ECH3CH2CH2COOH acidobutanoico FC6H5Br bromobenzene
㉗A CH2 — CH — CH3 |CH2
|OH
|CH3
2-metil-1-butanolo
BCH3 — CH — CH2 — CH2 |OH
|OH
1,3-butandiolo
CCH3 — CH — CH — CH3 |CH3
|OH
3-metil-2-butanolo
D
OH
HO
1,3-ciclopentadiolo
㉘A4;B3;C1;D0.
㉙A1-eptanolo; B1-propanolo; C1,2-etandiolo;
㉚A3;B3;C3;D3.
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La nuova chimica di Rippa
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Idee per insegnare la chimica con La nuova chimica di Rippa © Italo Bovolenta editore - Zanichelli - 2016
Capitolo 15 - Gruppi funzionali e polimeri di sintesi
㉛Asì;Bsì;Cno;Dsì.
㉜AC4H10O;BC4H8O;CC4H8O;DC4H6O2.
㉝ACH3CH2CHCH2CH3 |OH
B — CH2CHCH3 |OH
CCH3CH2OH
DCH3CH2CH2CHCH2CH2OH
CH2CH3 |
ECH3OH
VERIFICA LE ABILITÀ - EXERCISES
㉞ACH3 — CH — CH2 — CH3
OH |
butan-2-ol
BH3C — CH — CH — CH2 — CH3
OH |
CH2 — CH3 |
3-ethylpentan-2-ol
COH
cyclopentanol
㉟A2;B2.
㊱ACH3 — CH2 — CO — CH3
O
BCH3 — CO — (CH2)7CH3
O
CCH3 — CH2 — CH2 — CO — CH2CH3
O
㊲ Because the butylamine forms hydrogenbondsbetweenthemolecules.
Thepentanemaynotformhydrogenbonds.