Come scrivere le formule dei sali
Nov16

Come scrivere le formule dei sali

Anche se appare riduttivo l’idea comune a molti che la chimica sia solo un insieme di formule può essere utile poter scrivere rapidamente le formula dei sali più comuni senza avere grandi conoscenze della disciplina. I sali sono elettricamente neutri e sono costituiti da uno ione positivo e da uno ione negativo. Nella tabella vengono indicati gli ioni positivi e negativi più comuni dalla cui combinazione si può ottenere la formula di un sale e il suo nome comune. Ioni positivi Li+ Na+ K+ Be2+ Mg2+ Ca2+ Ba2+ Al3+ Fe2+ Fe3+ Ag+ Cu+ Cu2+ Zn2+ Pb2+ Pb4+ Sn2+ Sn4+ * NH4+ * Si tenga conto che uno ione positivo poliatomico che può essere presente nei sali è lo ione ammonio NH4+ Ioni negativi Nome F– Fluoruro Cl– Cloruro Br– Bromuro I– Ioduro S2- Solfuro HS– Idrosolfuro o idrogenosolfuro CN– Cianuro NO3– Nitrato NO2– Nitrito CO32- Carbonato HCO3– Idrogeno carbonato o bicarbonato SO42- Solfato HSO4– Idrogenosolfato SO32- Solfito HSO4– Idrogenosolfito PO43- Fosfato HPO42- Idrogenofosfato H2PO4– Diidrogenofosfato ClO– Ipoclorito ClO2– Clorito ClO3– Clorato ClO4– Perclorato   Per poter scrivere la formula di un sale formato da questi ioni basta accoppiare uno ione positivo e uno ione negativo tenendo conto della loro carica e facendo in modo che la molecola sia neutra. Supponiamo di voler scrivere la formula del cloruro di sodio. Poiché lo ione sodio ha una sola carica positiva e lo ione cloruro ha una sola carica negativa la formula è NaCl. Se invece dovessimo scrivere la formula del cloruro di calcio bisogna tenere conto che lo ione calcio ha due cariche positive mentre lo ione cloruro ha una sola carica negativa pertanto affinché le cariche siano bilanciate sono necessari due ioni Cl– per ogni ione Ca2+ quindi la formula è CaCl2. Analogamente la formula del cloruro di alluminio, tenendo conto che lo ione alluminio ha tre cariche positive e lo ione cloruro ha una sola carica negativa, è AlCl3. Supponiamo di voler scrivere le formule dei carbonati di calcio, sodio e alluminio. Nel primo caso, poiché lo ione carbonato ha due cariche positive e lo ione calcio ha due cariche positive, la formula è CaCO3. Nel caso del carbonato di sodio poiché lo ione carbonato ha due cariche positive e lo ione sodio ha due cariche positive, la formula è Na2CO3. Nel caso del carbonato di alluminio  poiché lo ione carbonato ha due cariche negative e lo ione alluminio ha tre cariche positive per bilanciare le cariche occorrono tre ioni carbonato ( 3 ∙ -2 = – 6) e due ioni alluminio ( 2 ∙ +3 = +6) e la formula è Al2(CO3)3. Si noti che alcuni ioni metallici...

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Chiodi di garofano
Nov14

Chiodi di garofano

I boccioli fiorali del Syzygium aromaticum raccolti ed essiccati e costituiscono i chiodi di garofano, spezia nota ed utilizzata in tutto il mondo, il cui uso risale al XVIII secolo a.C. Dotati di un aroma intenso e inconfondibile ai chiodi di garofano venivano attribuiti dalla medicina popolare poteri anestetici, antisettici, antimicrobici, espettoranti e con effetti benefici sull’apparato digerente e venivano consigliati anche come afrodisiaci. I chiodi di garofano vengono utilizzati anche in cucina sia nelle preparazioni dolci come biscotti e panpepati che salate in abbinamento alla carne. I componenti presenti nei chiodi di garofano sono stati ricercati nell’olio essenziale che può essere ottenuto dalle foglie, dallo stelo o dai fiori. Essi hanno una composizione simile sia pure variabile nelle proporzioni e l’attenzione è stata focalizzata sull’olio di garofano proveniente dai boccioli. Esso è costituito prevalentemente da eugenolo la cui quantità va dal 70 all’85%, da un suo estere, l’ acetato di eugenile in ragione di circa il 15% e da β-cariofillene la cui quantità oscilla tra il 5 e il 10%. L’eugenolo fa parte degli allilbenzeni e ha formula C10H12O2; il suo nome I.U.P.A.C. è 2-metossi-4-(propen-2-il)-fenolo. L’eugenolo ha un’attività sia antibatterica che antiparassitaria oltre che quella di repellente per gli insetti: alcune piante infatti hanno la capacità di produrre sostanze, quali l’eugenolo, come meccanismo di difesa dall’attacco di funghi e batteri. L’olio di chiodi di garofano era usato, infatti, dagli Egizi nelle pratiche di imbalsamazione per l’elevato potere antimicrobico. E’ un liquido di colore giallo che tende ad imbrunirsi all’aria, di sapore pungente, di odore tipico ed è usato oltre che per le sue proprietà antisettiche, anche per le sue caratteristiche antifermentative, analgesiche, come prodotto di partenza per la sintesi della vanillina, nei profumi e in odontoiatria. In odontoiatria infatti l’eugenolo viene usato, miscelato all’ossido di zinco, per otturazioni provvisorie, come sottofondo per le otturazioni e come materiale da impronta e si ritiene che abbia un effetto lenitivo sulla polpa dentale e anche un limitato effetto germicida. Il β-cariofillene  è un sesquiterpene biciclico che contiene un anello ciclobutano. Esso fu sintetizzato per la prima volta nel 1964 ma solo dopo circa quarant’anni ne furono scoperte le sue potenzialità. Il β-cariofillene, presente anche nella Cannabis agisce sui recettori CB2 pertanto è potenzialmente utile in campo medico per combattere le infiammazioni e, da studi effettuati sui topi, mostra effetti antidepressivi e pare sia in grado di combattere l’ansia. Il tipico aroma dei chiodi di garofano è dovuto anche a componenti che si trovano in quantità minori e, in particolare dal 2-eptanone e dal salicilato di metile. Il 2-eptanone è un chetone che, in acqua, ha il tipico odore della banana, viene secreto dalle api ed è utilizzato...

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Cloruro di cesio
Nov13

Cloruro di cesio

Il cloruro di cesio è un solido cristallino molto solubile in acqua e igroscopico avente formula CsCl utilizzato come fonte di ioni cesio per numerose applicazioni. Come gli altri alogenuri alcalini il cloruro di cesio è incolore se è presente sotto forma di grossi cristalli e quando è polverizzato si presenta di colore bianco. I metalli alcalini, infatti, hanno un solo elettrone di valenza e formano ioni positivi i quali non hanno elettroni spaiati che possono subire una promozione da un livello a un altro come avviene nel caso degli ioni dei metalli di transizione che formano composti colorati. Il cloruro di cesio può essere sintetizzato dalla reazione di neutralizzazione tra acido cloridrico e idrossido di cesio: HCl(aq) + CsOH(aq) → CsCl(aq) + H2O(l) Un altro metodo di sintesi del cloruro di cesio consiste nella reazione tra carbonato di cesio e acido cloridrico: Cs2CO3(aq) + 2 HCl(aq)→ 2 CsCl(aq) + H2O(l) + CO2(aq) A livello industriale il cloruro di cesio viene ottenuto dalla pollucite, minerale appartenente alla famiglia delle zeoliti, che dopo essere stata ridotta in polvere viene trattata con acido cloridrico a caldo. Il cloruro di cesio impuro viene fatto reagire con cloruro di antimonio (III) con ottenimento di un sale doppio scarsamente solubile in acqua: CsCl + SbCl3 → CsSbCl4 Quest’ultimo viene fatto reagire con solfuro di idrogeno secondo la reazione: 2 CsSbCl4 + 3 H2S → 2 CsCl + Sb2S3+ 6 HCl Il cloruro di cesio dà luogo alla formazione di sali doppi in particolare con altri cloruri come, ad esempio, 2CsCl·BaCl2 Il cloruro di cesio è un solido ionico in cui ioni positivi e ioni negativi si trovano sui nodi del reticolo cristallino. Contrariamente al cloruro di sodio che cristallizza secondo un reticolo cubico a facce centrate in cui ogni ione positivo è contornato da 6 ioni negativi e viceversa, il cloruro di cesio cristallizza secondo un reticolo cubico in cui ogni ione positivo è contornato da 8 ioni negativi e viceversa. La motivazione per la quale il cloruro di sodio e il cloruro di cesio cristallizzano secondo due reticoli diversi risiede nella dimensione degli ioni. Supponiamo, infatti, di sostituire il cesio con il sodio nel reticolo del cloruro di cesio. Lo ione sodio è molto più piccolo rispetto allo ione cesio e, affinché gli ioni cloro possano essere in contatto con lo ione sodio nel reticolo, dovrebbero essi stessi trovarsi a contatto tra loro il che provocherebbe l’insorgere di forze di repulsione. La struttura cristallina in un composto ionico in cui gli ioni si trovano in rapporto di 1:1 (come in NaCl e CsCl) dipende dal rapporto tra il raggio dello ione positivo rispetto...

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Esercizi sulle miscele
Nov11

Esercizi sulle miscele

Vengono spesso proposti esercizi per determinare la composizione di una miscela costituita, ad esempio, da due gas, da due sali, da un sale e un materiale inerte della quale si deve trovare la quantità, espressa in termini di massa o di % in massa dei vari componenti. Come accade spesso negli esercizi di stechiometria non esiste un metodo standardizzato per la loro risoluzione pertanto ogni esercizio è un caso a sé state. In linea di massima conviene scrivere la reazione, valutare i coefficienti stechiometrici e come i dati dell’esercizio possono essere tra loro correlati facendo spesso ricorso alla risoluzione di un sistema. Esercizi Un campione di massa pari a 0.950 g contenente KClO3 e KCl viene riscaldato e la massa del residuo è pari a 0.700 g. Calcolare la composizione percentuale del campione La reazione di decomposizione del clorato di potassio è la seguente: 2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2 La massa di ossigeno ottenuta dalla decomposizione del clorato di potassio è pari a 0.950 – 0.700  = 0.250 g Le moli di ossigeno sono pari a 0.250 g/32 g/mol = 0.00781 Il rapporto stechiometrico tra KClO3 e O2 è di 2:3 Le moli di KClO3 contenute nel campione sono quindi pari a: moli di KClO3 = 0.00781 ∙ 2/3 =0.00521 La massa di KClO3 è quindi pari a 0.00521 mol ∙ 122.55 g/mol = 0.638 g Quindi la percentuale in massa di KClO3 contenuta nel campione è: %  di KClO3 = 0.638 ∙100/ 0.950 =67.2 Per determinare il contenuto di NaOH in un contenente impurezza di Na2CO3 sono stati solubilizzati 0.949 g di esso in 100 mL di acqua. La soluzione è stata titolata da 35.4 mL di HCl 0.650 M. Calcolare la percentuale di NaOH presente nel campione Detta x la massa di NaOH e detta y la massa di Na2CO3 si ha: x + y = 0.949 Scriviamo ora le reazioni di NaOH e di Na2CO3 con HCl: NaOH + HCl → NaCl + H2O Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2O + CO2 Nella prima reazione di rapporto stechiometrico tra NaOH e Na2CO3 è di 1:1 mentre nella seconda il rapporto è di 1:2 quindi 1 mole di NaOH richiede 1 mole di HCl mentre 1 mole di Na2CO3 richiede 2 moli di NaOH. Calcoliamo le moli di HCl che sono state necessarie per la titolazione: moli di HCl = 0.0354 L ∙ 0.650 M = 0.0230 Poiché conosciamo le moli di HCl dobbiamo esprimere la quantità di NaOH e di Na2CO3 in termini di moli ricordando che moli = massa/ massa molare Quindi nel caso di NaOH le moli di...

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Legame covalente, ionico e metallico a confronto
Nov09

Legame covalente, ionico e metallico a confronto

Le proprietà di una specie sono influenzate dal tipo di legame presente tra gli atomi, ioni o molecole che la costituiscono. I legami più forti, ovvero quelli dotati di maggiore energia sono il legame covalente, ionico e metallico. Il legame covalente è un tipo di legame in cui gli atomi condividono tra loro almeno una coppia di elettroni. Se gli atomi costituenti la molecola sono uguali ovvero hanno la stessa elettronegatività il legame è di tipo covalente puro e gli elettroni di legame sono equamente condivisi come nel caso di Cl2. Se gli atomi costituenti la molecola sono diversi e hanno una moderata differenza di elettronegatività il legame è di tipo covalente polare e gli elettroni condivisi risultano maggiormente attratti dall’elemento più elettronegativo come nel caso di HCl. Il legame ionico è di natura elettrostatica e si instaura quando gli elementi hanno una significativa differenza di elettronegatività tale che si forma uno ione positivo e uno ione negativo ed è tipico di molti sali come nel caso di NaF in cui il legame è dovuto all’attrazione elettrostatica tra ioni Na+ e ioni F–. Il legame ionico è adirezionale ciò implica che nella condizione di stabilità ogni ione positivo sia circondato da un certo numero di ioni negativi e viceversa. Il legame metallico è costituito da ioni del metallo che si dispongono secondo un reticolo cristallino contornati da elettroni delocalizzati ed è pertanto adirezionale. Vengono riportate in tabella alcune delle caratteristiche peculiari di questi tipi di legami in cui possono essere confrontate le similitudini e le differenze Legame covalente Legame ionico Legame metallico Il legame è dovuto alla condivisione di almeno una coppia di elettroni da parte di elementi uguali o con una moderata differenza di elettronegatività Il legame è dovuto all’attrazione elettrostatica tra ioni di segno opposto ed è costituito da un metallo e un non metallo che hanno una significativa differenza di elettronegatività Il legame è dovuto all’attrazione tra ioni positivi che si dispongono secondo un reticolo cristallino e elettroni delocalizzati Legame forte dipendente dall’ordine di legame e dall’energia di legame   Legame forte di natura coulombiana Legame che ha una forza inferiore al legame ionico e covalente Legame direzionale Legame adirezionale Legame adirezionale Bassa temperatura di fusione e di ebollizione Elevata temperatura di fusione e di ebollizione Elevata temperatura di fusione e di ebollizione ad eccezione di Hg e Ga Scarsi conduttori di elettricità in tutte le fasi Buoni conduttori di elettricità allo stato fuso Buoni conduttori di elettricità In genere solubili in solventi non polari ma non in acqua In genere solubili in acqua ma non in solventi non polari Non solubili in acqua Duri e...

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Meccanismo d’azione dei catalizzatori
Nov07

Meccanismo d’azione dei catalizzatori

Un catalizzatore è una specie che accelera la velocità di una reazione termodinamicamente favorita portando a una diminuzione dell’energia di attivazione. Il catalizzatore pur partecipando alla reazione non compare né tra i reagenti né tra i prodotti e viene ritrovato inalterato alla fine di essa. Affinché avvenga una reazione prima che si formano i prodotti si devono rompere i legami tra i reagenti e ciò richiede energia detta energia di attivazione. Alcune reazioni presentano una energia di attivazione così elevata che esse avvengono in tempi molto lunghi. I catalizzatori costituiscono un mezzo per rompere i legami fornendo un percorso alternativo di reazione pertanto essi formano legami temporanei con il reagente e quindi devono essere reattivi ma non devono essere tali da formare legami permanenti con i reagenti. Il meccanismo con cui agiscono i catalizzatori in una reazione non è sempre lo stesso ad esempio la reazione tra biossido di zolfo e ossigeno avviene in presenza del pentossido di divanadio che agisce da catalizzatore. Il vanadio che presenta diversi numeri di ossidazione tra cui +4 si trasforma in tetrossido di divanadio che, per successiva ossidazione, ritorna allo stato di partenza SO2 + V2O5 → SO3 + V2O4 V2O4 + ½   O2 →  V2O5 Pertanto la reazione complessiva è SO2 + ½   O2 →  SO3 in cui il catalizzatore non compare né tra i reagenti né tra i prodotti. Un altro esempio è costituito dalla reazione tra monossido di carbonio e ossigeno in cui si ottiene biossido di carbonio in presenza del palladio in qualità di catalizzatore. Secondo il meccanismo della reazione si ha l’adsorbimento sia del monossido di carbonio che dell’ossigeno sulla superficie del catalizzatore. Le molecole di ossigeno si dissociano in due atomi di ossigeno che si combinano con il monossido di carbonio che viene deadsorbito dalla superficie del catalizzatore. Un altro esempio è costituito dalla reazione di idrogenazione di un alchene in cui si ottiene l’alcano in presenza di Nichel Raney in qualità di catalizzatore. L’idrogeno viene adsorbito sulla superficie del catalizzatore con conseguente rottura del legame idrogeno-idrogeno, l’alchene viene adsorbito sulla superficie del catalizzatore con rottura del doppio legame presente e formazione di legami nichel-carbonio; gli atomi diffondono sulla superficie del catalizzatore con formazione di legami carbonio-idrogeno e l’alcano formatosi viene deadsorbito dal catalizzatore. I catalizzatori sono specifici per ogni reazione e agiscono diversamente secondo un determinato meccanismo; possono agire da catalizzatori, oltre che i metalli di transizione e alcuni del loro composti e tipicamente gli ossidi, sia lo ione H+ come avviene, ad esempio nell’esterificazione e nella isomerizzazione delle olefine, che lo ione OH– come avviene, ad esempio nell’idratazione delle aldeidi e nella reazione tra un...

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