Chimica generale
Mappa concettuale
Gli elettroliti e la loro capacità di condurre corrente in soluzione sono essenziali per comprendere fenomeni come le reazioni di precipitazione, le dinamiche acido-base e le reazioni di ossido-riduzione. Questi concetti sono fondamentali in chimica per analizzare e prevedere il comportamento delle sostanze in diverse condizioni.
Riassunto
Schema
Elettroliti e Conduzione Elettrica in Soluzione
Gli elettroliti sono composti che, una volta sciolti in acqua, si dissociano in ioni carichi positivamente (cationi) e negativamente (anioni), rendendo la soluzione capace di condurre corrente elettrica. Gli elettroliti si classificano in forti e deboli a seconda del grado di dissociazione: gli elettroliti forti, come gli acidi cloridrico (HCl) e nitrico (HNO3), si dissociano completamente, mentre gli elettroliti deboli, come l'acido acetico (CH3COOH), si dissociano solo parzialmente. Sostanze che non si dissociano in ioni, come il glucosio o l'acqua distillata, sono definite non elettroliti e non conducono elettricità.Reazioni di Precipitazione e Solubilità
Le reazioni di precipitazione si verificano quando due soluzioni elettrolitiche si combinano e danno origine a un solido insolubile, detto precipitato. Ad esempio, la reazione tra nitrato d'argento (AgNO3) e cloruro di sodio (NaCl) porta alla formazione di cloruro d'argento (AgCl) insolubile e nitrato di sodio (NaNO3) solubile. Questi processi sono rappresentati da equazioni ioniche nette che evidenziano solo le specie chimiche direttamente coinvolte nella formazione del precipitato, escludendo gli ioni spettatori che rimangono in soluzione senza subire cambiamenti.Acidi e Basi secondo Arrhenius e Bronsted-Lowry
La teoria di Arrhenius definisce gli acidi come sostanze che in soluzione acquosa rilasciano ioni idronio (H3O+), e le basi come quelle che rilasciano ioni idrossido (OH-). La teoria di Bronsted-Lowry, più ampia, identifica gli acidi come donatori di protoni (H+) e le basi come accettori di protoni. Questa definizione include reazioni di neutralizzazione, in cui acidi e basi reagiscono per formare acqua e un sale. Sostanze come l'acqua, che possono comportarsi sia da acido che da base, sono definite anfotere.Reazioni di Ossidazione-Riduzione (Redox)
Le reazioni redox sono processi in cui avviene un trasferimento di elettroni tra le specie chimiche coinvolte. In una reazione redox, l'ossidazione descrive la perdita di elettroni da parte di una specie, mentre la riduzione indica il guadagno di elettroni. Queste reazioni sono essenziali in molti processi chimici e biologici e vengono rappresentate attraverso semireazioni che illustrano separatamente gli eventi di ossidazione e riduzione. La serie elettrochimica ordina gli elementi in base al loro potenziale standard di riduzione, permettendo di prevedere la direzione delle reazioni redox.Bilanciamento delle Reazioni Redox
Il bilanciamento delle reazioni redox richiede l'identificazione delle specie che si ossidano e si riducono, stabilendo i loro numeri di ossidazione. Le semireazioni di ossidazione e riduzione vengono poi bilanciate per massa e carica, aggiungendo molecole d'acqua, ioni idrogeno (H+) o elettroni secondo necessità. Infine, si eguagliano i numeri di elettroni scambiati nelle semireazioni e si sommano per ottenere l'equazione complessiva bilanciata della reazione redox.Concentrazione delle Soluzioni e Stechiometria delle Reazioni
La concentrazione di una soluzione indica la quantità di soluto disciolto in un dato volume di solvente e può essere espressa in termini di molarità (mol/L), molalità (mol/kg di solvente), frazione molare o percentuale in massa. La stechiometria delle reazioni chimiche studia le relazioni proporzionali tra reagenti e prodotti. Il concetto di reagente limitante è fondamentale per calcolare la quantità massima di prodotto che può formarsi in una reazione. La resa teorica rappresenta la massima quantità di prodotto che si potrebbe ottenere secondo i calcoli stechiometrici, mentre la resa percentuale è il rapporto tra la quantità di prodotto effettivamente ottenuta e quella teorica, espressa in percentuale.
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Elettroliti
Definizione
Gli elettroliti sono composti che, una volta sciolti in acqua, si dissociano in ioni carichi positivamente e negativamente, rendendo la soluzione capace di condurre corrente elettrica
Classificazione
Elettroliti forti
Gli elettroliti forti si dissociano completamente in soluzione, come gli acidi cloridrico e nitrico
Elettroliti deboli
Gli elettroliti deboli si dissociano solo parzialmente in soluzione, come l'acido acetico
Non elettroliti
Sostanze che non si dissociano in ioni, come il glucosio o l'acqua distillata, sono definite non elettroliti e non conducono elettricità
Reazioni di precipitazione
Definizione
Le reazioni di precipitazione si verificano quando due soluzioni elettrolitiche si combinano e danno origine a un solido insolubile, detto precipitato
Esempio
La reazione tra nitrato d'argento e cloruro di sodio porta alla formazione di cloruro d'argento insolubile e nitrato di sodio solubile
Equazioni ioniche nette
Le reazioni di precipitazione sono rappresentate da equazioni ioniche nette che evidenziano solo le specie chimiche coinvolte nella formazione del precipitato
Teorie e definizioni
Teoria di Arrhenius
La teoria di Arrhenius definisce gli acidi come sostanze che in soluzione acquosa rilasciano ioni idronio e le basi come quelle che rilasciano ioni idrossido
Teoria di Bronsted-Lowry
La teoria di Bronsted-Lowry identifica gli acidi come donatori di protoni e le basi come accettori di protoni, includendo anche le reazioni di neutralizzazione
Anfotere
Sostanze come l'acqua, che possono comportarsi sia da acido che da base, sono definite anfotere
Reazioni redox
Definizione
Le reazioni redox sono processi in cui avviene un trasferimento di elettroni tra le specie chimiche coinvolte
Ossidazione e riduzione
In una reazione redox, l'ossidazione descrive la perdita di elettroni da parte di una specie, mentre la riduzione indica il guadagno di elettroni
Serie elettrochimica
La serie elettrochimica ordina gli elementi in base al loro potenziale standard di riduzione, permettendo di prevedere la direzione delle reazioni redox
Bilanciamento delle reazioni redox
Il bilanciamento delle reazioni redox richiede l'identificazione delle specie che si ossidano e si riducono, stabilendo i loro numeri di ossidazione e bilanciando le semireazioni di ossidazione e riduzione per massa e carica
Chimica generale
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00
Dissociazione elettroliti forti
Elettroliti forti si dissociano completamente in acqua, es. HCl, HNO3.
01
Dissociazione elettroliti deboli
Elettroliti deboli si dissociano parzialmente, es. CH3COOH.
02
Non elettroliti e conducibilità
Non elettroliti non si dissociano in ioni, es. glucosio, acqua distillata; non conducono elettricità.
