molecole inorganiche

Note di nomenclatura chimica “vintage”

Nei primi anni ’80 del secolo scorso, quando insegnavo all’Istituto tecnico statale di Chiavari nel corso Geometri, mi resi conto che i libri di testo di chimica erano lacunosi per quanto riguardava la nomenclatura chimica inorganica, parte del programma della classe prima.

Decisi allora di predisporre una dispensa che potesse essere utile agli studenti nello studio. Allora l’Istituto disponeva solo di un computer con sistema operativo CP/M ed uno dei primi Commodore, ma non di un programma di wordprocessing che potesse scrivere le formule.

Usai, pertanto, il sistema più semplice: la macchina da scrivere e, per alcune correzioni, la penna.

Le dispense vennero prima distribuite come fotocopie, poi rimpicciolite con la fotocopiatrice, impaginate a libretto e consegnate a ciascun studente.

Nella sezione della Didattica della Chimica di questo sito un PDF lo avevo già pubblicato, ma era una seconda versione, quella a libretto. La prima l’ho ritrovata, stampata, nei giorni scorsi, per cui mi è sembrato simpatico pubblicarla come PDF.

Note d nomenclatura chimica inorganica
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Reazioni di ossidoriduzione

Reazioni di ossidoriduzione e loro bilanciamento

Dopo una ventina di anni dalla sua prima stesura, pubblico nel blog, per dargli la giusta evidenza, un interessante documento su come bilanciare le reazioni di ossidoriduzione. Chi volesse scaricare il PDF può trovarlo nei “Materiali didattici” della sezione “Didattica della Chimica.

Reazioni di Ossidoriduzione

 

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Nobel per la Chimica 2020

Premio Nobel Chimica 2020

Il Premio Nobel per la Chimica 2020 è stato assegnato a due ricercatrici: Emmanuelle Charpentier (Francia) e Jennifer Doudna (USA) “Per lo sviluppo di un metodo per editare il genoma”.

Le due ricercatrici hanno scoperto un sistema “a forbice”, CRISPR/Cas9 genetic scissors, che permette la modifica del DNA di microorganismi, piante e animali con estrema precisione. Tale scoperta avrà un forte impatto nella cura di molte patologie, ad esempio nelle neoplasie.

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Premi Nobel per la Chimica 2019

Il premio Nobel per la Chimica 2019 è stato assegnato dall’Accademia Reale Svedese delle Scienze a John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino.

La motivazione è “Per lo sviluppo delle batterie agli ioni litio. Attraverso il loro lavoro hanno creato le giuste condizioni per una società senza fili e libera dai combustibili fossili, così portando i più grandi benefici all’umanità.”

John B. Goodenough è lo scienziato più anziano insignito del premio Nobel, avendo compiuto 97 anni.

Premio Nobel per la Chimica 2019
Premio Nobel per la Chimica 2019
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Nuovo Sistema Internazionale

La nuova definizione di mole

La mole (simbolo: mol) dal 1971 è entrata a far parte delle sette unità fondamentali del Sistema Internazionale (SI).

La mole è stata definita la quantità di materia che contiene un numero di particelle pari a quello degli atomi presenti in 12 grammi di Carbonio-12 (12C, l’isotopo del Carbonio più diffuso in natura).

Questo numero di particelle o insiemi delle stesse, quando espresso in mol-1, è detto numero o costante di Avogadro (NA), in ricordo dello scienziato italiano Amedeo Avogadro, ed è un numero molto grande:

NA = 6,02214076  ·1023 mol -1

da cui

1 mol = 6,02214076  ·1023 / NA

Una mole (1 mol) contiene 6,02214076·1023particelle (atomi, molecole, elettroni, protoni, neutroni e insiemi degli stessi).

Ad esempio, una mole di O2 (Ossigeno) contiene 6,02214076·1023 molecole; una mole di Fe (Ferro) contiene 6,02214076·1023 atomi di ferro.

Con questa definizione il valore della massa molare del Carbonio-12, M(12C), era pari a 0,012 kg/mol (12 grammi); ciò poteva ingenerare errori qualora, con ricerche sempre più raffinate, la stessa fosse determinata anche con minime differenze.

In altre parole, così come fatto per altre unità di misura, quali la lunghezza e la massa, la bontà del campione non poteva più essere considerata assoluta in quanto allora ed ancor oggi, non è possibile verificare sperimentalmente il numero esatto di atomi presenti in 0,012 kg (12 g.) di 12C.

Per questo motivo, nel 2018 la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) ha stabilito che dal 20 maggio 2019 le sette unità fondamentali del SI dovessero essere definite in relazione a sette costanti fisiche. Nel caso della mole, la costante è, appunto, il Numero o Costante di Avogadro

Il cambiamento del paradigma, nel caso della mole, è una nuova definizione del valore della massa molare del Carbonio-12, M(12C) che non è più noto ma si deve ricavare sperimentalmente.

Dal punto di vista pratico, invero, non cambia nulla a livello stechiometrico.

Per approfondire l’argomento e per conoscere come sia possibile definire sperimentalmente la mole, è interessante questa brochure del Consultative Committee for Amount of Substance – Metrology in Chemistry and Biology (CCQM): https://www.bipm.org/utils/en/pdf/si-mep/SI-App2-mole.pdf

Un’altra interessante brochure sulla nuova definizione elle unità fondamentali del SI è disponibile presso il sito dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM): https://www.inrim.it/ricerca-sviluppo/le-unita-di-misura/la-ridefinizione-del-sistema-internazionale-delle-unita-di

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Tavola periodica

150 anni di Tavola Periodica

Il 6 maggio 1869 venne pubblicata da Dmitrij Ivanovič Mendeleev, chimico russo, la prima tavola periodica degli elementi.

L’intuizione di Mendeleev non si limitava ad una semplice organizzazione tabulare degli elementi allora conosciuti secondo la massa atomica, ma li organizzava in colonne e righe; quando un elemento presentava caratteristiche simili a quelle di uno già presente, la riga o colonna si interrompeva e si passava ad una nuova.

Mendeleev ignorò in alcuni casi l’ordine che poteva dare la
massa atomica , ma diede maggiore importanza alle caratteristiche chimico-fisiche degli elementi nell’inserimento nelle colonne.

In diversi casi, non essendo noto allora un elemento che avrebbe potuto essere inserito in una “casella” della tavola, ne ipotizzò l’esistenza. In seguito la predizione fu confermata con la scoperta di nuovi elementi con quelle caratteristiche, ad esempio nel caso del gallio (Ga) e del germanio (Ge).

Negli sviluppi successivi Mendeleev disegnò la sua tavola periodica con sette colonne he divennero otto con la scoperta dei gas nobili.

Vale la pena di ricordare che in quei tempi non erano ancora state sviluppate le teorie atomiche e le particella atomiche ancor là da essere identificate, cosa che avvenne per elettrone e protone negli ultimi anni del XIX secolo. Solo allora si osservò che la collocazione degli elementi fatta da Mendeleev rispecchiava quella determinata dal numero atomico.

La tavola in seguito fu modificata, ad esempio in relazione ad alcuni elementi che sono miscele di isotopi, con l’aggiunta degli elementi scoperti successivamente, e, grazie alla meccanica quantistica si vide che in ciascuna riga, detta periodo, erano posti elementi con numero atomico crescente con una struttura elettronica esterna crescente (es. 1, 2, 3… elettroni nel livello energetico esterno), restando uguale in ciascuna riga il numero quantico principale.

Le colonne passarono alle 7 iniziali di Mendeleev alle 18 attuali, detti gruppi; essi comprendono, ciascuno, elementi con la medesima configurazione elettronica esterna. Ad esempio gli elementi del I gruppo, detti metalli alcalini, hanno tutti un elettrone nel livello energetico esterno; gli elementi del II gruppo, detti metalli alcalino-terrosi ne hanno due.

Dai 63 elementi descritti da Mendeleev si è arrivati agli attuali 118, gli ultimi creati artificialmente in laboratorio in pochi atomi che hanno avuto una vita di pochi millisecondi prima di decadere, e in alcuni laboratori sono in corso esperimenti per “costruire” altri elementi con numero atomico superiore.

Si tratta, come si vede, di ricerca pura senza alcuna immediata ricaduta sull’utilizzo di questi nuovi elementi, ma in futuro chissà ?

Concludo con una piccola considerazione personale: quella pubblicata in questo sito è stata la prima tavola periodica interattiva in lingua italiana pubblicata in Internet. Per ciascun elemento sono disponibili le principali caratteristiche chimico-fisiche e, quando possibile, una foto dell’elemento.

La prima tavola periodica di Mendeleev
La prima tavola periodica di Mendeleev


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