venerdì 1 aprile 2016

Una traccia per lo studio di qualche elemento e dei composti...

La valenza esprime la capacità di un elemento di combinarsi con altri elementi (uno o più elementi diversi) per formare composti (binari, ternari, quaternari, etc. a seconda del numero di elementi coinvolti):
  • Idrogeno, fluoro e cloro hanno valenza = 1.
  • Ossigeno e zolfo hanno valenza = 2.
  • L'azoto ha valenza = 3.
  • Il carbonio ha valenza = 4.

Immagine dal web... ingrandite con un click su di essa!

Tenuto conto di queste semplici regole (un po' approssimate, ma per i nostri scopi va bene così, inutile complicare le cose), è possibile tentare ora la descrizione di alcuni composti di importanza pratica. Ad esempio, combinandosi tra loro, idrogeno (H) e ossigeno (O) formano:
  • acqua, H2O, indispensabile per ogni forma di vita;
  • acqua ossigenata, H2O2: tossica per gli organismi, ossidante, usata come sbiancante. 
  • L'acqua ossigenata si decompone in acqua e ossigeno e la decomposizione è accelerata da opportuni catalizzatori, quali ossidi metallici, ioduro di potassio, enzimi, alcali, etc.
  • Per descrivere questo fenomeno, il chimico svedese Berzelius introdusse, nel 1836, il termine catalisi - poi esteso a un campo di studio estremamente vasto e di notevole importanza scientifica, tecnologica ed economica.
  • Per rallentare la reazione, le soluzioni commerciali di H2O2 sono stabilizzate con inibitori
  • Riassumendo:
    • un catalizzatore accelera una reazione chimica; 
    • un inibitore rallenta una reazione chimica.
Classi di composti inorganici - dal mio libro di Chimica del Liceo...
Lo zolfo (S) si combina con l’ossigeno per dare:
  • anidride solforosa, SO2  acido solforoso H2SO3 e solfiti;
  • anidride solforica, SO3 acido solforico H2SO4 e solfati.
  • L’acido solforico si impiega, in particolare, per preparare tensioattivi anionici, usati come detergenti.
Il carbonio (C) si combina con l’ossigeno per dare:
  • monossido di carbonio, CO, tossico (morti per malfunzionamento delle stufe) e di uso industriale (sintesi del metanolo, dell'acido acetico, delle aldeidi da olefine, etc.);
  • anidride carbonica, CO2  acido carbonico H2CO3 e carbonati

L’azoto (N) si combina con l’ossigeno per formare vari ossidi di azoto (N2O, NO, NO2); combinato con l’idrogeno in grandi impianti industriali forma invece l’ammoniaca.

Petrolchimico di Ferrara, impianto per la sintesi dell'ammoniaca.

L’ammoniaca, NH3, si comporta da base: reagisce con gli acidi per dare sali di ammonio (catione NH4+), usati principalmente come fertilizzanti:
  • solfato di ammonio, (NH4)2SO4, oggetto di un esperimento descritto nel video sottostante (di L. Chiesura e A. Trevisan);
  • nitrato di ammonio, NH4NO3.



Altro importante composto che l'azoto forma combinandosi con idrogeno e ossigeno è l'acido nitrico, HNO3. Tra i suoi sali, detti nitrati, ricordiamo: nitrato di potassio, KNO3, e nitrato di sodio, NaNO3.


Fluoro (F) e cloro (Cl) si combinano con l’idrogeno per formare rispettivamente:
  • acido fluoridrico, HF;
  • acido cloridrico, HCl.
  • I sali dell’acido fluoridrico sono detti fluoruri.
  • I sali dell’acido cloridrico sono detti cloruri.
  • Il cloruro di sodio, NaCl, costituisce il comune sale da cucina e da esso si ricavano:
    •  il cloro elementare, Cl2;
    • l’idrossido di sodio, NaOH, o soda caustica, usata nella fabbricazione dei saponi;
    • il carbonato di sodio, Na2CO3, o soda solvay, che trova impiego nella fabbricazione dei detergenti;
    • l’ipoclorito di sodio, NaClO, commerciato in soluzioni al 5% con il nome di candeggina o varecchina.


(continua)