1 La materia: sue proprietà e misura 1
1-1 Il metodo scientifico 2
1-2 Proprietà della materia 4
1-3 Classificazione della materia 5
1-4 Misura della materia: unità SI (metriche) 8
1-5 Densità e composizione percentuale: il loro uso nella risoluzione di
problemi 13
1-6 Incertezza nelle misure scientifiche 18
1-7 Cifre significative 19
Sommario 23 Esempio integrativo 24
Esercizi 26 Esercizi integrativi ed avanzati 29
Problemi speciali 31 Esercizi di auto-verifica 32
2 Atomi e teoria atomica 34
2-1 Le prime scoperte in chimica e la teoria atomica 35
2-2 Gli elettroni ed altre scoperte in fisica atomica 38
2-3 L’atomo nucleare 42
2-4 Gli elementi chimici 44
2-5 Massa atomica 48
2-6 Introduzione alla tavola periodica 51
2-7 Il concetto di mole e la costante di Avogadro 55
2-8 Uso del concetto di mole nei calcoli 57
Sommario 59 Esempio integrativo 60
Esercizi 61 Esercizi integrativi ed avanzati 65
Problemi speciali 66 Esercizi di auto-verifica 67
3 I composti chimici 68
3-1 Tipi di composti chimici e loro formule 69
3-2 Il concetto di mole ed i composti chimici 73
3-3 Composizione dei composti chimici 76
3-4 Stati di ossidazione: un utile strumento per descrivere i composti
chimici 84
3-5 Nomenclatura dei composti: composti organici ed inorganici 86
3-6 Nomi e formule dei composti inorganici 87
3-7 Nomi e formule dei composti organici 94
Sommario 100 Esempio integrativo 101
Esercizi 103 Esercizi integrativi ed avanzati 107
Problemi speciali 109 Esercizi di auto-verifica 110
4 Le reazioni chimiche 111
4-1 Reazioni chimiche ed equazioni chimiche 112
4-2 Equazioni chimiche e stechiometria 115
4-3 Reazioni chimiche in soluzione 122
4-4 Determinazione del reagente limitante 128
4-5 Altre considerazioni pratiche sulla stechiometria delle reazioni 131
4-6 Il grado di avanzamento delle reazioni 137
Indice generale ♦ vii
Sommario 139 Esempio integrativo 140
Esercizi 141 Esercizi integrativi ed avanzati 146
Problemi speciali 150 Esercizi di auto-verifica 150
5 Introduzione alle reazioni in soluzione
acquosa 152
5-1 La natura delle soluzioni acquose 153
5-2 Reazioni di precipitazione 157
5-3 Reazioni acido-base 161
5-4 Reazioni di ossido-riduzione: alcuni principi generali 167
5-5 Bilanciamento delle equazioni di ossido-riduzione 171
5-6 Agenti ossidanti e riducenti 176
5-7 Stechiometria delle reazioni in soluzione acquosa: le titolazioni 179
Sommario 183 Esempio integrativo 183
Esercizi 185 Esercizi integrativi ed avanzati 189
Problemi speciali 191 Esercizi di auto-verifica 192
6 I gas 194
6-1 Proprietà dei gas: pressione dei gas 195
6-2 Le leggi semplici dei gas 201
6-3 Combinazione delle leggi dei gas: l’equazione dei gas ideali
e l’equazione generale dei gas 206
6-4 Applicazioni dell’equazione dei gas ideali 209
6-5 I gas nelle reazioni chimiche 212
6-6 Miscele di gas 214
6-7 Teoria cinetico-molecolare dei gas 218
6-8 Proprietà dei gas collegate alla teoria cinetico-molecolare 225
6-9 Gas non ideali (reali) 228
Sommario 232 Esempio integrativo 232
Esercizi 234 Esercizi integrativi ed avanzati 238
Problemi speciali 241 Esercizi di auto-verifica 242
7 Termochimica 244
7-1 Per cominciare: terminologia 245
7-2 Calore 247
7-3 Calori di reazione e calorimetria 252
7-4 Lavoro 256
7-5 La prima legge della termodinamica 259
7-6 Applicazione della prima legge alle trasformazioni chimiche e
fisiche 263
7-7 Determinazione indiretta di ∆rH: la legge di Hess 270
7-8 Entalpie standard di formazione 272
7-9 Combustibili come fonti di energia 279
7-10 Processi spontanei e non spontanei: un’introduzione 285
Sommario 287 Esempio integrativo 288
Esercizi 290 Esercizi integrativi ed avanzati 295
Problemi speciali 298 Esercizi di auto-verifica 299
8 Gli elettroni negli atomi 301
8-1 La radiazione elettromagnetica 302
8-2 La strada verso la teoria dei quanti 307
8-3 Livelli energetici, spettro ed energia di ionizzazione dell’atomo di
idrogeno 316
8-4 Due concetti che portano ad una nuova meccanica quantistica 321
viii ♦ Indice generale
8-5 Meccanica ondulatoria 325
8-6 Teoria quantistica dell’atomo di idrogeno 331
8-7 Interpretazione e rappresentazione gli orbitali dell’atomo di
idrogeno 337
8-8 Lo spin elettronico: un quarto numero quantico 347
8-9 Atomi multielettronici 350
8-10 Configurazioni elettroniche 353
8-11 Configurazioni elettroniche e tavola periodica 358
Sommario 363 Esempio integrativo 364
Esercizi 366 Esercizi integrativi ed avanzati 372
Problemi speciali 373 Esercizi di auto-verifica 375
9 La tavola periodica ed alcune proprietà
atomiche 376
9-1 Classificazione degli elementi: la legge periodica e la tavola
periodica 377
9-2 Metalli e nonmetalli e loro ioni 380
9-3 Dimensioni di atomi e ioni 383
9-4 Energia di ionizzazione 393
9-5 Affinità elettronica 397
9-6 Proprietà magnetiche 399
9-7 Polarizzabilità 400
Sommario 402 Esempio integrativo 403
Esercizi 405 Esercizi integrativi ed avanzati 407
Problemi speciali 408 Esercizi di auto-verifica 409
10 Il legame chimico I: concetti di base 411
10-1 La teoria di Lewis: introduzione 412
10-2 Il legame covalente: introduzione 414
10-3 Legami covalenti polari e mappe del potenziale elettrostatico 418
10-4 Scrittura delle strutture di Lewis 424
10-5 La risonanza 432
10-6 Eccezioni alla regola dell’ottetto 434
10-7 Forme delle molecole 437
10-8 Ordine di legame e lunghezze di legame 449
10-9 Energie di legame 450
Sommario 454 Esempio integrativo 455
Esercizi 456 Esercizi integrativi ed avanzati 461
Problemi speciali 463 Esercizi di auto-verifica 464
11 Il legame chimico II: teorie del legame di valenza
e degli orbitali molecolari 466
11-1 Cosa deve fare una teoria del legame 466
11-2 Introduzione al metodo del legame di valenza 470
11-3 Ibridizzazione degli orbitali atomici 472
11-4 Legami covalenti multipli 481
11-5 Teoria degli orbitali molecolari 486
11-6 Elettroni delocalizzati: il legame nella molecola del benzene 497
11-7 Alcuni problemi irrisolti: come possono aiutare i diagrammi di
densità di carica elettronica? 503
Sommario 508 Esempio integrativo 509
Esercizi 510 Esercizi integrativi ed avanzati 512
Problemi speciali 514 Esercizi di auto-verifica 515
Indice generale ♦ ix
12 Forze intermolecolari: liquidi e solidi 517
12-1 Forze intermolecolari 518
12-2 Alcune proprietà dei liquidi 526
12-3 Alcune proprietà dei solidi 540
12-4 Diagrammi di fase 541
12-5 La natura del legame nei solidi 546
12-6 Strutture cristalline 551
12-7 Variazioni di energia nella formazione dei cristalli ionici 563
Sommario 565 Esempio integrativo 566
Esercizi 567 Esercizi integrativi ed avanzati 572
Problemi speciali 574 Esercizi di auto-verifica 577
13 Trasformazioni spontanee: entropia ed energia di
Gibbs 579
13-1 Entropia: la visione di Boltzmann 580
13-2 Variazione di entropia: la visione di Clausius 588
13-3 La combinazione delle idee di Boltzmann e Clausius: le entropie
assolute 595
13-4 Criteri per le trasformazioni spontanee: la seconda legge della
termodinamica 599
13-5 La variazione di energia di Gibbs di un sistema di composizione
variabile: ∆rG° e ∆rG 605
13-6 ∆rG° e K in funzione della temperatura 619
13-7 Reazioni accoppiate 622
13-8 Potenziale chimico e termodinamica delle trasformazioni chimiche
spontanee 623
Sommario 628 Esempio integrativo 629
Esercizi 630 Esercizi integrativi ed avanzati 635
Problemi speciali 636 Esercizi di auto-verifica 638
14 Le soluzioni e le loro proprietà fisiche 640
14-1 Tipi di soluzioni: un po’ di terminologia 641
14-2 Concentrazione delle soluzioni 641
14-3 Forze intermolecolari e processo di dissoluzione 645
14-4 Formazione delle soluzioni ed equilibrio 654
14-5 Solubilità dei gas 657
14-6 Tensione di vapore delle soluzioni 660
14-7 Pressione osmotica 665
14-8 Abbassamento del punto di congelamento ed innalzamento del punto
di ebollizione di soluzioni di non elettroliti 669
14-9 Soluzioni di elettroliti 672
14-10 Miscele colloidali 674
Sommario 677 Esempio integrativo 678
Esercizi 679 Esercizi integrativi ed avanzati 684
Problemi speciali 686 Esercizi di auto-verifica 687
15 Cinetica chimica 689
15-1 Velocità di una reazione chimica 690
15-2 Misura delle velocità di reazione 692
15-3 Effetto della concentrazione sulle velocità di reazione: la legge di
velocità 695
x ♦ Indice generale
15-4 Reazioni di ordine zero 698
15-5 Reazioni del primo ordine 699
15-6 Reazioni del secondo ordine 706
15-7 Cinetica delle reazioni: un riassunto 707
15-8 Modelli teorici per la cinetica chimica 709
15-9 Effetto della temperatura sulle velocità di reazione 713
15-10 Meccanismi di reazione 716
15-11 Catalisi 725
Sommario 731 Esempio integrativo 732
Esercizi 734 Esercizi integrativi ed avanzati 739
Problemi speciali 741 Esercizi di auto-verifica 743
16 Principi dell’equilibrio chimico 744
16-1 La natura dello stato di equilibrio 745
16-2 L’espressione della costante di equilibrio 750
16-3 Relazioni che coinvolgono le costanti di equilibrio 754
16-4 Il valore della costante di equilibrio 758
16-5 Previsione della direzione di una reazione 760
16-6 Alterazione delle condizioni di equilibrio: il principio di Le
Châtelier 762
16-7 Calcoli sull’equilibrio: alcuni esempi illustrativi 768
Sommario 777 Esempio integrativo 778
Esercizi 779 Esercizi integrativi ed avanzati 785
Problemi speciali 787 Esercizi di auto-verifica 788
17 Acidi e basi 789
17-1 Acidi, basi e coppie coniugate acido-base 790
17-2 Auto-ionizzazione dell’acqua e scala del pH 794
17-3 Ionizzazione di acidi e basi in acqua 797
17-4 Acidi forti e basi forti 805
17-5 Acidi deboli e basi deboli 807
17-6 Acidi poliprotici 812
17-7 Reazioni acido-base simultanee e consecutive: un approccio
generale 816
17-8 Ioni come acidi e basi 817
17-9 Aspetti qualitativi delle reazioni acido-base 823
17-10 Struttura molecolare e comportamento acido-base 824
17-11 Acidi e basi di Lewis 831
Sommario 834 Esempio integrativo 835
Esercizi 837 Esercizi integrativi ed avanzati 841
Problemi speciali 842 Esercizi di auto-verifica 843
18 Altri aspetti degli equilibri acido-base 844
18-1 Effetti dello ione comune negli equilibri acido-base 845
18-2 Soluzioni tampone 849
18-3 Indicatori acido-base 859
18-4 Reazioni di neutralizzazione e curve di titolazione 862
18-5 Soluzioni di sali di acidi poliprotici 871
18-6 Calcoli dell’equilibrio acido-base: un riassunto 873
Sommario 874 Esempio integrativo 875
Esercizi 876 Esercizi integrativi ed avanzati 880
Problemi speciali 883 Esercizi di auto-verifica 884
Indice generale ♦ xi
19 Solubilità ed equilibri di ioni complessi 885
19-1 Costante del prodotto di solubilità, Kps 886
19-2 Relazione tra solubilità e Kps 887
19-3 Effetto dello ione comune negli equilibri di solubilità 889
19-4 Limiti del concetto di Kps 891
19-5 Criteri per la precipitazione e sua completezza 893
19-6 Precipitazione frazionata 896
19-7 Solubilità e pH 898
19-8 Equilibri che coinvolgono ioni complessi 900
19-9 Analisi qualitativa dei cationi 906
Sommario 910 Esempio integrativo 911
Esercizi 913 Esercizi integrativi ed avanzati 916
Problemi speciali 917 Esercizi di auto-verifica 918
20 Elettrochimica 920
20-1 Potenziali di elettrodo e loro misura 921
20-2 Potenziali standard di elettrodo 926
20-3 Epila, ∆rG e K 932
20-4 Epila in funzione delle concentrazioni 938
20-5 Batterie: produzione di elettricità mediante reazioni chimiche 946
20-6 Corrosione: celle voltaiche indesiderate 953
20-7 Elettrolisi: forzare reazioni non spontanee a decorrere 955
20-8 Processi industriali di elettrolisi 959
Sommario 963 Esempio integrativo 964
Esercizi 966 Esercizi integrativi ed avanzati 971
Problemi speciali 973 Esercizi di auto-verifica 976
21 Chimica degli elementi dei gruppi principali I:
gruppi 1, 2, 13 e 14 977
21-1 Andamenti periodici e densità di carica 978
21-2 Gruppo 1: i metalli alcalini 980
21-3 Gruppo 2: i metalli alcalino terrosi 993
21-4 Gruppo 13: la famiglia del boro 1001
21-5 Gruppo 14: la famiglia del carbonio 1011
Sommario 1028 Esempio integrativo 1029
Esercizi 1030 Esercizi integrativi ed avanzati 1032
Problemi speciali 1034 Esercizi di auto-verifica 1034
22 Chimica degli elementi dei gruppi principali II:
gruppi 18, 17, 16, 15 e idrogeno 1036
22-1 Andamenti periodici nel legame 1037
22-2 Gruppo 18: i gas nobili 1039
22-3 Gruppo 17: gli alogeni 1045
22-4 Gruppo 16: la famiglia dell’ossigeno 1054
22-5 Gruppo 15: la famiglia dell’azoto 1064
22-6 L’idrogeno: un elemento unico 1077
Sommario 1081 Esempio integrativo 1082
Esercizi 1083 Esercizi integrativi ed avanzati 1086
Problemi speciali 1088 Esercizi di auto-verifica 1089
xii ♦ Indice generale
23 Gli elementi di transizione 1091
23-1 Proprietà generali 1092
23-2 Principi di metallurgia estrattiva 1097
23-3 Metallurgia del ferro e dell’acciaio 1104
23-4 Metalli della prima serie di transizione: da scandio a
manganese 1106
23-5 La triade del ferro: ferro, cobalto e nichel 1112
23-6 Gruppo 11: rame, argento e oro 1114
23-7 Gruppo 12: zinco, cadmio e mercurio 1116
23-8 Lantanidi 1119
23-9 Superconduttori ad alta temperatura 1119
Sommario 1122 Esempio integrativo 1122
Esercizi 1123 Esercizi integrativi ed avanzati 1126
Problemi speciali 1127 Esercizi di auto-verifica 1128
24 Ioni complessi e composti di
coordinazione 1129
24-1 La teoria di Werner dei composti di coordinazione: una
panoramica 1129
24-2 I leganti 1132
24-3 Nomenclatura 1135
24-4 Isomeria 1136
24-5 Il legame negli ioni complessi: la teoria del campo cristallino 1143
24-6 Proprietà magnetiche dei composti di coordinazione e teoria del
campo cristallino 1148
24-7 Il colore e i colori dei complessi 1150
24-8 Aspetti degli equilibri negli ioni complessi 1153
24-9 Reazioni acido-base degli ioni complessi 1155
24-10 Alcune considerazioni sulla cinetica 1156
24-11 Applicazioni della chimica di coordinazione 1157
Sommario 1162 Esempio integrativo 1163
Esercizi 1164 Esercizi integrativi ed avanzati 1166
Problemi speciali 1168 Esercizi di auto-verifica 1169
25 Chimica nucleare 1170
25-1 Radioattività 1171
25-2 Isotopi radioattivi naturali 1174
25-3 Reazioni nucleari e radioattività artificiale 1176
25-4 Elementi transuranici 1177
25-5 Velocità del decadimento radioattivo 1178
25-6 Energetica delle reazioni nucleari 1184
25-7 Stabilità nucleare 1187
25-8 Fissione nucleare 1190
25-9 Fusione nucleare 1193
25-10 Effetti della radiazione sulla materia 1194
25-11 Applicazioni dei radioisotopi 1197
Sommario 1199 Esempio integrativo 1200
Esercizi 1201 Esercizi integrativi ed avanzati 1204
Problemi speciali 1205 Esercizi di auto-verifica 1206
Indice generale ♦ xiii
26 Strutture dei composti organici 1207
26-1 Un’introduzione ai composti e alle strutture organiche 1208
26-2 Alcani 1215
26-3 Cicloalcani 1221
26-4 Stereoisomeria nei composti organici 1228
26-5 Alcheni e alchini 1235
26-6 Idrocarburi aromatici 1239
26-7 Composti organici contenenti gruppi funzionali 1241
26-8 Dalla formula molecolare alla struttura molecolare 1252
Sommario 1255 Esempio integrativo 1257
Esercizi 1258 Esercizi integrativi ed avanzati 1264
Problema speciale 1265 Esercizi di auto-verifica 1267
27 Reazioni dei composti organici 1268
27-1 Un’introduzione alle reazioni organiche 1269
27-2 Introduzione alle reazioni di sostituzione nucleofila 1271
27-3 Introduzione alle reazioni di eliminazione 1285
27-4 Reazioni degli alcoli 1294
27-5 Introduzione alle reazioni di addizione: reazioni degli alcheni 1299
27-6 Sostituzione elettrofila aromatica 1304
27-7 Reazioni degli alcani 1308
27-8 Polimeri e reazioni di polimerizzazione 1310
27-9 Sintesi di composti organici 1314
Sommario 1316 Esempio integrativo 1317
Esercizi 1319 Esercizi integrativi ed avanzati 1323
Problema speciale 1324 Esercizi di auto-verifica 1325
28 Chimica della materia vivente 1326
28-1 La struttura chimica della materia vivente: un’introduzione 1326
28-2 Lipidi 1328
28-3 Carboidrati 1331
28-4 Proteine 1339
28-5 Aspetti del metabolismo 1346
28-6 Acidi nucleici 1352
Sommario 1355 Esempio integrativo 1356
Esercizi 1357 Esercizi integrativi ed avanzati 1360
Problemi speciali 1361 Esercizi di auto-verifica 1362

xiv ♦ Indice generale
APPENDICI
A Operazioni matematiche A1
B Alcuni concetti fisici di base A11
C Unità SI A15
D Tabelle di dati A17
E Mappe concettuali A37
F Glossario A39
G Risposte agli esempi pratici e ad esercizi
selezionati A57
H Risposte alle domande di verifica dei
concetti A91
INDICE ANALITICO I1
Novità! L’inserto degli scienziati
• Dmitri Mendeleev 52
• Jean Baptiste André Dumas 73
• Jeremias Benjamin Richter 116
• Elizabeth Fulhame 177
• Robert Boyle 201
• Agnes Pockels 528
• Dorothy Hodgkin 556
• Francois-Marie Raoult 660
• Peter Waage 696
• Henry-Louis Le Chatelier 762
• Johannes Nicolaus Brønsted 790
• Karl Albert Hasselbalch 853
• Rebeca Gerschman 984
• Katsuko Saruhashi 1014
• Louise Katarina
Hammarström 1097
• Prafulla Chandra Ray 1116
• Edith Ellen Humphrey 1137
• Julian Arca Banzón 1248
• Julia Lermontova 1314
• Marie Maynard Daly 1339