Chimica Generale e Organica

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CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ATTIVITÀ DI
PROTEZIONE CIVILEFacoltà di Scienze
Matematiche Fisiche e NaturaliUniversità degli
Studi di Perugia

• Chimica Generale e Organica
• Modulo Struttura della Materia

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Prof.ssa Nadia Balucani Dipartimento di Chimica
Università degli Studi di Perugia tel. 075 585
5513 fax [phone] email
nadia.balucani_at_unipg.it URL http//www.chm.unipg.
it/chimgen/mb/exp3/nadia.html Materiale didattico
disponibile sul sito web del vostro corso di
laurea (attenzione AA 2010-11) PRESTO
DISPONIBILE ANCHE SU http//estudium.unipg.it
3
scienza che studia la composizione delle varie
sostanze costituenti la materia e le
trasformazioni che tali sostanze possono subire
CHIMICA
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cottura di un alimento- respirazione, visione-
uso di detergenti- ricarica della batteria di un
telefono cellulare
La chimica di tutti i giorni
La chimica nella Protezione Civile
RISCHIO CHIMICO
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(No Transcript)
6
la cronaca ...
Il disastro di Bhopal
Nella notte tra il 2 e il 3 dicembre 1984, nello
stabilimento della Union Carbide a Bhopal, in
India, dove veniva prodotto un insetticida per
uso agricolo, si ebbe un rilascio allaria di
metil-isocianato CH3NCO
7
la cronaca ...
La reazione chimica che la fabbrica della UNION
CARBIDE di Bhopal doveva eseguire era tra
1-naftolo, fosgene, COCl2, e metil-isocianato,
CH3NCO. In questo modo si produceva il Carbaryl,
detto SEVIN, un pesticida molto potente. A causa
di un guasto ad un contenitore, 27 tonnellate di
metil-isocianato furono rilasciate nellatmosfera.
C12H11NO2
Delle 520.000 persone che furono esposte al gas
tossico, circa 30.000 morirono subito o dopo poco
tempo, mentre poco meno di 200.000 sono state
affette da serie malattie croniche.
8
(No Transcript)
9
la cronaca ...
Lincidente di Seveso
Nel 1976, a Seveso, nellazienda chimica ICMESA
(di proprietà della ditta Givaudan, gruppo
Hoffmann-La Roche) veniva prodotto
lesaclorofene, composto chimico abbastanza
innocuo, usato nellindustria cosmetica (è
essenzialmente un battericida, cioè un
disinfettante).
Sabato 10 luglio 1976, alle ore 12,37 dal
reattore B fuoriesce una nube che il vento
propaga velocemente sul territorio circostante,
densamente abitato. Già il 14 luglio gli effetti
dellesposizione alla nube cominciano ad essere
avvertiti dalla popolazione si segnalano casi di
intossicazione, seguiti da ricoveri di emergenza
e dalla moria di molti animali.
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Il 20 luglio, nei laboratori dello stabilimento
Givaudan di Zurigo si riesce ad identificare la
sostanza chimica fuoriuscita con lincidente si
tratta di TCDD (2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossi
na), una sostanza chimica altamente tossica e
cancerogena, capace di provocare innumerevoli
disturbi alla natura ed alluomo.
La sostanza fuoruscita non era quella in
produzione!
Passano altri quattro giorni prima che finalmente
si decida, il 24 luglio, di evacuare unarea di
quindici ettari, che viene cinta con reticolati,
militarizzata e suddivisa in tre zone a seconda
del grado di tossicità raggiunto. Il 25 luglio,
settecento persone vengono fatte sfollare, mentre
lallarme si estende anche ad altri undici comuni
limitrofi.
Successivamente, lICMESA verrà demolita, insieme
alle abitazioni della zona più contaminata.
Tonnellate di terreno inquinato dalla diossina
verranno inoltre rimosse, allinterno di un
processo di bonifica delle aree colpite.
11
La diossina rilasciata dalla ICMESA di Seveso non
era un composto utilizzato nellimpianto, ma era
stata prodotta accidentalmente come composto
secondario ed emesso dallimpianto per il guasto
ad una valvola di sicurezza.
A seguito dellincidente, la Comunità Europea
emanò una direttiva che in Italia fu recepita dal
DPR 175/88, dal DPCM 31/3/89, decreti che poi
furono in seguito modificati dalla legge 334/99.
In base a tale legge gli organismi regionali
debbono tenere sotto osservazione certe aziende
che possono cedere sostanze chimiche pericolose
allambiente.
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Molte industrie non chimiche usano composti
chimici potenzialmente pericolosi
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Oleificio umbro vuole 35 milioni dai parenti di 4
operai "L'incidente è stato causato dalla loro
imperizia Morirono bruciati in fabbrica,
l'azienda chiede i danni ai familiari Il
gravissimo incidente, due anni fa a Campello sul
Clitunno L'accusa "Usarono il saldatore che era
vietato per fare più in fretta" SPOLETO -
Quattro operai morti sul lavoro ed un'azienda
che, a distanza di oltre due anni dal drammatico
incidente, chiede ai parenti delle vittime, e
all'unico superstite, trentacinque milioni di
euro, come risarcimento danni. . L'atto legale
porta la firma dell'amministratore delegato della
società, Giorgio Del Papa, indagato dal giorno
seguente la tragedia. Le accuse per il manager
sono di disastro colposo con l'aggravante "della
colpa con previsione dell'evento", violazione
delle norme sulla sicurezza (tra cui l'omissione
dolosa dei mezzi di prevenzione) e omicidio
colposo plurimo. Secondo la procura di Spoleto,
Del Papa sapeva che c'era gas esplosivo (del tipo
esano, molto pericoloso) nei silos saltati in
aria. E proprio quel gas, per la procura, è la
causa di tutto. Per Del Papa, invece, la colpa
dell'incidente è da attribuire agli operai. I
quattro, lavoravano per conto di una piccola
ditta, che aveva l'appalto per lavori di
manutenzione di questo colosso europeo della
raffinazione dei prodotti vegetali. Secondo
l'azienda, gli operai che quel giorno stavano
lavorando all'installazione di una passerella per
collegare due silos, avrebbero dovuto sapere che
le fiamme ossidriche non potevano essere
utilizzate in quell'intervento. E proprio l'uso
di un saldatore sarebbe stata la causa, per la
difesa, dello scoppio del silos. I quattro
saltarono in aria. Dilaniati e carbonizzati. Una
tragedia che nel novembre del 2006 scosse
l'opinione pubblica, è poi divenuta un vicenda
giudiziaria a colpi di perizie.. Dall'altra una
perizia richiesta dall'azienda al tribunale
civile, e affidata ad un consulente locale che
riscontra come causa dell'incidente l'uso del
saldatore. In quest'ultima perizia si sostiene
che pur in presenza del gas esplosivo, se non ci
fosse stato l'innesco della fiamma, lo scoppio
non si sarebbe mai prodotto. Un errore, scrive il
perito, commesso dagli operai "per fretta e
stanchezza".
da La Repubblica (30 giugno 2008)
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Fulminato dalle esalazioni di acido solforico il
primo lavoratore, forse senza autorespiratore.
Vittime anche i compagni scesi per aiutarlo. Un
quinto in gravi condizioniMolfetta, strage in
un'autocisternaQuattro operai morti intossicati

• La dinamica dellincidente. Il
  comandante provinciale dei vigili del fuoco,
  Giovanni Micunco, ha ricostruito la dinamica
  dell'incidente. Una pompa d'acqua stava lavando
  l'interno della cisterna. Un primo operaio si è
  affacciato dal passo d'uomo per accertarsi come
  stava andando il lavoro. Investito da
  un'esalazione letale di acido solforico
  sprigionato dalla reazione zolfo e acqua,
  l'operaio è caduto nella cisterna. L'autista del
  veicolo e un altro operaio non hanno perso tempo
  e si sono calati nel tentativo di soccorrere il
  compagno di lavoro ma anche loro sono stati
  vittime dell'acido solforico. Qualcuno ha
  chiamato il titolare dell'azienda che era a casa
  e lui, mentre ancora in auto correva verso il
  capannone, ha telefonato al 118. Ma quando sono
  arrivati i pompieri, anche Vincenzo Altomare era
  disteso sul fondo dell'autocisterna.

3 marzo 2008
3 agosto 2008, conclusione dellindagine Sono
stati i vapori di acido solfidrico la causa della
morte a catena dei quattro operai e del titolare
della Truck, calatisi nella cisterna uno dopo
l'altro nel tentativo di soccorrersi a vicenda.
L'inchiesta ha stabilito che l'intossicazione
mortale per i cinque lavoratori è avvenuta per
l'acido solfidrico, sostanza molto tossica e
letale che si sprigiona, per un processo chimico,
quando cisterne che contengono zolfo allo stato
liquido vengono svuotate. I residui di zolfo a
contatto con l'aria hanno una reazione chimica
che produce vapori dell'acido solfidrico.
???? forse ci si riferisce alla reazione con il
vapore acqueo
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ma non cè solo il rischio dovuto agli impianti
? rischio associato al TRASPORTO di composti
chimici di grande utilizzo nei processi
industriali
Es. acido solforico, H2SO4 ammoniaca, NH3 acido
cloridrico nitrati di vario tipo, fosfati
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la cronaca ...
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I convogli dell'organizzazione sono già in
viaggio versoil luogo dell'incidente. La città
di Ryongchong rasa al suoloDisatro ferroviario,
la Coreachiede aiuto alla Croce
RossaL'esplosione sarebbe stata causata da una
fuga di nitratodi ammonio. Perde quota l'ipotesi
di una attentato
ESTERI
la cronaca ...
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I convogli dell'organizzazione sono già in
viaggio versoil luogo dell'incidente. La città
di Ryongchong rasa al suoloDisatro ferroviario,
la Coreachiede aiuto alla Croce
RossaL'esplosione sarebbe stata causata da una
fuga di nitratodi ammonio. Perde quota l'ipotesi
di una attentato
ESTERI
la cronaca ...
17 luglio 2007 UCRAINA, DERAGLIA TRENO CARICO DI
FOSFORO KIEV - Una ventina di persone sono
rimaste intossicate e oltre 800 sono state
evacuate in seguito al deragliamento e
all'incendio in Ucraina di un treno merci diretto
in Polonia con un carico di fosforo giallo, che
ha fatto scattare un allarme chimico nel
distretto di Busk, nella regione occidentale di
Leopoli. Il fosforo giallo, utilizzato per la
fertilizzazione, è ritenuto una sostanza tossica
di prima categoria e può avere effetti letali in
una concentrazione di un decimo di grammo. La
sostanza, che si incendia facilmente producendo
un gas tossico, intacca le ossa umane e il
cervello e può produrre necrosi del fegato. Il
treno merci, composto da 58 carri di cui 15
contenenti fosforo giallo, è deragliato per causa
ancora da accertare tra Krasnoye e Ozhidov,
mentre viaggiava da Dzhambul, in Kazakhstan,
verso Kleksa, in Polonia. Fonte ANSA.it

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I convogli dell'organizzazione sono già in
viaggio versoil luogo dell'incidente. La città
di Ryongchong rasa al suoloDisatro ferroviario,
la Coreachiede aiuto alla Croce
RossaL'esplosione sarebbe stata causata da una
fuga di nitratodi ammonio. Perde quota l'ipotesi
di una attentato
ESTERI
la cronaca ...
21 agosto 2008 AUTOCARRO SPOLETINO SI RIBALTA A
MAGIONE, TRASPORTAVA SOSTANZE PERICOLOSE E'
terminato soltanto alle 4 di questa mattina il
recupero dei serbatoi di pentafloruro di fosforo
che facevano parte del carico perso da un
autocarro partito da Spoleto ieri pomeriggio e
diretto a Savona. L'assenza di pioggia e di corsi
d'acqua nei pressi ha evitato, almeno
apparentemente, l'inquinamento del terreno. Sono
comunque ancora in corso le operazioni di
bonifica della scarpata sottostante la strada,
dove il mezzo pesante è finito in seguito
all'incidente. I soccorritori hanno dovuto fare i
conti con la delicata situazione che si è venuta
a creare. Anche se l'incidente è avvenuto intorno
alle 16, infatti, l'autocarro è stato recuperato
soltanto un paio d'ore fa, con l'ausilio di due
autogru. Proseguono invece - e continueranno
presumibilmente per diverse ore ancora - le
operazioni di messa in sicurezza della zona,
recuperando i contenitori di pentafloruro di
fosforo, ciascuno del peso di 20 kg. I vigili del
fuoco del comando provinciale di Perugia,
coordinati dal comandante Raffaele Ruggiero, sono
intervenuti sul posto con diversi automezzi, tra
cui l'apposito autofurgone che trasporta
attrezzature specifiche per intervento in
presenza di sostanze chimiche (Nucleare Biologico
Chimico Radiologico). Da Spoleto è arrivato anche
il personale dell'azienda preposto all'invio del
pentafloruro di fosforo.
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OBIETTIVI DEL CORSOQuesto corso ha una duplice
finalità- Corso introduttivo ai concetti base
della chimica (e quindi, in quanto tale, sarà
propedeutico ad altri insegnamenti, fra cui
Chimica Organica, Biochimica, Chimica Ambientale,
Igiene e Igiene Ambientale) - Introduzione ad
alcuni aspetti applicativi delle scienze
chimiche, che spaziano dalla chimica della
combustione alla chimica dei materiali da
costruzione, dal rischio chimico allinquinamento
atmosferico, dal rischio radiochimico ai fenomeni
della corrosione naturale
A corso terminato dovrai saper padroneggiare
alcuni concetti di base della chimica (come ad
esempio il legame chimico, lequilibrio chimico,
le reazioni acido/base, le reazioni redox) e
saper descrivere in termini chimici alcuni
fenomeni naturali o processi industriali e
applicati.
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Programma Il linguaggio chimico simboli,
formule e equazioni chimiche Massa atomica e
massa molecolare La mole e il numero di
Avogadro Coefficienti stechiometrici,
bilanciamento delle reazioni chimiche La
struttura dellatomo nucleo e elettroni
Orbitali atomici e configurazioni elettroniche -
Proprietà periodiche degli elementi Il legame
chimico La forma delle molecole Interazioni
intermolecolari Leggi dei gas Liquidi e
soluzioni Termodinamica e termochimica
Passaggi di stato e diagrammi di stato
Lequilibrio chimico in sistemi omogenei ed
eterogenei Equilibri acido-base Equilibri di
solubilità - Le reazioni di ossidoriduzione
Cenni di elettrochimica Cinetica chimica
Elementi di chimica inorganica e di chimica
applicata La struttura del nucleo ed elementi
di radiochimica
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Libro di testo consigliato
Chimica Generale e Inorganica Bertani, Clemente,
Depaoli et al. Casa Editrice Ambrosiana
Tavola Periodica pieghevole (ad esempio
Edizioni Morelli) fotocopie dei lucidi
mostrate a lezione (distribuite in forma cartacea
o elettronica a lezione on-line per gli studenti
lavoratori)
23
Modalità di accertamento per il modulo di
Struttura della Materia- Prova scritta (quesiti
chiusi a risposta multipla) prova orale Sia la
prova scritta che quella orale vertono su tutto
il programma e devono essere sostenuti nello
stesso giorno. Durante la prova scritta è
possibile utilizzare la Tavola Periodica e una
calcolatrice scientifica (e basta!)
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• CHIMICA scienza che studia la composizione delle
  varie sostanze costituenti
• la materia e le trasformazioni che ciascuna
  sostanza può subire
• Materia tutto ciò che esiste nell'universo, che
  occupa spazio e che è percepibile dai nostri
  sensi
• Sostanza un dato tipo di materia caratterizzato
  da ben definite proprietà, la cui composizione è
  ben determinata e costante
• Energia attitudine a compiere lavoro che un
  corpo o un sistema possiede a causa delle sue
  caratteristiche
• lavoro forza ? spostamento
• energia cinetica, potenziale, chimica,
  termica, radiante ecc.
• ? legge della conservazione dell'energia
• Fenomeno qualsiasi modificazione osservabile
  delle proprietà della materia
• fenomeni fisici le sostanze restano inalterate
  nella loro natura e conservano la loro
  composizione subendo solo modificazioni in alcune
  loro proprietà
• fenomeni chimici le sostanze subiscono
  trasformazioni più profonde che interessano la
  loro stessa composizione - alcune sostanze
  scompaiono e al loro posto se ne formano delle
  nuove

25
materia
Una miscela è un tipo di materia che può essere
separato per via fisica in due o più sostanze
una miscela eterogenea è una miscela costituita
di parti fisiche distinte ognuna con proprietà
differenti una miscela omogenea è invece
uniforme nelle sue proprietà e composizione in
ogni parte del campione.
miscele
sostanze
trasformazione chimica
Un elemento è una sostanza che non può essere
decomposta tramite nessuna reazione chimica in
sostanze più semplici. ? esistono SOLO 109
elementi
Una sostanza è un tipo di materia che non può
essere ulteriormente separato in altri tipi di
sostanze mediante processi fisici una sostanza
ha sempre certe determinare proprietà (ad es.
colore, odore, peso specifico, temperatura di
fusione ecc.) indipendentemente dalla sua origine.
Un composto è una sostanza costituita da due o
più elementi uniti da legami chimici in un
composto puro, qualsiasi sia la sua origine, gli
elementi che lo compongono sono presenti in
percentuali fisse. ? esistono milioni di
composti sia di origine naturale che sintetica
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ATOMI L'atomo è la più piccola parte di ogni
elemento esistente in natura che ne conserva le
caratteristiche chimiche.
Es. Un atomo di ferro ha tutte le proprietà
microscopiche riconducibili allelemento ferro.
E MOLECOLE Si definisce molecola la più piccola
unità strutturale di un composto chimico (non
ionico) che può esistere allo stato libero e che
ne mantiene le medesime proprietà chimiche. Le
molecole possono essere monoatomiche, cioè
costituite da un solo atomo (è il caso dei
cosiddetti gas nobili) o poliatomiche, cioè
costituite da più atomi, uguali o diversi.
Lacqua è un composto che può essere trasformato
con opportune trasformazioni chimiche in ossigeno
e idrogeno, che sono gli elementi che compongono
lacqua. Né latomo di ossigeno, né latomo di
idrogeno hanno le proprietà dellacqua
(composto). Una molecola di acqua (composta da
ossigeno e idrogeno) ha invece tutte le proprietà
microscopiche riconducibili al composto acqua.
27
(No Transcript)
28
Il linguaggio chimico 1.

• I simboli degli elementi
• Simboli sono 'abbreviazioni' per indicare gli
  elementi
• idrogeno H (hydrogenium)
• ossigeno O
• fosforo P (phosphorus)
• cloro Cl
• sodio Na (natrium)

la seconda lettera di un simbolo è sempre
minuscola !! Co cobalto CO monossido di
carbonio
29
Gli elementi in ordine alfabetico
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e raggruppati nella TAVOLA PERIODICA
Elementi cerchiati simboli da conoscere
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Il linguaggio chimico 2.

• Formule rappresentano le sostanze, siano esse
  formate da molecole distinte (e in questo caso la
  formula rappresenta anche la molecola indicandoci
  il numero e la specie degli atomi che entrano a
  far parte della molecola stessa) o siano esse
  formate da reticoli ionici indefiniti (in questo
  caso la formula rappresenta il rapporto numerico
  più semplice nel quale gli atomi si trovano nel
  composto)

nella formula devono quindi essere indicati i
simboli degli elementi che compongono la sostanza
e il numero di atomi di ciascun elemento presenti
nella singola molecola
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ESEMPI di SOSTANZE ELEMENTARI e delle loro
FORMULE CHIMICHEAbbiamo visto come gli elementi
o sostanze elementari siano formate da un unico
tipo di atomi. Anche per queste sostanze la
formula chimica ci dà informazioni quantitative,
in particolare sul numero di atomi che entrano a
far parte delle molecole discrete (se ovviamente
quel certo composto ne forma) es. i gas nobili
(He, Ne, Ar) in natura sono presenti come gas
monoatomici di conseguenza il simbolo è anche la
formula che descrive queste sostanzees. il
cloro, l'idrogeno e l'ossigeno gassosi sono
costituiti da molecole biatomiche di formula Cl2,
H2, O2 il fosforo esiste in natura come molecola
formata dallunione di 4 atomi e quindi scriverò
P4 lo zolfo esiste in natura come molecola
formata dallunione di 8 atomi e quindi scriverò
S8 NB la formula deve indicare il numero di
atomi identici che formano il compostoes. nel
caso degli elementi metallici, il simbolo e
formula coincidono perché nel reticolo metallico
sono presenti atomi tutti identici (quindi, per
esempio, con il simbolo Fe indico sia un atomo di
ferro che un pezzo di ferro metallico)
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ESEMPI di COMPOSTI e delle loro FORMULE
CHIMICHEes. l'acqua è una molecola discreta
formata da due atomi di idrogeno e un atomo di
ossigeno la formula è quindi H2Oes. il cloruro
di sodio è costituito da un reticolo ionico in
cui ioni sodio e ioni cloruro occupano posizioni
regolari nel solido per ogni atomo di sodio è
presente un atomo di cloro e la formula è
quindi NaCles. la molecola di acido solforico è
formata da 2 atomi di idrogeno, un atomo di zolfo
e 4 atomi di ossigeno la formula è quindi H2SO4
un composto chimico è caratterizzato dalla sua
formula e/o dal suo nome NOMENCLATURA CHIMICA
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Iniziamo a familiarizzare con la Tavola Periodica
degli elementi
la disposizione degli elementi nella Tavola
Periodica non è casuale
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Iniziamo a familiarizzare con la Tavola Periodica
degli elementi
In base alle loro proprietà chimiche e fisiche
gli elementi si distinguono in metalli (riquadri
beige), non metalli (azzurro), metalloidi o
semimetalli (grigio-verde)
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Iniziamo a familiarizzare con la Tavola Periodica
degli elementi
Metalli ¾ degli elementi - solidi a temperatura
ambiente (eccetto il mercurio, Hg, che è
liquido) - hanno superfici lucenti, sono
malleabili e duttili - buoni conduttori di
calore ed elettricità - perdono facilmente
elettroni esterni per formare ioni positivi detti
cationi - con lossigeno formano ossidi basici
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Iniziamo a familiarizzare con la Tavola Periodica
degli elementi
Non Metalli sono solo 17 elementi e si trovano
in alto a destra - spesso gassosi a temperatura
ambiente - quelli solidi (C, P, S, I) non sono
affatto duttili - cattivi conduttori di calore
ed elettricità - acquistano facilmente elettroni
per formare ioni negativi detti anioni - con
lossigeno formano ossidi acidi
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Iniziamo a familiarizzare con la Tavola Periodica
degli elementi
Semimetalli sono gli elementi lungo la diagonale
che divide metalli e non metalli - hanno
proprietà intermedie fra quelle dei metalli e dei
non metalli - sono semiconduttori