Esame di Stato Chimico cheat sheet

Numero di ossidazione: somma algebrica degli stati di ossidazione in una specie neutra = 0; in uno ione poliatomico = carica dello ione; O è di norma -2, H +1, metalli alcalini +1.

Configurazione elettronica: principio di Aufbau (ordine 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p...), regola di Hund per orbitali degeneri, principio di esclusione di Pauli (max 2 e- per orbitale, spin opposti).

Energia di ionizzazione cresce lungo il periodo e diminuisce lungo il gruppo; l'affinità elettronica e l'elettronegatività seguono lo stesso andamento periodico con eccezioni (gas nobili, coppie d2).

pH: pH = -log[H3O+]; per acidi forti monoprotici [H3O+] = Ca; per acidi deboli [H3O+] = sqrt(Ka*Ca); Kw = 1e-14 a 25 °C.

Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log([base]/[acido]); potere tampone massimo quando pH = pKa, ovvero [base] = [acido].

Solubilità: Kps = prodotto delle concentrazioni molari degli ioni elevate ai coefficienti stechiometrici; Q < Kps soluzione insatura, Q = Kps saturazione, Q > Kps precipitazione.

Nernst: E = E° - (0.0592/n)*log Q a 25 °C; reazione spontanea quando Ecell > 0 e ΔG = -nFEcell < 0.

Complessi di coordinazione: numero di coordinazione, geometria (2 lineare, 4 tetraedrica o quadrata planare, 6 ottaedrica); costante di formazione β = prodotto delle costanti di step.

Ibridazione: 4 legami σ = sp3 (tetraedrica, ~109.5°); 3 σ = sp2 (trigonale planare, ~120°); 2 σ = sp (lineare, 180°).

Sostituzione nucleofila: SN2 è concertata, bimolecolare, stereochimica invertita, favorita da substrati metilici/primari e nucleofili forti; SN1 è a stadi, monomolecolare, racemizzazione, favorita da terziari e solventi polari protici.

Eliminazione: E2 richiede base forte e substrato con H in β antiperiplanare, segue la regola di Zaitsev; E1 condivide l'intermedio carbocationico con SN1.

Addizione elettrofila agli alcheni: regola di Markovnikov, l'elettrofilo si lega al carbonio con più idrogeni; l'addizione di HBr in presenza di perossidi è anti-Markovnikov (radicalica).

Sostituzione elettrofila aromatica: alogenazione, nitrazione, solfonazione, Friedel-Crafts; attivanti (OH, OR, NH2) orientano orto/para, disattivanti (NO2, COOH, SO3H) orientano meta.

Reattività dei derivati carbossilici: cloruro acilico > anidride > estere > ammide; l'idrolisi basica degli esteri è saponificazione e produce il sale dell'acido.

Gruppi funzionali e reattività: alcoli (ossidazione a aldeide/acido), aldeidi (test di Tollens e Fehling), chetoni (non riducono Tollens), acidi carbossilici (pKa ~4-5).

Chiralità: carbonio con quattro sostituenti diversi, assegnazione R/S con priorità CIP; una miscela racemica ha rotazione ottica netta nulla.

Legge di Beer-Lambert: A = εbc; linearità valida per A < ~1, oltre si hanno deviazioni strumentali e chimiche.

Cromatografia: fattore di ritenzione k = (tR - t0)/t0; selettività α = k2/k1; risoluzione Rs = 2(tR2 - tR1)/(w1 + w2), accettabile se Rs ≥ 1.5.

Equazione di van Deemter: H = A + B/u + C*u; il minimo di H definisce la velocità lineare ottimale del carrier.

Titolazione acido-base: al punto equivalente moli di titolante = moli di analita per la stechiometria; indicatori scelti con pKa vicino al pH equivalente.

Spettroscopia atomica: AAS misura assorbimento di atomi allo stato fondamentale (lampada a catodo cavo); ICP-OES/MS misura emissione o ioni da plasma ad alta temperatura.

Curva di calibrazione: minimo 5 punti, bianco, verifica del coefficiente di determinazione R² ≥ 0.995 e del residuo; limite di rilevabilità LOD = 3σ/m, LOQ = 10σ/m.

Elettrodi: potenziometria con elettrodo a vetro per pH; elettrodo di riferimento Ag/AgCl; voltammetria con elettrodo di lavoro (carbonio vetroso, Pt, Hg).

Campionamento: campione rappresentativo, riduzione con quartatura, conservazione a 4 °C e acidificazione per i metalli.

Primo principio: ΔU = Q - W; per gas ideale U dipende solo da T; W = ∫P dV, per trasformazione isoterma reversibile W = nRT ln(V2/V1).

Entropia e secondo principio: ΔS_universo ≥ 0; ΔG = ΔH - TΔS; spontaneità a P e T costanti se ΔG < 0.

Equilibrio: Kp = Kc*(RT)^Δn; ΔG° = -RT ln K; il principio di Le Chatelier prevede la risposta a variazioni di T, P e concentrazione.

Cinetica: equazione di Arrhenius k = A*exp(-Ea/RT); ordine di reazione determinato sperimentalmente, tempo di dimezzamento del primo ordine t1/2 = ln2/k.

Catalisi: il catalizzatore abbassa Ea senza modificare ΔG° né la costante di equilibrio; enzimi e catalizzatori eterogenei ne sono esempi.

Proprietà colligative: abbassamento crioscopico ΔTf = Kfmi e innalzamento ebullioscopico ΔTb = Kbmi; pressione osmotica π = iMRT.

Gas reali: equazione di van der Waals (P + a n²/V²)(V - nb) = nRT; il fattore di comprimibilità Z = PV/nRT è 1 per il gas ideale.

Elettrochimica: legge di Faraday m = (M Q)/(n F); F = 96485 C/mol; sovratensione e cinetica elettrodica influenzano la deposizione.

Processo Haber-Bosch: N2 + 3H2 ⇌ 2NH3, esotermico, catalizzatore Fe con promotori, pressioni 150-300 bar e temperature 400-500 °C per compromesso cinetica/equilibrio.

Processo di contatto per H2SO4: SO2 + 1/2 O2 ⇌ SO3 su V2O5 a ~450 °C; assorbimento in H2SO4 concentrato, non in acqua.

Cracking catalitico e reforming: zeoliti per cracking (aumento ottani), Pt/Re per reforming; idrodesolforazione con Co-Mo/Al2O3 e H2.

Polimeri: polimerizzazione per addizione (PE, PP, PS, PVC) e per condensazione (PET, nylon); indice di polidispersità = Mw/Mn.

Bilancio di materia e di energia: conversione X = (n_in - n_out)/n_in; selettività e resa; il ricircolo dell'imconvertito migliora la resa globale.

Sicurezza di processo: HAZOP per deviazioni di parametri, LOPA per livelli di protezione, indice di rischio e schede di sicurezza (SDS) secondo il regolamento CLP.

Green chemistry: atom economy = massa molare prodotto/massa molare reagenti × 100; preferire catalisi, solventi verdi e riduzione dei rifiuti alla fonte.

Materiali: acciai inox austenitici (Cr-Ni, 304/316) resistenti alla corrosione; alluminio anodizzato; corrosione galvanica tra metalli con potenziale diverso.

Amminoacidi: 20 standard, chirali (tranne la glicina), punto isoelettrico pI = (pKa1 + pKa2)/2 per amminoacidi neutri.

Struttura proteica: primaria (sequenza), secondaria (α-elica, foglietto β), terziaria (ripiegamento 3D), quaternaria (subunità); denaturazione per calore, pH estremi, urea.

Enzimi: Michaelis-Menten v = Vmax[S]/(Km + [S]); Km = concentrazione di substrato a v = Vmax/2; inibizione competitiva aumenta Km apparente, quella non competitiva riduce Vmax.

Glicolisi e ciclo di Krebs: glicolisi produce 2 ATP e 2 NADH per glucosio; respirazione cellulare completa ~30-32 ATP per glucosio.

Metabolismo: insulina abbassa la glicemia, glucagone la alza; HbA1c riflette la glicemia media degli ultimi 2-3 mesi.

Marcatori clinici: troponina I/T per infarto miocardico, creatinina e eGFR per funzione renale, ALT/AST per fegato, PSA per prostata.

Spettrofotometria clinica: metodo enzimatico con NADH/NADPH a 340 nm; intervalli di riferimento per sesso ed età; valori critici richiedono comunicazione immediata.

Lipidi: colesterolo totale, LDL, HDL e trigliceridi; LDL calcolato con formula di Friedewald valida per trigliceridi < 400 mg/dL.

Regolamento CLP: classificazione, etichettatura e imballaggio; pittogrammi GHS, indicazioni di pericolo H e consigli di prudenza P; SDS in 16 sezioni.

Limiti di esposizione professionale: TLV-TWA su 8 ore, TLV-STEL su 15 minuti, TLV-C valore soffitto; confronto con i valori limite nazionali.

Rifiuti: gerarchia prevenzione, preparazione per il riutilizzo, riciclaggio, recupero, smaltimento; codice CER e registro di carico/scarico.

Acque: parametri BOD5, COD, solidi sospesi, azoto e fosforo; il rapporto BOD/COD > 0.4 indica buona biodegradabilità.

Aria: PM10, PM2.5, NOx, SO2, O3, CO e benzene; l'ozono troposferico è un inquinante secondario fotochimico.

Gas serra: CO2, CH4, N2O e gas fluorurati; potenziale di riscaldamento globale GWP riferito alla CO2; protocollo di Kyoto e accordo di Parigi.

Sicurezza in laboratorio: cappa chimica per vapori tossici, estintori idonei (CO2 per apparecchi elettrici), doccia di emergenza e lavaocchi accessibili.

Impronta di carbonio: emissioni espresse in kg CO2 equivalente; calcolo come somma di attività × fattore di emissione.

Esercizio della professione di chimico in Italia: albo professionale, sezioni A (laurea magistrale) e B (laurea triennale); iscrizione obbligatoria per le attività riservate.

Codice deontologico: indipendenza, riservatezza, competenza, aggiornamento professionale, divieto di conflitto di interesse e di pubblicità ingannevole.

Responsabilità professionale: contrattuale verso il committente e extracontrattuale verso terzi; obbligo di diligenza e perizia tecnica; copertura assicurativa RC.

Segreto professionale e trattamento dei dati personali secondo il GDPR (Reg. UE 2016/679): base giuridica, minimizzazione, conservazione limitata.

Rapporto di prova: identificazione del campione, metodo e sua validazione, risultati con incertezza, data, firma del professionista e riferimenti normativi.

Normativa REACH (Reg. CE 1907/2006) e CLP (Reg. CE 1272/2008): obblighi di registrazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche.

Testo unico sicurezza sul lavoro (D.Lgs. 81/2008): valutazione dei rischi, DVR, sorveglianza sanitaria, formazione e informazione dei lavoratori.

Tariffario professionale e preventivo scritto: indicazione di onorari, spese e tempi; la parcella deve essere trasparente e giustificabile.

Norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025: requisiti di gestione e tecnici per laboratori di prova; competenza, imparzialità, riservatezza e riesame dei contratti.

Validazione del metodo: selettività, linearità, LOD/LOQ, accuratezza (recupero), precisione (ripetibilità e riproducibilità), robustezza e incertezza di misura.

Controllo qualità interno: carte di controllo di Shewhart con limiti di attenzione ±2σ e di azione ±3σ; regole di Westgard per il rigetto delle serie analitiche.

Materiali di riferimento certificati (CRM) e prove interlaboratorio (PT) per la verifica esterna della qualità; z-score accettabile tra -2 e +2.

Tracciabilità metrologica: catena ininterrotta di calibrazioni verso campioni primari; taratura e verifica delle bilance, dei termometri e delle vetrerie tarate.

Gestione delle non conformità: azioni correttive e preventive, analisi delle cause (5 perché, diagramma di Ishikawa), verifica dell'efficacia.

Documentazione: manuale della qualità, procedure, istruzioni operative, registrazioni; controllo delle revisioni e conservazione per il periodo definito.

Sicurezza e buone pratiche di laboratorio: separazione di reagenti incompatibili, etichettatura delle soluzioni preparate con data e concentrazione, smaltimento differenziato.