Chimica
Lezione 1
Cos’è un trasformazione chimica?
• Una reazione chimica è una trasformazione della
materia che avviene senza variazioni misurabili di
massa, in cui uno o più reagenti iniziali modificano la loro
struttura e composizione originaria per generare i
prodotti.
• Quindi LA MASSA SI CONSERVA
• Non cambia pertanto il numero di atomi coinvolti, cambia
la loro CONNETTIVITA’ (l’ordine, la disposizione relativa
dei legami)
• E’ un processo nel quale cambia la NATURA CHIMICA
delle sostanze che vi prendono parte. Nella formazione
di una o più nuove sostanze queste differiscono da
quelle originarie nella composizione e nelle proprietà
chimiche. I reagenti sono le sostanze presenti prima
della reazione; danno origine, dopo la reazione, ai
prodotti.
Esempio: reazione di formazione
dell’acqua
• 2H2 + O2
2H2O
+
Altri tipi di trasformazioni: le
trasformazioni fisiche
• Trasformazione fisica: processo che conduce a
cambiamenti temporanei e reversibili della materia e che
non comporta alcun cambiamento nella natura della
sostanza.
• Nessuna nuova sostanza compare come risultato di una
trasformazione fisica. In essa vengono modificate una o
più proprietà fisiche di una sostanza quali lo stato di
aggregazione, le dimensioni, la forma.
• Ne sono esempio: i passaggi di stato, la dissoluzione di
un sale, la riduzione in pezzi un materiale o la
magnetizzazione della polvere di ferro.
La Tavola periodica
• La tavola periodica rappresenta una
sintesi di tutti gli elementi noti
• Sono distribuiti secondo un ORDINE
preciso e non casuale
• Sono collocati in ordine di numero atomico
CRESCENTE quindi gli elementi sono
progressivamente sistemati da sinistra a
destra, dall’alto verso il basso
Che cos’è il numero atomico? Perché
descrive la natura chimica degli
elementi?
• Gli elementi quindi sono ordinati in base al
numero atomico
• In altre parole elementi con numero
atomico diverso hanno un NOME diverso,
cioè una diversa NATURA CHIMICA
• Il numero atomico è il numero di elettroni
presenti in un atomo di un elemento
• Quindi il numero di elettroni stabilisce le
proprietà CHIMICHE di un elemento
Struttura dell’atomo
• Un atomo è costituito da un nucleo che contiene
protoni (con carica positiva) e neutroni (privi di
carica)
• Attorno al nucleo ruotano in porzioni di spazio
tridimensionali, di forma diversa (orbitali) gli
elettroni, che hanno carica negativa
• Il VALORE della carica di elettroni e protoni è
IDENTICO (per convenzione è posto uguale a
+/- 1)
• In un atomo NEUTRO elettroni e neutroni sono
presenti in ugual numero: il numero ATOMICO è
quindi pari anche al numero di protoni
Il numero di massa atomica
• La massa di un atomo è costituita quasi
esclusivamente dalla massa del nucleo
• Nel nucleo troviamo protoni e neutroni
• Il numero di massa atomica è quindi pari
alla SOMMA del numero di neutroni e di
protoni
Numero di massa (A)
•
•
•
•
Z+N
Z=numero di protoni
N=numero di neutroni
NUCLIDE= specie atomica
caratterizzata da una ben determinata
composizione del nucleo (atomo
contrassegnato dal suo numero atomico
e di massa)
• Due nuclidi aventi lo stesso numero
atomico ma masse diverse si dicono
ISOTOPI
Isotopi
Isotopi di uno stesso elemento hanno lo stesso
n° di protoni (e quindi di elettroni) ma un
diverso n° di neutroni
hanno lo stesso n° atomico (Z) ma un
diverso n° di massa (A)
diversa massa
Esercizio 1.1
Indicare il nome e determinare il numero
di protoni, elettroni e neutroni nei seguenti
isotopi
•
•
•
31
15P
138 Ba
56
238 U
92
Miscele isotopiche
• Il nucleo di un atomo di numero atomico
Z è formato dall’insieme di Z protoni e N
neutroni
• Con Z protoni possono però essere
stabili più nuclei, diversi nel numero di
neutroni
• In natura gli elementi sono presenti
sotto forma di miscele isotopiche
• Gli isotopi hanno uguali proprietà
chimiche e diverse proprietà fisiche
• L’ ossigeno presente in natura è formato
per il 99,76% da 168O per lo 0,04% da 178O
e per lo 0,20% da 188O
• Le proprietà chimiche degli atomi non
dipendono quindi dalla struttura del nucleo
(e solo pochissimo dalla massa)
• La reattività (capacità di formare legami)
degli atomi è data dagli elettroni che sono
in moto attorno al nucleo su orbite
elettroniche
• Gli elettroni impegnati nei legami
appartengono alle orbite elettroniche più
esterne
Cos’è quindi un legame chimico?
• E’ un’INTERAZIONE tra due (o più) atomi
(uguali o diversi) che da isolati vengono a
formare un SISTEMA
• E’ costituito da ELETTRONI
• Gli elettroni coinvolti sono quelli del
GUSCIO DI VALENZA (l’orbitale più
esterno di un atomo)
Il legame covalente
• Si stabilisce tra due atomi che mettono in
COMUNE una o più coppie di elettroni del
guscio elettronico più esterno
• Atomi legati tramite questo tipo di legame
originano dei composti (o elementi) chiamati
MOLECOLE
H
H
H2
Gli ioni
• Uno ione è un ATOMO o una MOLECOLA che
possiede una CARICA (positiva o negativa)
• È quindi una specie chimica che ha
ACQUISTATO o CEDUTO uno o più elettroni
rispetto alla sua forma neutra (= priva di carica)
• Gli ioni carichi negativamente sono detti anioni
e quelli carichi positivamente sono chiamati
cationi
Ioni
Ione atomico
• È uno ione formato da
un solo atomo
• Na+
• Cl• Ca2+
Ione molecolare
• È formato da più di un
atomo
• OH• NO3• NH4+
