File_pdf BioSan\1_LaMateria1
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1. La Materia • Stati di Aggregazione e Composizione - elementi – atomo - composti - miscele omo- ed eterogenee • L’Atomo - particelle subatomiche e proprietà - Numero Atomico e Numero di Massa • Gli Isotopi • La Tavola Periodica • I Composti e Nomenclatura - composti molecolari e composti ionici • Masse atomiche assolute e relative - Peso Atomico (PA), Peso Molecolare (PM) e Peso Formula (PF) Def. La CHIMICA è la scienza che studia la composizione, la struttura, le proprietà e le trasformazioni della materia. È MATERIA tutto ciò che costituisce l’universo fisico. MATERIA SOSTANZA: qualunque specie di materia in stato di purezza, es. ferro, acqua. ELEMENTO STRUTTURA DELLA MATERIA MACROSCOPICO MICROSCOPICO ATOMO SCOMPOSIZIONE CHIMICA ELEMENTI COMPOSTO Def. La più piccola particella di un elemento che sia capace di esistere si chiama ATOMO. Def. Un ELEMENTO è una sostanza costituita da un’unica specie di atomi. Def. Un COMPOSTO è una sostanza costituita da due o più elementi in proporzione definita. L’acqua, H2O, è un composto con 2H e 1O. La Materia: Stati di Aggregazione Forze di Legame, Attrattive FA Forze Traslazionali, FT FUSIONE SOLIDO LIQUIDO SOLIDIFICAZIONE FA>FT, hanno volume e forma propri FA≅FT, hanno volume proprio, forma del recipiente SUBLIMAZIONE VAPORIZZAZIONE BRINAMENTO VAPORE E GAS FA<FT, non hanno né volume né forma propri CONDENSAZIONE FLUIDI La Materia: Miscele Miscela (sabbia/zucchero) Composto (H2O) La composizione è variabile La composizione è determinata e costante I componenti si possono separare applicando tecniche fisiche I componenti non sono separabili mediante tecniche fisiche Le proprietà sono correlate con quelle dei componenti Le proprietà sono dissimili da quelle dei componenti MISCELE OMOGENEE ETEROGENEE Def. Una miscela si dice OMOGENEA quando la composizione risulta identica in ogni punto. La SOLUZIONE è una classe speciale di tali miscele e si suddivide in SOLVENTE, ciò che scioglie, e SOLUTO, ciò che viene sciolto Def. Una miscela si dice ETEROGENEA quando la composizione risulta diversa in ogni punto. Miscele: Tecniche di Separazione •FILTRAZIONE sfrutta la diversa SOLUBILITÀ dei componenti. •DISTILLAZIONE sfrutta il diverso PUNTO DI FUSIONE dei componenti. •CROMATOGRAFIA sfrutta la diversa CAPACITÀ DI ADESIONE ALLA SUPERFICIE dei componenti. Riassumendo CAMBIAMENTI DI STATO Omogenee Eterogenee Gas Liquido Solido MATERIA MISCELE SOSTANZE TECNICHE FISICHE ELEMENTI COMPOSTI TECNICHE CHIMICHE L’Atomo •Dalton 1807: nessuna ipotesi di struttura atomica. •Thomson 1897: primo modello atomico. •Rutherford 1908: nucleo “massivo” con cariche positive. FOGLIO METALLICO “Fu il fatto più incredibile che mi fosse capitato… Era così incredibile come se sparando un proiettile di 15 pollici su un pezzo di carta velina esso ritornasse indietro.” L’Atomo •Nucleo “massivo” diametro 10-12 m •Volume circostante diametro 10-9 m Carica Massa Particella Simbolo elettrone e- -1 9.109x10-28 protone p +1 1.673x10-24 neutrone n 0 1.675x10-24 (multiplo di quella del protone che vale 1.602x10-19 coulomb) (g) Def. Il numero di protoni presenti nel nucleo individua il NUMERO ATOMICO, Z. Es. Idrogeno ha Z=1, ovvero 1 protone. Dal momento che l’atomo è elettricamente neutro, il numero di elettroni deve essere uguale al numero di protoni, quindi il numero atomico indica anche il numero di elettroni. Gli Isotopi Z = NUMERO ATOMICO, caratterizza l’atomo. Z = 1, H; Z = 35, Br; Z = 6, C SPETTROMETRO DI MASSA Non tutti gli atomi di un ELEMENTO hanno la stessa MASSA. Numero Variabile di NEUTRONI n. Def. Si chiamano ISOTOPI (dal greco, stesso posto) gli atomi aventi lo stesso numero atomico, ma dotati di massa differente. Def. Si definisce NUMERO DI MASSA, A, il numero totale dei protoni e dei neutroni presenti in un atomo. A = Z + N, dove N = numero neutroni. 1 A Z X 1 H 2 1 H 3 1 H 1p, 1e- 1p, 1n, 1e- 1p, 1n, 1e- 99.985% deuterio tritio 0.015% instabile La Tavola Periodica GRUPPI PRINCIPALI I Composti Def. Un COMPOSTO è una sostanza costituita da due o più elementi in proporzione definita. L’acqua, H2O, è un composto con 2H e 1O. LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE E COSTANTI COMPOSTI ORGANICI COMPOSTI INORGANICI MOLECOLARI IONICI Def. Un COMPOSTO è MOLECOLARE quando è costituito da ATOMI tenuti insieme da LEGAMI COVALENTI. Def. Un COMPOSTO è IONICO quando è costituito da IONI tenuti insieme da LEGAMI IONICI. Def. Uno IONE è un ATOMO o AGRUPPAMENTO ATOMICO che ha ceduto o acquistato uno o più elettroni, assumendo carica positiva o negativa , rispettivamente. I Composti Molecolari Def. Un COMPOSTO è MOLECOLARE quando è costituito da ATOMI tenuti insieme da LEGAMI COVALENTI. La FORMULA CHIMICA ne esprime la composizione tramite i simboli chimici degli elementi. X H2O e NON 2HO LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE E COSTANTI H2O acqua H2O2 acqua ossigenata La Disposizione degli Atomi etanolo, CH3CH2OH Modello a spazio pieno Formula di struttura Modello a stecche e sfere H H O H C C H H H I Composti Molecolari: Nomenclatura •Si utilizzano i prefissi greci per denotare il numero di ciascun atomo. PCl3 Tricloruro di Fosforo SF6 Esafluoruro di Zolfo N2O Ossido di (bi-)azoto Mono- 1 Di- (bi-) 2 Tri- 3 Tetra- 4 Penta- 5 Esa- 6 •Utilizzo del nome volgare NH3 Ammoniaca N2H4 Idrazina PH3 Fosfina •Il nome dei composti tra idrogeno e i non metalli si declina come quello degli idruri metallici (vedi dopo) HCl Cloruro di Idrogeno (Idrogeno Cloruro) HCN Cianuro di Idrogeno (Idrogeno Cianuro) I Composti Ionici Def. Un COMPOSTO è IONICO quando è costituito da IONI tenuti insieme da LEGAMI IONICI. Il legame ionico è la forza d’attrazione che si esercita tra cariche di segno opposto. Na+Cl-, comune sale da cucina Ioni Monoatomici eNa 11e- Na+ F 10e- 9e- F- 10e- eCarica positiva: CATIONI Carica positiva: ANIONI Ioni Poliatomici + + Ione Ammonio NH4 3- Ione Fosfato PO 3−4 I Composti Ionici NaCl Cristallo di NaCl UNITÀ FORMULA Nell’insieme i composti ionici sono tutti ELETTRICAMENTE NEUTRI, quindi le cariche negative e positive si devono annullare NH4+ Ione ammonio (NH4 ) 2 SO 4 SO 42− Ione solfato I Composti Ionici: Nomenclatura 1. I cationi monoatomici sono indicati con il nome dell’elemento, precisandone la carica con la notazione di Stock. + Ag ione argento (I) Fe2+ ione ferro (II) Notazione di Stock Fe3+ ione ferro (III) 2. Gli anioni monoatomici assumono la desinenza –uro, ad eccezione dell’ossigeno che si chiama oss –ido. 2S ione solfuro Cl- ione cloruro O2- ione ossido OH- ione idrossido Anione (oxoanioni) Acido progenitore (oxoacidi) NO −2 nitr –ito HNO2 acido nitr –oso NO −3 nitr –ato HNO3 acido nitr –ico ClO − ipo– clor –ito HClO ipo– clor –oso ClO −2 clor –ito HClO2 clor –oso ClO −3 clor –ato HClO3 clor –ico ClO 4− per– clor –ato HClO4 per– clor –ico HCO −3 bi– carbon –ato Pesi Atomici, Molecolari, Formula Il peso atomico, PA, è espresso in Unità di Massa Atomica (u, in passato u.m.a.). • Cannizzaro, 1858 → H = 1 u 16 8 O 17 8 O 18 8 O • 1900 – 1961 → O = 16 u • 1961 → L’unità di massa atomica venne definita come la dodicesima parte della massa dell’isotopo naturale più leggero del carbonio. 12 6 C = 12u = 1.9926 x10 −23 g 1 u = 1.6605 x 10-24 g I pesi atomici degli elementi sono definiti dalla media ponderata delle masse atomiche dei singoli isotopi, quindi in base alla loro composizione isotopica. •ELEMENTO → Peso Atomico, PA •MOLECOLA → Peso Molecolare, PM PM(H2O) = 2xPA(H)+1PA(O) •COMPOSTO IONICO → Peso Formula, PF PF(NaCl) = 1xPA(Na)+1xPA(Cl) Pesi Atomici, Molecolari, Formula I pesi atomici degli elementi sono definiti dalla media ponderata delle masse atomiche dei singoli isotopi, quindi in base alla loro composizione isotopica. ESEMPIO 35 17 Cl massa = 34.97 u, abbondanza = 75.77% 37 17 Cl massa = 36.97 u, abbondanza = 24.23% 34.97u ⋅ 75.77 + 36.97u ⋅ 24.23 peso atomico = = 35.45u 100 17 35.453 Cl cloro
