1. La Materia

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
CONDENSAZIONE
VAPORE E
GAS
FA<FT, non hanno né
volume né forma
propri
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 chimiche
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 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 9e-
10e-
F- 10e-
eCarica positiva: CATIONI
Carica negativa: ANIONI
Ioni Poliatomici
+

Ione Ammonio NH4
3-
Ione
Fosfato
PO3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
SO42
Ione solfato
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
• 1900 – 1961 → O = 16 u
•
16
8
O
17
8
O
18
8
O
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  1.9926x10 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
Cosa abbiamo imparato?
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: 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
ClO 4 per– clor –ato
HClO3 clor –ico
HCO3 bi– carbon –ato
HClO4 per– clor –ico