Bagatti, Corradi, Desco, Ropa. Chimica. seconda edizione

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1 Bagatti, Corradi, Desco, Ropa Chimica seconda edizione

2 Bagatti, Corradi, Desco, Ropa, Chimica seconda edizione Capitolo 3. Le trasformazioni della materia SEGUI LA MAPPA Le leggi 1

3 Le leggi ANTOINE LAURENT LAVOISIER ( ) afferma che in tutte le trasformazioni la massa delle sostanze che si formano è uguale alla massa delle sostanze che si trasformano, cioè la massa si conserva. Nelle trasformazioni le sostanze cambiano, e quindi anche le aggregazioni tra gli atomi cambiano, ma gli atomi restano sempre gli stessi: se gli atomi si conservano anche la massa si conserva! + + clorometano acqua metanolo cloruro di idrogeno In generale, ogni volta che si realizza una trasformazione in un sistema chiuso, cioè in un sistema che non scambia materia con l ambiente, si osserva che la massa resta costante. Capitolo 3 Le trasformazioni della materia Lezione 1 Le leggi della 2

4 Le leggi JOSEPH-LOUIS PROUST ( ) afferma che la composizione elementare di ogni composto, cioè la di ciascun elemento che lo costituisce, è definita, costante e caratteristica. Riscaldando il magnesio in presenza di aria si ottiene l ossido di magnesio. I dati in tabella mostrano le quantità di ossigeno, ottenute facendo una differenza, che reagiscono con diverse quantità di magnesio. Prova magnesio ossido di magnesio ossigeno 1 1,8 g 3,0 g 1,2 g 2 3,9 g 6,5 g 2,6 g 3 4,8 g 8,0 g 3,2 g Tabella 1 Tra le masse di magnesio e di ossigeno che si combinano esiste una relazione di proporzionalità diretta: in un grafico cartesiano le coppie di valori stanno su una retta passante per l origine. massa magnesio (g) 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Capitolo 3 Le trasformazioni della materia Lezione 1 Le leggi della 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 massa ossigeno (g) 3

5 Le leggi Utilizzando i dati di una prova è possibile esprimere la composizione dell ossido di magnesio. Prova magnesio ossido di magnesio ossigeno 1 1,8 g 3,0 g 1,2 g 2 3,9 g 6,5 g 2,6 g 3 4,8 g 8,0 g 3,2 g Tabella 1 La del magnesio si può calcolare, per esempio, nel seguente modo: 1,8 g : 3,0 g = x : 100 da cui x = 60 Il magnesio e presente per il 60% e, dato che il composto è costituito da due soli elementi, l ossigeno costituisce il restante 40%. Mg 60% O 40% Capitolo 3 Le trasformazioni della materia Lezione 1 Le leggi della il composto è binario, si c 4

6 Le leggi (m Mg /m O ) si ottiene facendo il rapporto tra un qualsiasi valore in ordinata e quello corrispondente in ascissa. Per esempio: 3,0 g : 2,0 g = 1,5 massa magnesio (g) 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Indipendentemente dalla coppia di valori si ottiene sempre lo stesso risultato. 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 massa ossigeno (g) definita e costante dei composti corrisponde a una combinazione precisa tra numeri interi di atomi. Nel caso dell ossido di magnesio (MgO) un atomo di magnesio si combina con un atomo di ossigeno pertanto il rapporto di combinazione può essere calcolato a partire dalla massa atomica di ciascun atomo: MA Mg : MA O cioè 24,31 u : 16,00 u = 1,519 Capitolo 3 Le trasformazioni della materia Lezione 1 Le leggi della 5

7 Le leggi JOHN DALTON ( ) afferma che quando due elementi formano più composti, le diverse masse di uno di essi che si combinano con la stessa massa dell altro stanno tra loro in un rapporto espresso da numeri interi e generalmente piccoli. composto I composto II carbonio ossigeno composto I 1,00 g 1,33 g composto II 1,00 g 2,66 g ra 5 In base alla legge delle proporz I valori riportati in tabella confermano la legge e indicano che se nel composto I con un atomo di carbonio si lega un atomo di ossigeno, allora nel composto II con un atomo di carbonio si legano due atomi di ossigeno. Capitolo 3 Le trasformazioni della materia Lezione 1 Le leggi della 6

8 Le leggi Le trasformazioni della materia portano alla formazione di nuove sostanze e di conseguenza sono accompagnate spesso da cambiamenti vistosi del sistema. descrivono le trasformazioni della materia in cui una o più sostanze, i reagenti, si trasformano in altre sostanze, i prodotti. C + O 2 CO 2 reagenti prodotti C + O O O C O La descrizione simbolica di una reazione è chiamata equazione. C 3 H 8 (g ) + O 2 (g ) H 2 O(g ) + CO 2 (g ) + E s = solido l = liquido g = aeriforme aq = in soluzione acquosa lla 1 Indicazioni abbreviate degli s Capitolo 3 Le trasformazioni della materia Lezione 2 propano ossigeno acqua anidride carbonica Spesso nell equazione compaiono le indicazioni abbreviate degli stati fisici delle sostanze. Tra i prodotti è riportata la lettera E per sottolineare che la reazione è accompagnata da sviluppo di energia. 7

9 Le leggi Per correttamente una trasformazione, davanti alle formule si scrivono numeri interi, i coefficienti stechiometrici, che rappresentano il rapporto minimo tra le particelle. una molecola di propano cinque molecole di ossigeno quattro molecole di acqua tre molecole di anidride carbonica reagisce con per dare e e energia (1) C 3 H 8 (g ) + 5 O 2 (g ) 4 H 2 O(g ) + 3 CO 2 (g ) + E Di norma il coefficiente 1 non viene riportato. L operazione necessaria per uguagliare gli atomi tra reagenti e prodotti si chiama bilanciamento. atomi nei reagenti atomi nei prodotti 6 CO 2 (g ) + 6 H 2 O(l ) + E 6 O 2 (g ) + C 6 H 12 O 6 (s ) 6 C = 6 C 18 In questo caso la lettera E compare tra i reagenti perché la reazione necessita di energia per avvenire H O = = H O Capitolo 3 Le trasformazioni della materia Lezione 2 8

10 Bagatti, Corradi, Desco, Ropa, Chimica seconda edizione Capitolo 3. Le trasformazioni della materia 9

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