OVERVIEW. Teoria atomica e tavola periodica. Legami e interazioni degli atomi

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1 OVERVIEW Teoria atomica e tavola periodica Legami e interazioni degli atomi Acqua e le sue proprietà Acidi e basi Atomo: più piccola porzione di un elemento che mantiene le proprietà chimiche dello stesso 1

2 Numero atomico = Numero di protoni è uguale per tutti gli atomi di un particolare elemento Elementi sistemati nella TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI in base al numero atomico crescente O, H, N, C (+ del 96% della materia vivente) 2

3 96% organismi viventi costituiti da Idrogeno (H), Ossigeno (O), Carbonio (C), Azoto (N) Il rimanente 4% P-S-Ca-K Elementi Traccia: necessari per un organismo in quantità estremamente basse. Es. Fe necessario per tutte le forme di vita I necessario solo per i vertebrati 3

4 Massa atomica o Numero di massa (Da): Protoni + neutroni 1 neutrone o 1 protone = 1 Da (dalton) o 1 Unità di Massa atomica 1 elettrone pesa 1/2000 rispetto al peso di un protone o un neutrone, trascurabile Isotopo= Atomo di un elemento che presenta un diverso numero di neutroni rispetto all elemento stesso 4

5 Radioisotopi (Torio) 5

6 Radon giorni; Iodio giorni Cesio anni; Carbonio anni Plutonio anni; Uranio anni Uranio milioni di anni; Uranio 238 4,5 miliardi di anni Fonte: Isotopi dell Idrogeno Esistono tre tipologie di isotopi dell'idrogeno aventi diverso numero di massa : 1 ( 1 H: 1 protone, 0 neutroni), 2 (DEUTERIO 2 1H, o D: 1 protone e 1 neutrone) 3 (TRIZIO, 3 1H, o T: 1 protone e 2 neutroni) Il trizio è un isotopo radioattivo 6

7 Isotopi del Carbonio Datazione con 14 C c 0 =concentrazione 14 C nell'atmosfera; t=tempo trascorso dalla morte dell'organismo; τ=vita media del 14 C (tempo dimezzamento/ln /ln2=8267 anni). 7

8 Nome dell orbitale Gli elettroni si muovono molto velocemente in regioni dello spazio dette ORBITALI Ogni orbitale può contenere al massimo 2 elettroni Nucleo Numero di elettroni per guscio energetico 2 per ogni orbitale; 8 totali Forma degli orbitali sferica Primo orbitale: sferico Dal secondo al quarto orbitale: a forma di manubrio 8

9 Configurazioni elettroniche Aumento energia potenziale (es. assorbimento luce) Gli e - di un atomo variano per la loro ENERGIA = capacità di compiere lavoro ENERGIA POTENZIALE = quantità di energia posseduta in funzione della posizione I diversi stati di energia potenziale degli e - detti: LIVELLI ENERGETICI O STRATI O GUSCI ELETTRONICI La materia tende spontaneamente a spostarsi verso il minimo livello di energia potenziale Orbitale Numero del guscio Il primo guscio è riempito con 2 elettroni L orbitale s del secondo guscio è riempito da 2 elettroni I tre orbitali p del secondo guscio contengono un elettrone ciascuno Atomo di azoto che evidenzia gli elettroni negli orbitali 9

10 Il COMPORTAMENTO CHIMICO di un atomo è determinato dalla sua CONFIGURAZIONE ELETTRONICA e principalmente dal numero di e- presenti nel livello energetico più esterno definiti ELETTRONI DI VALENZA Il livello in cui sono contenuti è detto STRATO DI VALENZA Gli atomi che non hanno il guscio elettronico esterno (Strato di valenza) completo tenderanno ad interagire con altri atomi in modo da riempire lo strato di valenza LEGAMI CHIMICI 10

11 11

12 LEGAME COVALENTE LEGAME IONICO 12

13 01/10/18 CONDIVISIONE DI e- NEI LEGAMI COVALENTI Due o più atomi tenuti insieme da legami covalenti formano una MOLECOLA L attrazione esercitata da un atomo sulla coppia di elettroni di un legame covalente è detta ELETTRONEGATIVITA. L atomo più elettronegativo attrae di più verso di sé gli elettroni di legame 13

14 Legame covalente polare/apolare Legame ionico I composti che presentano LEGAMI IONICI sono detti COMPOSTI IONICI o Sali Si formano due IONI = atomi che possiedono una carica netta Un CATIONE = ione carico positivamente Un ANIONE = ione carico negativamente 14

15 Idratazione di un composto ionico Legami deboli Legami deboli si formano tra due molecole o tra regioni diverse di una molecola di grandi dimensioni (le proteine) 15

16 Legami deboli Legami ad H Il legame ad idrogeno è una attrazione debole tra un idrogeno parzialmente positivo ed un atomo parzialmente negativo come l ossigeno La molecola di DNA è formata da due eliche legate insieme lungo tutta la loro lunghezza da milioni di legami ad idrogeno Legami ad H Singolarmente deboli ma l effetto cumulativo STABILIZZA molto la STRUTTURA TRIDIMENSIONALE delle macromolecole biologiche 1. 70% DEL NOSTRO PESO CORPOREO 2. FONTE DELL OSSIGENO ATMOSFERICO 3. AMBIENTE NEL QUALE VIVONO PIANTE ED ANIMALI 16

17 La molecola di acqua può essere rappresentata come un DIPOLO MAGNETICO: centro di carica negativa è l ossigeno mentre i due idrogeni sono parzialmente positivi. - Proprietà solventi, facilita le reazioni biochimiche - Sostanze idrofile/idrofobe Ogni legame a idrogeno dura meno di 1 secondo CONTINUAMENTE si FORMANO NUOVI LEGAMI A IDROGENO CON MOLECOLE DIVERSE LEGAMI IDROGENO tengono insieme le molecole di Acqua allo stato liquido: COESIONE L acqua si lega anche a tantissime altre molecole: ADESIONE 17

18 Legami idrogeno dell acqua: mantenimento temperatura costante Aumento di temperatura Aumento energia di movimento: ENERGIA CINETICA Quando si fornisce energia, molta serve per rompere i legami a idrogeno e solo una parte è disponibile per accelerare movimento molecole acqua e quindi per aumento temperatura 18

19 Calore di Evaporazione: quantità di energia per far passare 1 g di una sostanza dallo stato liquido allo stato gassoso Espresso in calorie: una CALORIA è la quantità di energia necessaria per innalzare 1 C la temperatura di 1 g di acqua distillata da 14,5 C a 15,5 C, alla pressione atmosferica normale (CALORE SPECIFICO) ACQUA Elevato calore specifico (e calore di evaporazione): T oceani relativamente costante. Effetto mitigante 19

20 Densità ghiaccio < liq. d= m/v 20

21 ACIDI E BASI Teoria di Arrhenius: Acidi e basi 21

22 " Misura del ph La concentrazione degli ioni H 3 O + è misura dell acidità L acidità viene espressa come logaritmo negativo della concentrazione degli ioni H 3 O + - Esempi 22

23 Scala del ph La misura dell acidità o scala del ph va da 1 (massima acidità), a 14 (massima basicità) acido neutro base 23

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