Trasformazioni materia

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1 REAZIONI CHIMICHE

2 Trasformazioni materia Trasformazioni fisiche (reversibili) Trasformazioni chimiche (irreversibili) È una trasformazione che non produce nuove sostanze È una trasformazione che produce nuove sostanze (sostanze di partenza = reagenti; sostanze finali = prodotti) Es. l acqua in freezer diventa giaccio, poi messo al caldo il ghiaccio ritorna acqua Es. se brucio della benzina ottengo anidride carbonica, dall anidride carbonica non posso tornare alla benzina

3 Composti e elementi SOSTANZE SEMPLICI SOSTANZE COMPOSTE Una sostanza che non può essere ulteriormente scomposta si chiama elemento o sostanza semplice es. oro, ferro, ossigeno, rame, cioè tutti gli elementi che troviamo nella tavola periodica. Una sostanza che può essere scomposta in sostanze più semplici si chiama sostanza composta Un composto può essere scomposto fornendogli energia (calore, energia elettrica), es. l acqua per elettrolisi 2H 2 O = 2H 2 + O 2

4 Composti e elementi SOSTANZE COMPOSTE Elettrolisi dell acqua H 2 O (liquido) + energia elettrica IDROGENO (gas) + OSSIGENO (gas) Idrogeno e ossigeno non possono essere ulteriormente scomposti quindi sono degli elementi

5 Composti e elementi SOSTANZE SEMPLICI O ELEMENTI L ossigeno che respiriamo, il ferro, l idrogeno, ecc. sono formati da atomi tutti uguali Se sono ulteriormente scomposti rimangono ossigeno, ferro, idrogeno (atomico). H 2 idrogeno molecolare

6 Molecole Molecola: è la parte più piccola di ogni sostanza che ne mantiene tutte le proprietà SOSTANZE SEMPLICI o ELEMENTI Formate da molecole con atomi tutti uguali SOSTANZE COMPOSTE o COMPOSTI Formate da molecole con atomi di tipo diverso

7 Molecole Molecola: In natura esistono 92 elementi la cui combinazione origina tutte le sostanze esistenti Ci sono delle regole nella formazione dei composti: Solo certi atomi possono unirsi tra loro Gli atomi si combinano secondo rapporti fissi Es. nell acqua (H 2 O) ossigeno e idrogeno si uniscono in rapporto 1 a 2. Invece nell acqua ossigenata H 2 O 2 ossigeno e idrogeno si uniscono in rapporto 2 a 2, cioè 1 a 1. Nell ossigeno che respiriamo la molecola è sempre formata da due atomi di ossigeno uniti.

8 Simboli I chimici rappresentano gli elementi chimici con dei simboli: simboli chimici I simboli sono spesso formati dalla prima lettera (maiuscola) del nome latino dell elemento. A volte c è anche una seconda lettera (minuscola) O (ossigeno) Ca (calcio) K (potassio) Na (sodio)

9 Formule I chimici rappresentano le molecole con delle formule La formula è costituita dai simboli degli atomi costituenti affiancato da un numero, scritto in basso a destra, che indica il numero di atomi di quel tipo presenti nella molecola. Molecola di CO 2 (anidride carbonica) ha 1 atomo di carbonio legato a 2 atomi di ossigeno

10 Legge di Lavoisier In una reazione chimica le sostanze che reagiscono si chiamano reagenti, le sostanze che si ottengono si chiamano prodotti. Legge di Lavoisier: in ogni reazione chimica la somma delle masse dei reagenti e uguale a quella dei prodotti di reazione. Legge di Lavoisier: naturalmente 1,57 g di solfuro di ferro contengono 1 g di ferro e 0,57 g di zolfo.

11 Bilanciare una reazione Bilanciare una reazione significa fare in modo che rispetti la legge di Lavoisier. Esempio la combustione del metano: CH 4 + O 2 = H 2 O + CO 2 Come si vede la reazione scritta sopra non rispetta la legge di Lavoisier, perché, ad es., ci sono 4 atomi di idrogeno tra i reagenti e 2 tra i prodotti.

12 Bilanciare una reazione La reazione bilanciata è: CH 4 + 2O 2 = 2H 2 O + CO 2 + = +

13 Ossidazioni Una reazione che consuma ossigeno si dice di ossidazione È una reazione che avviene frequentemente quando una sostanza è esposta all aria (nell aria è presente ossigeno). Ad es. in presenza di aria e umidità si forma la ruggine del ferro, che è l idrossido di ferro. Le alterazioni degli alimenti sono delle ossidazioni.

14 Combustione Una reazione di ossidazione che avviene velocemente e con produzione di molta energia (calore e luce) è la combustione La combustione di sostanze di origine organica (idrocarburi, legna, carbone, paglia, ecc.) produce sempre anidride carbonica, acqua e energia. Es. combustione del propano C 3 H 8 + 5O 2 3CO 2 + 4H 2 O

15 OSSIDI Gli ossidi derivano dalla reazione di un metallo con l ossigeno Esempi Ca + O CaO (ossido di calcio o calce viva) Cu + O CuO (ossido di rame) 2Na + O Na 2 O (ossido di sodio) quindi: METALLO + OSSIGENO OSSIDO

16 IDROSSIDI (BASI) Gli idrossidi derivano dalla reazione di un ossido con l acqua Esempi CaO + H 2 O Ca(OH) 2 (idrossido di calcio) NaO + H 2 O 2NaOH (idrossido di sodio) FeO + H 2 O Fe(OH) 2 (idrossido di ferro) quindi: OSSIDO + ACQUA IDROSSIDO O BASE

17 ANIDRIDE Le anidridi derivano dalla reazione di un non metallo con l ossigeno Esempi C + O 2 CO 2 (anidride carbonica) S + O 2 SO 2 (anidride solforosa) 2S + 3O 2 2SO 3 (anidride solforica) quindi: NON METALLO + OSSIGENO ANIDRIDE

18 ACIDI Gli acidi derivano dalla reazione di un anidride con l acqua Esempi CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (acido carbonico) SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 (acido solforoso) SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 (acido solforico) quindi: ANIDRIDE + ACQUA ACIDO

19 ph Per misurare la forza di un acido o di una base o per distinguere una base da un acido si usa il ph Se il ph ha valori maggiori di 7, fino a 14, la sostanza è una base, se ha valori tra 0 e 7 ho un acido; se ph = 7 la sostanza è neutra. Quindi: 0 <ph< 7 acido ph = 7 neutro 7 <ph< 14 base

20 Misurare il ph Per misurare il ph di una sostanza si usano degli strumenti detti ph-metri o della sostanze dette indicatori. Un indicatore semplice è la cartina tornasole (distingue solo se una sostanza è acida, colore rosso, neutra, il colore non cambia, o basica, il colore diventa azzurro). Un indicatore più preciso è l indicatore universale, con il quale, in base al colore, si riesca a misurare anche il ph.

21 Sali (neutralizzazione) Se faccio reagire un acido e una base si ottengono un sale e acqua (reazione di neutralizzazione). Nella reazione di una soluzione di acido cloridrico (HCl) con una soluzione di idrossido di sodio (NaOH) si ottiene una soluzione di acqua e sale da cucina con ph neutro, se i due componenti sono perfettamente bilanciati. I Sali hanno il tipico gusto salato.

22 Sostanze organiche Le sostanze organiche hanno la caratteristica di contenere atomi di carbonio. Le sostanze organiche sono le sostanze con molecole a base di carbonio (eccetto il monossido di carbonio, l anidride carbonica, l acido carbonico e i carbonati) Nelle molecole organiche si trovano anche atomi di ossigeno, idrogeno e, in minor misura, azoto, zolfo, fosforo, ecc.. Gli atomi di carbonio riescono ad unirsi in catene più o meno lunghe e per questo motivo hanno dimensioni più grandi delle inorganiche.

23 Reazioni esotermiche ed endotermiche Reazioni: esotermiche, se liberano energia Respirazione cellulare, combustioni, ecc.. endotermiche, se assorbono energia dall ambiente (sensazione di freddo) Reazione della fotosintesi.

24 Reazioni esotermiche ed endotermiche Attenzione a non confondere l energia di attivazione di una reazione con il fatto che sia esotermica La reazione di combustione è esotermica ma la si deve avviare con un fiammifero. Il nitrato d ammonio è un composto chimico (sale dell ammoniaca con l acido nitrico). La sua formula chimica è NH 4 NO 3. Reagisce endotermicamente con l acqua, il che lo rende il componente attivo del «ghiaccio istantaneo», per uso medico o sportivo.