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 1. La materia e le sostanze SEGUI LA MAPPA degli 1

3 degli Il punto di partenza di ogni lavoro scientifico è un attenta osservazione dei corpi e dei fenomeni che li riguardano. Per fare questo, è sempre necessario identificare e definire ciò che si deve studiare, distinguendo il sistema dall ambiente. (che può essere costituito da un singolo corpo o da un insieme di corpi) è la porzione di materia che viene studiata; l ambiente indica tutta la materia che non costituisce il sistema. sistema chiuso può scambiare solo energia ambiente sistema aperto può scambiare materia ed energia ambiente sistema isolato non può scambiare né materia né energia ambiente Lezione 1 Trasformazioni e trasformazioni chimiche 2

4 degli Per descrivere un sistema, si possono formulare: osservazioni, cioè osservazioni effettuate ricorrendo semplicemente ai nostri sensi; osservazioni, cioè osservazioni effettuate ricorrendo a uno strumento di misura. Per descrivere la valigia si possono formulare per esempio le seguenti osservazioni: 40 cm Qualitative: è dotata di ruote; è bicolore blu e azzurra. 80 cm 100 cm Quantitative: è profonda 40 cm; la dimensione massima è 100 cm. Lezione 1 Trasformazioni e trasformazioni chimiche 3

5 degli La misurazione è una procedura che consente di assegnare un valore numerico a una proprietà di un sistema; queste proprietà misurabili si chiamano grandezze. Il risultato di una misurazione viene chiamato dato e comprende sempre l unità di misura, per esempio: valore numerico simbolo della grandezza (lunghezza) l = 15,5 m simbolo dell unità di misura (metro) Per poter una grandezza occorre disporre di strumenti di misura, opportunamente tarati. portata = 5 m sensibilità = 0,1 cm fondamentali e le grandezze derivate con le relative unità di misura e simboli sono definite nel Sistema Internazionale (S.I.). Lezione 1 Trasformazioni e trasformazioni chimiche 4

6 degli La massa (m) è una grandezza fondamentale la cui unità di misura nel Sistema Internazionale è il kilogrammo (kg). Il volume (V) è una grandezza derivata la cui unità di misura nel Sistema Internazionale è il metro cubo (m 3 ). Per il volume valgono le seguenti relazioni: 1 m 3 = 1000 dm 3 e 1 dm 3 = 1000 cm 3 La massa volumica, comunemente indicata con il termine, è una grandezza definita nel Sistema Internazionale che esprime la massa dell unità di volume di un materiale. (kg/m 3 ) d = m V massa (kg) volume (m 3 ) Lezione 1 Trasformazioni e trasformazioni chimiche 5

7 degli Un corpo solido è caratterizzato da una forma e da un volume propri, definiti dai contorni del corpo. Un corpo liquido ha un volume proprio ma non ha una forma, che dipende invece dal recipiente che lo contiene. Un corpo aeriforme (gas o vapore) non ha né forma né volume definiti, cioè occupa tutto lo spazio a disposizione. Le trasformazioni dello stato di di un materiale, che ne modificano fortemente l aspetto e anche alcune delle sue proprietà, si chiamano passaggi di stato o cambiamenti di stato. I cambiamenti di stato, e più in general in cui l identità delle sostanze coinvolte non cambia, sono trasformazioni. Lezione 1 Trasformazioni e trasformazioni chimiche 6

8 degli sono materiali puri costituiti da particelle tutte uguali (atomi o molecole): nelle sostanze è presente un solo tipo di atomo mentre nelle sostanze sono presenti almeno due tipi di atomi differenti. La teoria atomica La materia è costituita da particelle piccolissime, invisibili e indivisibili: gli atomi. Gli atomi che costituiscono un elemento sono tutti uguali e hanno le stesse proprietà chimiche. Gli atomi di diversi differiscono per la massa e per le proprietà chimiche. Gli atomi di diversi si combinano secondo precisi rapporti numerici formando, in certi casi, singole particelle chiamate molecole. Nelle trasformazioni chimiche gli atomi rimangono inalterati e si ritrovano tutti nei prodotti, ricombinati tra loro in modo diverso. Lezione 2 La struttura particellare 7

9 degli possono essere de in sostanze più semplici (attraverso trasformazioni chimiche) mentre le sostanze non si possono decomporre. sostanze sostanze sostanze Lezione 2 La struttura particellare 8

10 costituiscono l alfabeto ; infatti dalla loro combinazione si sono formati tutti gli innumerevoli composti che si trovano in natura o che sono stati sintetizzati artificialmente degli Il simbolo chimico o semplicemente simbolo è la notazione abbreviata di un elemento: può essere costituito da 1 o 2 lettere, la prima sempre maiuscola. degli idrogeno H Li Na K litio sodio potassio Be berillio magnesio Mg Ca calcio scandio Sc Ti titanio V vanadio Cr Tavola periodica degli cromo manganese Mn artificiali Fe ferro cobalto Co Ni nichel Cu rame Zn zinco B boro alluminio Al Ga gallio C carbonio Si silicio germanio Ge N P azoto fosforo arsenico As ossigeno O S zolfo selenio Se F Cl Br fluoro cloro bromo He Ne Ar Kr elio neon argo cripton rubidio Rb stronzio Sr Y ittrio zirconio Zr Nb niobio molibdeno Mo tecnezio Tc rutenio Ru Rh rodio palladio Pd argento Ag cadmio Cd In indio stagno Sn antimonio Sb Te tellurio I iodio Xe xeno Cs cesio Ba bario lantanio La Hf afnio tantalio Ta tungsteno W Re renio Os osmio Ir iridio Pt platino Au oro mercurio Hg tallio piombo bismuto polonio astato Tl Pb Bi Po At Rn radon Fr francio Ra radio Ac attinio rutherfordio Rf dubnio Db seaborgio Sg Bh bohrio Hs hassio meitnerio Mt darmstadtio roentgenio Ds Rg copernicio Cn nihonio Nh Fl flerovio moscovio Mc livermorio Lv tennessinio Ts oganessio Og Ce Th cerio torio praseodimio neodimio Pr Nd protoattinio uranio Pa U promezio Pm nettunio Np samario Sm plutonio Pu europio Eu americio Am gadolinio Gd curio Cm Tb terbio berkelio Bk disprosio Dy californio Cf Ho olmio einstenio Es Er erbio fermio Fm tulio itterbio Tm Yb mendelevio nobelio Md No Lu lutezio laurenzio Lr Lezione 2 La struttura particellare Figura 4 9

11 composizione atomica: molecola tetratomica H 2 O 2 c fo degli La formula di un composto dà informazioni sulla composizione elementare e sulla composizione atomica: Tutte le sostanze possono essere descritte in modo univoco da un espressione simbolica, la formula Consideriamo chimica, due esempi: o semplicemente formula. CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 Ne N 2 P 4 CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 10 ione atomica ( HCOOH ): In molte formule, oltre ai simboli e agli indici, co casi, gli stessi simboli sono riportati più volte. Q comunicare ulteriori informazioni che scopriremo Questa è la formula di un composto che fa parte di composti del carbonio, la cosiddetta chimica or posto organico binario che si chiama esano; la fo due-preso-quattro volte-ci-accatre. L indice 4 posto 4 tutti gli indici degli atomi che si trovano all intern formule viene sottinteso. Altro esempio: Questa è la formula di un composto che fa parte di un più vasto si raggruppamento legge acca-c CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 HCOOH di composti del carbonio, la cosiddetta chimica organica. In particolare, è un composto organico binario che si chiama esano; la formula si legge ci-accatre-ci-accadue-preso-quattro volte-ci-accatre. L indice Questa 4 posto è la formula dopo dell acido parentesi metanoico: moltiplica per si legge a di un composto che 4 tutti gli indici degli atomi che si trovano vere all interno la formula della in parentesi. questo modo L indice (e non 1 nelle CH 2 O 2 ) p formule viene sottinteso. COOH che caratterizza la sostanza come acido or Altro esempio: composizione elementare: composto binario Questa è la formula dell acido metanoico: si legge acca-ci-o-o-acca. Si preferisce scrivere la formula in questo modo (e Hnon 2 OCH 2 composizione atomica: 2 O 2 ) per mettere in evidenza il gruppo COOH che molecola caratterizza tetratomica la sostanza come acido organico. idr du H 2 Lezione 2 La struttura particellare 10

12 degli L aria è costituita da più componenti: azoto e ossigeno con piccolissime percentuali di altri gas, come vapore acqueo, anidride carbonica, argo e altri gas nobili. Se ci guardiamo attorno, situazioni come quelle dell aria sono molto diffuse. Mentre le particelle delle singole sostanze sono tutte uguali, nei miscugli ci sono particelle diverse tra loro. I metodi di separazione dei miscugli si basano tutti su una proprietà specifica del componente che si intende separare. Capitolo 2 La carta d identità delle sostanze Lezione 3 Stati di e miscugli 11

13 Bagatti, Corradi, Desco, Ropa, Chimica seconda edizione Capitolo 1. La materia e le sostanze Sistema e ambiente è la porzione di materia che viene studiata; può essere: aperto, chiuso o isolato. (G. Galilei) ( J. Dalton) Ogni sostanza è un sistema costituito da un unico componente, cioè è un individuo chimico. Le osservazioni si fanno ricorrendo ai nostri sensi. Le osservazioni richiedono uno strumento di misura. Ogni elemento è caratterizzato da un particolare tipo di atomo. solido, liquido, aeriforme solido liquido aeriforme P (pi) Fe (effe-e) chimiche P 4 H 2 O 2 Per poter una grandezza occorre uno strumento di misura. l = 15,5 m sono mescolanze di sostanze. fusione solidificazione ebollizione La massa volumica o esprime la massa dell unità di volume: d = m _ V Miscugli L acqua potabile è un tipico esempio di soluzione. Miscugli Il latte è un emulsione. condensazione sublimazione brinamento Nelle trasformazioni non muta l identità delle sostanze. Tavola periodica degli idrogeno 1 2elio H He 3litio berillio 4 Li Be 11 sodio magnesio boro carbonio azoto 7 ossigeno 8 fluoro 9 10 neon B C N O F artificiali alluminio 13 silicio 14 fosforo zolfo 17 cloro 18 argo Na Mg Al Si P S Cl Ar potassio 19 calcio 20 scandio 21 titanio 22 vanadio 23 cromo 24 manganese ferro cobalto 27 nichel rame 30 zinco 31 gallio germanio 32 arsenico 33 selenio 34 bromo 35 cripton 36 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr rubidio 37 stronzio ittrio zirconio 40 niobio 41 molibdeno 42 tecnezio 43 rutenio rodio palladio 46 argento 47 cadmio indio stagno 50 antimonio 51 tellurio iodio 54 xeno Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 55 cesio 56 bario lantanio afnio tantalio 73 tungsteno renio osmio iridio platino oro mercurio tallio piombo 82 bismuto 83 polonio 84 astato 85 radon 86 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn francio radio attinio rutherfordio 104 dubnio 105 seaborgio 106 bohrio 107 hassio 108 meitnerio 109 flerovio 114 livermorio 116 darmstadtio 110 roentgenio 111 copernicio 112 ununtrio 113 ununpentio 115 ununseptio 117 ununoctio 118 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Ne 58 cerio praseodimio 59 neodimio 60 promezio 61 samario 62 europio 63 gadolinio 64 terbio 65 disprosio 66 olmio erbio 69 tulio itterbio 70 lutezio 71 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 90 torio protoattinio 91 uranio 92 nettunio 93 plutonio 94 americio curio berkelio 97 californio 98 einstenio 99 fermio 100 mendelevio 101 nobelio 102 laurenzio 103 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 12