Cos è un trasformazione chimica?

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1 Chimica Lezione 1

2 Cos è un trasformazione chimica? Una reazione chimica è una trasformazione della materia che avviene senza variazioni misurabili di massa, in cui uno o più reagenti iniziali modificano la loro struttura e composizione originaria per generare i prodotti. Quindi LA MASSA SI CONSERVA Non cambia pertanto il numero di atomi coinvolti, cambia la loro CONNETTIVITA (l ordine, la disposizione relativa dei legami) E un processo nel quale cambia la NATURA CHIMICA delle sostanze che vi prendono parte. Nella formazione di una o più nuove sostanze queste differiscono da quelle originarie nella composizione e nelle proprietà chimiche. I reagenti sono le sostanze presenti prima della reazione; danno origine, dopo la reazione, ai prodotti.

3 Esempio: reazione di formazione dell acqua 2H 2 + O 2 2H 2 O +

4 Altri tipi di trasformazioni: le trasformazioni fisiche Trasformazione fisica: processo che conduce a cambiamenti temporanei e reversibili della materia e che non comporta alcun cambiamento nella natura della sostanza. Nessuna nuova sostanza compare come risultato di una trasformazione fisica. In essa vengono modificate una o più proprietà fisiche di una sostanza quali lo stato di aggregazione, le dimensioni, la forma. Ne sono esempio: i passaggi di stato, la dissoluzione di un sale, la riduzione in pezzi un materiale o la magnetizzazione della polvere di ferro.

5 La Tavola periodica La tavola periodica rappresenta una sintesi di tutti gli elementi noti Sono distribuiti secondo un ORDINE preciso e non casuale Sono collocati in ordine di numero atomico CRESCENTE quindi gli elementi sono progressivamente sistemati da sinistra a destra, dall alto verso il basso

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7 Che cos è il numero atomico? Perché descrive la natura chimica degli elementi? Gli elementi quindi sono ordinati in base al numero atomico In altre parole elementi con numero atomico diverso hanno un NOME diverso, cioè una diversa NATURA CHIMICA Il numero atomico è il numero di elettroni presenti in un atomo di un elemento Quindi il numero di elettroni stabilisce le proprietà CHIMICHE di un elemento

8 Struttura dell atomo Un atomo è costituito da un nucleo che contiene protoni (con carica positiva) e neutroni (privi di carica) Attorno al nucleo ruotano in porzioni di spazio tridimensionali, di forma diversa (orbitali) gli elettroni, che hanno carica negativa Il VALORE della carica di elettroni e protoni è IDENTICO (per convenzione è posto uguale a +/- 1) In un atomo NEUTRO elettroni e neutroni sono presenti in ugual numero: il numero ATOMICO è quindi pari anche al numero di protoni

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11 Il numero di massa atomica La massa di un atomo è costituita quasi esclusivamente dalla massa del nucleo Nel nucleo troviamo protoni e neutroni Il numero di massa atomica è quindi pari alla SOMMA del numero di neutroni e di protoni

12 Numero di massa (A) Z+N Z=numero di protoni N=numero di neutroni NUCLIDE= specie atomica caratterizzata da una ben determinata composizione del nucleo (atomo contrassegnato dal suo numero atomico e di massa) Due nuclidi aventi lo stesso numero atomico ma masse diverse si dicono ISOTOPI

13 Isotopi Isotopi di uno stesso elemento hanno lo stesso n di protoni (e quindi di elettroni) ma un diverso n di neutroni hanno lo stesso n atomico (Z) ma un diverso n di massa (A) diversa massa

14 Esercizio 1.1 Indicare il nome e determinare il numero di protoni, elettroni e neutroni nei seguenti isotopi 31 15P Ba U

15 Miscele isotopiche Il nucleo di un atomo di numero atomico Z è formato dall insieme di Z protoni e N neutroni Con Z protoni possono però essere stabili più nuclei, diversi nel numero di neutroni In natura gli elementi sono presenti sotto forma di miscele isotopiche Gli isotopi hanno uguali proprietà chimiche e diverse proprietà fisiche

16 L ossigeno presente in natura è formato per il 99,76% da 16 8O per lo 0,04% da 17 8O e per lo 0,20% da 18 8O

17 Le proprietà chimiche degli atomi non dipendono quindi dalla struttura del nucleo (e solo pochissimo dalla massa) La reattività (capacità di formare legami) degli atomi è data dagli elettroni che sono in moto attorno al nucleo su orbite elettroniche Gli elettroni impegnati nei legami appartengono alle orbite elettroniche più esterne

18 Cos è quindi un legame chimico? E un INTERAZIONE tra due (o più) atomi (uguali o diversi) che da isolati vengono a formare un SISTEMA E costituito da ELETTRONI Gli elettroni coinvolti sono quelli del GUSCIO DI VALENZA (l orbitale più esterno di un atomo)

19 Il legame covalente Si stabilisce tra due atomi che mettono in COMUNE una o più coppie di elettroni del guscio elettronico più esterno Atomi legati tramite questo tipo di legame originano dei composti (o elementi) chiamati MOLECOLE H H H 2

20 Gli ioni Uno ione è un ATOMO o una MOLECOLA che possiede una CARICA (positiva o negativa) È quindi una specie chimica che ha ACQUISTATO o CEDUTO uno o più elettroni rispetto alla sua forma neutra (= priva di carica) Gli ioni carichi negativamente sono detti anioni e quelli carichi positivamente sono chiamati cationi

21 Ioni Ione atomico È uno ione formato da un solo atomo Na + Cl - Ca 2+ Ione molecolare È formato da più di un atomo OH - NO - 3 NH 4+