1. La Materia Stati di Aggregazione e Composizione - elementi atomo - composti - miscele omo- ed eterogenee L Atomo - particelle subatomiche e proprietà - Numero Atomico e Numero di Massa Gli Isotopi La Tavola Periodica I Composti e Nomenclatura - composti molecolari e composti ionici Masse atomiche assolute e relative - Peso Atomico (PA), Peso Molecolare (PM) e Peso Formula (PF)
Def. La CHIMICA è la scienza che studia la composizione, la struttura, le proprietà e le trasformazioni della materia. È MATERIA tutto ciò che costituisce l universo fisico. MATERIA SOSTANZA: qualunque specie di materia in stato di purezza, es. ferro, acqua. ELEMENTO MACROSCOPICO STRUTTURA DELLA MATERIA MICROSCOPICO ATOMO SCOMPOSIZIONE CHIMICA ELEMENTI COMPOSTO Def. La più piccola particella di un elemento che sia capace di esistere si chiama ATOMO. Def. Un ELEMENTO è una sostanza costituita da un unica specie di atomi. Def. Un COMPOSTO è una sostanza costituita da due o più elementi in proporzione definita. L acqua, H 2 O, è un composto con 2H e 1O.
La Materia: Stati di Aggregazione Forze di Legame, Attrattive F A Forze Traslazionali, F T SOLIDO F A >F T, hanno volume e forma propri BRINAMENTO SUBLIMAZIONE FUSIONE SOLIDIFICAZIONE VAPORE E GAS VAPORIZZAZIONE LIQUIDO F A F T, hanno volume proprio, forma del recipiente CONDENSAZIONE FLUIDI F A <F T, non hanno né volume né forma propri
La Materia: Miscele Miscela (sabbia/zucchero) Composto (H 2 O) La composizione è variabile I componenti si possono separare applicando tecniche fisiche Le proprietà sono correlate con quelle dei componenti MISCELE La composizione è determinata e costante I componenti non sono separabili mediante tecniche fisiche Le proprietà sono dissimili da quelle dei componenti OMOGENEE ETEROGENEE Def. Una miscela si dice OMOGENEA quando la composizione risulta identica in ogni punto. La SOLUZIONE è una classe speciale di tali miscele e si suddivide in SOLVENTE, ciò che scioglie, e SOLUTO, ciò che viene sciolto Def. Una miscela si dice ETEROGENEA quando la composizione risulta diversa in ogni punto.
Miscele: Tecniche di Separazione FILTRAZIONE sfrutta la diversa SOLUBILITÀ dei componenti. DISTILLAZIONE sfrutta il diverso PUNTO DI FUSIONE dei componenti. CROMATOGRAFIA sfrutta la diversa CAPACITÀ DI ADESIONE ALLA SUPERFICIE dei componenti.
Riassumendo CAMBIAMENTI DI STATO Gas Liquido Solido MATERIA Omogenee Eterogenee MISCELE TECNICHE FISICHE SOSTANZE COMPOSTI ELEMENTI TECNICHE CHIMICHE
L Atomo Dalton 1807: nessuna ipotesi di struttura atomica. Thomson 1897: primo modello atomico. Rutherford 1908: nucleo massivo con cariche positive. FOGLIO METALLICO Fu il fatto più incredibile che mi fosse capitato Era così incredibile come se sparando un proiettile di 15 pollici su un pezzo di carta velina esso ritornasse indietro.
L Atomo Nucleo massivo diametro 10-12 m Volume circostante diametro 10-9 m Particella Simbolo Carica (multiplo di quella del protone che vale 1.602x10-19 coulomb) Massa (g) elettrone e- -1 9.109x10-28 protone p +1 1.673x10-24 neutrone n 0 1.675x10-24 Def. Il numero di protoni presenti nel nucleo individua il NUMERO ATOMICO, Z. Es. Idrogeno ha Z=1, ovvero 1 protone. Dal momento che l atomo è elettricamente neutro, il numero di elettroni deve essere uguale al numero di protoni, quindi il numero atomico indica anche il numero di elettroni.
Gli Isotopi Z = NUMERO ATOMICO, caratterizza l atomo. Z = 1, H; Z = 35, Br; Z = 6, C SPETTROMETRO DI MASSA Non tutti gli atomi di un ELEMENTO hanno la stessa MASSA. Numero Variabile di NEUTRONI n. Def. Si chiamano ISOTOPI (dal greco, stesso posto) gli atomi aventi lo stesso numero atomico, ma dotati di massa differente. Def. Si definisce NUMERO DI MASSA, A, il numero totale dei protoni e dei neutroni presenti in un atomo. A = Z + N, dove N = numero neutroni. A Z X 1 H 2 H 3 H 1 1 1 1p, 1e - 99.985% 1p, 1n, 1e - deuterio 0.015% 1p, 1n, 1e - tritio instabile
La Tavola Periodica GRUPPI PRINCIPALI
I Composti Def. Un COMPOSTO è una sostanza costituita da due o più elementi in proporzione definita. L acqua, H 2 O, è un composto con 2H e 1O. LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE E COSTANTI COMPOSTI COMPOSTI ORGANICI INORGANICI MOLECOLARI IONICI Def. Un COMPOSTO è MOLECOLARE quando è costituito da ATOMI tenuti insieme da LEGAMI COVALENTI. Def. Un COMPOSTO è IONICO quando è costituito da IONI tenuti insieme da LEGAMI IONICI. Def. Uno IONE è un ATOMO o AGRUPPAMENTO ATOMICO che ha ceduto o acquistato uno o più elettroni, assumendo carica positiva o negativa, rispettivamente.
I Composti Molecolari Def. Un COMPOSTO è MOLECOLARE quando è costituito da ATOMI tenuti insieme da LEGAMI COVALENTI. La FORMULA CHIMICA ne esprime la composizione tramite i simboli chimici degli elementi. H X 2 O e NON 2HO LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE E COSTANTI etanolo, CH 3 CH 2 OH Modello a spazio pieno H 2 O acqua H 2 O 2 acqua ossigenata La Disposizione degli Atomi Formula di struttura Modello a stecche e sfere H O H H C C H H H
I Composti Molecolari: Nomenclatura Si utilizzano i prefissi greci per denotare il numero di ciascun atomo. PCl 3 Tricloruro di Fosforo SF 6 Esafluoruro di Zolfo N 2 O Ossido di (bi-)azoto Mono- 1 Di- (bi-) 2 Tri- 3 Tetra- 4 Penta- 5 Esa- 6 Utilizzo del nome volgare NH 3 Ammoniaca N 2 H 4 Idrazina PH 3 Fosfina Il nome dei composti tra idrogeno e i non metalli si declina come quello degli idruri metallici (vedi dopo) HCl Cloruro di Idrogeno (Idrogeno Cloruro) HCN Cianuro di Idrogeno (Idrogeno Cianuro)
I Composti Ionici Def. Un COMPOSTO è IONICO quando è costituito da IONI tenuti insieme da LEGAMI IONICI. Il legame ionico è la forza d attrazione che si esercita tra cariche di segno opposto. Na + Cl -, comune sale da cucina e - Ioni Monoatomici Na 11e - Na + 10e - Carica positiva: CATIONI e - F 9e- F - 10e - Carica positiva: ANIONI Ioni Poliatomici + 3- Ione Fosfato 3 PO 4 Ione Ammonio + NH 4
I Composti Ionici NaCl Cristallo di NaCl UNITÀ FORMULA Nell insieme i composti ionici sono tutti ELETTRICAMENTE NEUTRI, quindi le cariche negative e positive si devono annullare + NH 4 Ione ammonio (NH ) SO 4 2 4 2 SO 4 Ione solfato
I Composti Ionici: Nomenclatura 1. I cationi monoatomici sono indicati con il nome dell elemento, precisandone la carica con la notazione di Stock. Ag + ione argento (I) Fe 2+ ione ferro (II) Fe 3+ ione ferro (III) Notazione di Stock 2. Gli anioni monoatomici assumono la desinenza uro, ad eccezione dell ossigeno che si chiama oss ido. S 2- ione solfuro Cl - ione cloruro O 2- ione ossido OH - ione idrossido ClO NO 2 NO 3 Anione (oxoanioni) nitr ito nitr ato ipo clor ito ClO 2 clor ito ClO 3 clor ato ClO 4 per clor ato HCO 3 bi carbon ato Acido progenitore (oxoacidi) HNO 2 acido nitr oso HNO 3 acido nitr ico HClO ipo clor oso HClO 2 clor oso HClO 3 clor ico HClO4 per clor ico
Pesi Atomici, Molecolari, Formula Il peso atomico, PA, è espresso in Unità di Massa Atomica (u, in passato u.m.a.). Cannizzaro, 1858 H = 1 u 1900 1961 O = 16 u 16 8O 17 8O 18 8O 1961 L unità di massa atomica venne definita come la dodicesima parte della massa dell isotopo naturale più leggero del carbonio. 12 6 23 C = 12u = 1.9926x10 g 1 u = 1.6605 x 10-24 g I pesi atomici degli elementi sono definiti dalla media ponderata delle masse atomiche dei singoli isotopi, quindi in base alla loro composizione isotopica. ELEMENTO Peso Atomico, PA MOLECOLA Peso Molecolare, PM PM(H 2 O) = 2xPA(H)+1PA(O) COMPOSTO IONICO Peso Formula, PF PF(NaCl) = 1xPA(Na)+1xPA(Cl)
Pesi Atomici, Molecolari, Formula I pesi atomici degli elementi sono definiti dalla media ponderata delle masse atomiche dei singoli isotopi, quindi in base alla loro composizione isotopica. ESEMPIO 35 17 37 17 Cl Cl massa = 34.97 u, abbondanza = 75.77% massa = 36.97 u, abbondanza = 24.23% 34.97u 75.77 + 36.97u 24.23 peso atomico = = 100 35.45u 17 35.453 Cl cloro