Date post: | 30-Dec-2015 |
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Trasformazioni materia
Trasformazioni chimiche (irreversibili)
Trasformazioni fisiche (reversibili)
È una trasformazione che non produce nuove sostanze
Es. se brucio della benzina ottengo anidride carbonica, dall’anidride carbonica non posso tornare alla benzina
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
Composti e elementi
SOSTANZE SEMPLICI
Una sostanza che non può essere ulteriormente scomposta si chiama elemento o sostanza semplice
Una sostanza che può essere scomposta in sostanze più semplici si chiama sostanza composta
SOSTANZE COMPOSTE
Un composto può essere scomposto fornendogli energia (calore, energia elettrica), es. l’acqua per elettrolisi
es. oro, ferro, ossigeno, rame, cioè tutti gli elementi che troviamo nella tavola periodica.
2H2O = 2H2 + O2
Composti e elementi
SOSTANZE COMPOSTE
Elettrolisi dell’acqua
H2O (liquido) + energia elettrica
IDROGENO (gas) + OSSIGENO (gas)
Idrogeno e ossigeno non possono essere ulteriormente scomposti quindi sono degli elementi
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).
H2 idrogeno molecolare
Molecole
Molecola: è la parte più piccola di ogni sostanza che ne mantiene tutte le proprietà
SOSTANZE SEMPLICI o ELEMENTI SOSTANZE COMPOSTE
o COMPOSTI
Formate da molecole con atomi tutti
uguali
Formate da molecole con atomi di tipo
diverso
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 (H2O) ossigeno e idrogeno si uniscono in rapporto 1 a 2. Invece nell’acqua ossigenata H2O2 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.
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)
K (potassio)
Ca (calcio)
Na (sodio)
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 CO2 (anidride carbonica)
ha 1 atomo di carbonio legato a 2 atomi di ossigeno
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.
Bilanciare una reazione
Bilanciare una reazione significa fare in modo che rispetti la legge di Lavoisier.
Esempio la combustione del metano:
CH4 + O2 = H2O + CO2
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.
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.
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.
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
Es. combustione del propano
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 Na2O (ossido di sodio)
quindi:
METALLO + OSSIGENO OSSIDO
IDROSSIDI (BASI)
Gli idrossidi derivano dalla reazione di un ossido con l’acqua
Esempi
CaO + H2O Ca(OH)2 (idrossido di calcio)
NaO + H2O 2NaOH (idrossido di sodio)
FeO + H2O Fe(OH)2 (idrossido di ferro)
quindi:
OSSIDO + ACQUA IDROSSIDO O BASE
ANIDRIDE
Le anidridi derivano dalla reazione di un non metallo con l’ossigeno
Esempi
C + O2 CO2 (anidride carbonica)
S + O2 SO2 (anidride solforosa)
2S + 3O2 2SO3 (anidride solforica)
quindi:
NON METALLO + OSSIGENO ANIDRIDE
ACIDI
Gli acidi derivano dalla reazione di un’anidride con l’acqua
Esempi
CO2 + H2O H2CO3 (acido carbonico)
SO2 + H2O H2SO3 (acido solforoso)
SO3 + H2O H2SO4 (acido solforico)
quindi:
ANIDRIDE + ACQUA ACIDO
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 acidopH = 7 neutro7 <pH< 14 base
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.
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.
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.
Reazioni esotermiche ed endotermiche
Reazioni:
esotermiche, se liberano energia
endotermiche, se assorbono energia
dall’ambiente (sensazione di freddo)
Respirazione cellulare,
combustioni, ecc..
Reazione della fotosintesi.
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 NH4NO3. Reagisce
endotermicamente con l’acqua, il che lo rende il componente attivo del «ghiaccio istantaneo», per uso medico o sportivo.