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.

STRUTTURA DELLA MATERIAELEMENTO

ATOMO

MACROSCOPICO

MICROSCOPICO

COMPOSTOSCOMPOSIZIONE CHIMICA ELEMENTI

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, H2O, è un composto con 2H e 1O.

La Materia: Stati di Aggregazione

Forze di Legame, Attrattive FA Forze Traslazionali, FT

SOLIDO FA>FT, hanno

volume e forma propri

LIQUIDO FA≅FT, hanno

volume proprio, forma del recipiente

VAPORE E GAS

FA<FT, non hanno né volume né forma

propri

FUSIONE

SOLIDIFICAZIONE

CONDENSAZIONE

VAPORIZZAZIONESUBLIMAZIONE

BRINAMENTO

FLUIDI

La Materia: MisceleMiscela (sabbia/zucchero) Composto (H2O)

La composizione è variabile La composizione è determinata e costante

I componenti si possono separare applicando tecniche fisiche

I componenti non sono separabili mediante tecniche fisiche

Le proprietà sono correlate con quelle dei componenti

Le proprietà sono dissimili da quelle dei componenti

MISCELE

OMOGENEE ETEROGENEEDef. 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 scioltoDef. Una miscela si dice ETEROGENEA quando la composizione risulta diversa in ogni punto.

Miscele: Tecniche di Separazione•FILTRAZIONEsfrutta la diversa SOLUBILITÀ dei componenti.

•DISTILLAZIONEsfrutta il diverso PUNTO DI FUSIONEdei componenti.

•CROMATOGRAFIA sfrutta la diversa CAPACITÀ DI ADESIONE ALLA SUPERFICIE dei componenti.

Riassumendo

SolidoMATERIALiquido

Gas

Eterogenee

MISCELEOmogenee SOSTANZE

ELEMENTICOMPOSTI

CAMBIAMENTI DI STATO

TECNICHE FISICHE

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 IsotopiZ = 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.

XAZ

H11 H2

1 H31

1p, 1e-

99.985%

1p, 1n, 1e-

deuterio

0.015%

1p, 1n, 1e-

tritio

instabile

La Tavola PeriodicaGRUPPI PRINCIPALI

I CompostiDef. Un COMPOSTO è una sostanza costituita da due o più elementi in proporzione definita. L’acqua, H2O, è un composto con 2H e 1O.

LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE E COSTANTI

COMPOSTI

ORGANICI INORGANICI

COMPOSTI

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 MolecolariDef. 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.

LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE E COSTANTIXH2O e NON 2HO

H2O acquaH2O2 acqua ossigenata

Modello a spazio pieno

CC

H

H

H

H

H

H

O

Formula di struttura Modello a stecche e sfere

La Disposizione degli Atomietanolo, CH3CH2OH

I Composti Molecolari: NomenclaturaMono- 1Di- (bi-) 2

Tri- 3Tetra- 4Penta- 5Esa- 6

•Si utilizzano i prefissi greci per denotare il numero di ciascun atomo.PCl3 Tricloruro di FosforoSF6 Esafluoruro di ZolfoN2O Ossido di (bi-)azoto

•Utilizzo del nome volgareNH3 AmmoniacaN2H4 IdrazinaPH3 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 IoniciDef. 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

Ioni Monoatomici

Na 11e-

e-

Na+ 10e-

Carica positiva: CATIONI

F- 10e-

e-

F 9e-

Carica positiva: ANIONI

Ioni Poliatomici

Ione Ammonio +4NH

+ 3- Ione Fosfato

−34PO

I Composti Ionici

Cristallo di NaCl

NaCl

UNITÀ FORMULA

Nell’insieme i composti ionici sono tutti ELETTRICAMENTE NEUTRI, quindi le cariche negative e positive si devono annullare

+4NH

Ione ammonio

−24SO

Ione solfato

424 SO)NH(

I Composti Ionici: Nomenclatura1. I cationi monoatomici sono indicati con il nome dell’elemento, precisandone la carica

con la notazione di Stock.Ag+ ione argento (I)Fe2+ ione ferro (II)Fe3+ ione ferro (III) Notazione di Stock

2. Gli anioni monoatomici assumono la desinenza –uro, ad eccezione dell’ossigeno che si chiama oss –ido.

S2- ione solfuroCl- ione cloruroO2- ione ossidoOH- ione idrossido

Anione(oxoanioni)

Acido progenitore(oxoacidi)

nitr –ito HNO2 acido nitr –osonitr –ato HNO3 acido nitr –ico

ipo– clor –ito HClO ipo– clor –osoclor –ito HClO2 clor –osoclor –ato HClO3 clor –ico

per– clor –ato HClO4 per– clor –icobi– carbon –ato

−2NO−3NO

−ClO−2ClO−3ClO

−4ClO

−3HCO

Pesi Atomici, Molecolari, FormulaIl 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 O16

8 O178 O18

8

• 1961 → L’unità di massa atomica venne definita come la dodicesima parte della massa dell’isotopo naturale più leggero del carbonio.

g10x9926.112uC 23126

−== 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(H2O) = 2xPA(H)+1PA(O)

•COMPOSTO IONICO → Peso Formula, PF

PF(NaCl) = 1xPA(Na)+1xPA(Cl)

Pesi Atomici, Molecolari, FormulaI pesi atomici degli elementi sono definiti dalla media ponderata delle masse atomiche dei singoli isotopi, quindi in base alla loro composizione isotopica.

ESEMPIO

Cl3517

Cl3717

massa = 34.97 u, abbondanza = 75.77%

massa = 36.97 u, abbondanza = 24.23%

u45.35100

24.2336.97u75.7734.97u atomico peso =⋅+⋅

=

1735.453

Clcloro