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1 – atomi 2 – molecole e

macromolecole

3 – cellule

4 – tessuti

5 – organi

6 – organismo

7 – popolazione

8 – comunità

9 – ecosistema

10 – biosfera

Livelli di Organizzazione

OVERVIEW

●  Teoria atomica e tavola periodica

●  Legami e interazioni degli atomi

●  Acqua e le sue proprietà

●  Acidi e basi

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Atomo: più piccola porzione di un elemento che mantiene le proprietà chimiche dello stesso

Numero atomico = Numero di protoni è uguale per tutti gli atomi di un particolare elemento

Elementi sistemati nella TAVOLA PERIODICA

DEGLI ELEMENTI in base al numero atomico

crescente

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O, H, N, C (+ del 96% della materia vivente)

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96% organismi viventi costituiti da Idrogeno (H), Ossigeno (O), Carbonio (C), Azoto (N) Il rimanente 4% P-S-Ca-K

Elementi Traccia: necessari per un organismo in quantità estremamente basse. Es.

Fe necessario per tutte le forme di vita

I necessario solo per i vertebrati

Massa atomica o Numero di massa (Da): Protoni + neutroni 1 neutrone o 1 protone = 1 Da (dalton) o 1 Unità di Massa atomica 1 elettrone pesa 1/2000 rispetto al peso di un protone o un neutrone, trascurabile

Isotopo= Atomo di un elemento che presenta un diverso numero di neutroni rispetto all’elemento stesso

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Radioisotopi

(Torio)

Radon 222 4 giorni; Iodio 131 8 giorni Cesio 137 30 anni; Carbonio 14 5500 anni Plutonio 239 24100 anni; Uranio 234 245000 anni Uranio 235 710 milioni di anni; Uranio 238 4,5 miliardi di anni Fonte: www.sortirdunucleaire.fr

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Esistono tre tipologie di isotopi dell'idrogeno aventi diverso numero di massa : 1 (1H: 1 protone, 0 neutroni),

2 (DEUTERIO 21H, o D: 1 protone e 1 neutrone)

3 (TRIZIO, 31H, o T: 1 protone e 2 neutroni)

Il trizio è un isotopo radioattivo

Isotopi dell’Idrogeno

Isotopi del Carbonio

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c0=concentrazione 14C nell'atmosfera; ∆t=tempo trascorso dalla morte dell'organismo; τ=vita media del 14C (tempo dimezzamento/ln2. 5730/ln2=8267 anni).

Datazione con 14C

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Nome dell�orbitale

Nucleo

Numero di elettroni

per guscio energetico

Forma degli

orbitali

sferica Primo orbitale: sferico

Dal secondo al quarto orbitale:

a forma di manubrio

2 per ogni orbitale; 8 totali

Gli elettroni si muovono molto velocemente in regioni dello spazio dette ORBITALI

Ogni orbitale può contenere al massimo 2 elettroni

Configurazioni elettroniche

Aumento energia potenziale (es. assorbimento luce)

Gli e- di un atomo variano per la loro ENERGIA = capacità di compiere lavoro ENERGIA POTENZIALE = quantità di energia posseduta in funzione della posizione

La materia tende spontaneamente a spostarsi verso il minimo livello di energia potenziale

I diversi stati di energia potenziale degli e- detti: LIVELLI ENERGETICI O STRATI O GUSCI ELETTRONICI

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Orbitale

Numero del guscio

Atomo di azoto che evidenzia gli elettroni negli orbitali

Il primo guscio è riempito con 2 elettroni L�orbitale s del secondo guscio è

riempito da 2 elettroni

I tre orbitali p del secondo guscio contengono un

elettrone ciascuno

Il COMPORTAMENTO CHIMICO di un atomo

è determinato dalla sua CONFIGURAZIONE ELETTRONICA

e principalmente dal numero di e- presenti nel livello

energetico più esterno

definiti ELETTRONI DI VALENZA

Il livello in cui sono contenuti è detto STRATO DI VALENZA

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Gli atomi che non hanno il guscio elettronico esterno

(Strato di valenza) completo tenderanno

ad interagire con altri atomi in modo da

riempire lo strato di valenza

LEGAMI CHIMICI

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LEGAME COVALENTE LEGAME IONICO

CONDIVISIONE DI e- NEI LEGAMI COVALENTI

Due o più atomi tenuti insieme da legami covalenti formano una MOLECOLA

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L’attrazione esercitata da un atomo sulla coppia di elettroni di un legame covalente è detta ELETTRONEGATIVITA’. L’atomo più elettronegativo attrae di più verso di sé gli elettroni di legame

Legame covalente polare/apolare

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Si formano due IONI = atomi che possiedono una carica netta Un CATIONE = ione carico positivamente Un ANIONE = ione carico negativamente

Legame ionico I composti che presentano

LEGAMI IONICI sono detti

COMPOSTI IONICI o Sali

Idratazione di un composto ionico

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Legami deboli

Legami deboli si formano tra due molecole o tra regioni diverse di una molecola di grandi

dimensioni (le proteine)

Il legame ad idrogeno è una attrazione debole tra un idrogeno parzialmente positivo ed un atomo

parzialmente negativo come l�ossigeno

Legami ad H La molecola di DNA è

formata da due eliche legate insieme lungo tutta la loro

lunghezza da milioni di legami ad idrogeno

Legami ad H

Singolarmente deboli ma l’effetto cumulativo STABILIZZA molto la STRUTTURA TRIDIMENSIONALE delle macromolecole biologiche

Legami deboli

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1. 70% DEL NOSTRO PESO CORPOREO 2. FONTE

DELL’OSSIGENO ATMOSFERICO

3. AMBIENTE NEL

QUALE VIVONO PIANTE ED ANIMALI

La molecola di acqua può essere rappresentata come un DIPOLO MAGNETICO: centro di carica negativa è l’ossigeno mentre i due idrogeni sono parzialmente positivi. - Proprietà solventi, facilita le reazioni biochimiche - Sostanze idrofile/idrofobe

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Ogni legame a idrogeno dura meno di 1 secondo

CONTINUAMENTE si FORMANO

NUOVI LEGAMI A IDROGENO CON MOLECOLE DIVERSE

LEGAMI IDROGENO tengono insieme le molecole di Acqua allo stato liquido: COESIONE

L’acqua si lega anche a tantissime altre molecole: ADESIONE

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Legami idrogeno dell’acqua: mantenimento temperatura costante

Aumento di temperatura

Aumento energia di movimento: ENERGIA CINETICA

Quando si fornisce energia, molta serve per rompere i legami a idrogeno e solo una parte è

disponibile per accelerare movimento molecole acqua e quindi per aumento

temperatura

Calore di Evaporazione: quantità di energia per far passare 1 g di una sostanza dallo stato liquido allo stato gassoso

ACQUA Elevato calore specifico (e calore di evaporazione): T oceani relativamente costante. Effetto mitigante

Espresso in calorie: una CALORIA è la quantità di energia necessaria per innalzare 1°C la temperatura di 1 g di acqua

distillata da 14,5 °C a 15,5 °C, alla pressione atmosferica normale (CALORE SPECIFICO)

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Densità ghiaccio < liq.

d= m/V

ACIDI E BASI

Teoria di Arrhenius:

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Acidi e basi

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Misura del pH La concentrazione degli ioni H3O+ è misura dell’acidità

L’acidità viene espressa come

logaritmo negativo della concentrazione degli ioni H3O+

-

Esempi

Scala del pH

•  La misura dell’acidità o scala del pH va da •  1 (massima acidità), a •  14 (massima basicità)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

acido base neutro

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