CENNI DI CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

La chimica è una scienza che si occupa di razionalizzare le trasformazioni della materia.

Secondo la fisica classica, la materia rappresenta tutto ciò che ha massa e

che occupa spazio. Questo però non è valido per la fisica moderna (es.:

fisica quantistica), perché le particelle subatomiche (cioè più

piccole dell’atomo) che conosciamo, occupano uno spazio vuoto.

La materia è soggetta a variazioni che possono essere:

REVERSIBILI ciò che si trasforma può essere riportato allo stato iniziale (il ghiaccio che si trasforma in acqua può essere riportato allo stato di ghiaccio)

IRREVERSIBILI ciò che si trasforma non può essere riportato allo stato iniziale (bruciando del legno si ottiene carbono, il quale non può essere ritrasformato in legno)

L’unità fondamenta le della materia èL’ ATOMO

La parola deriva dal greco àtomos -, indivisibile, perché nell’antichità si pensava che questa fosse la particella più piccola della materia.

Oggi sappiamo che l’atomo è composto da:

PROTONI CARICA POSITIVANEUTRONI NEUTRI

ELETTRONI CARICA NEGATIVA orbitano intorno al nucleo

Contenuti nel nucleo

Ogni atomo possiede caratteristiche proprie. In particolare, gli elementi vengono distinti tra loro mediante:

NUMERO ATOMICO (Z) n° di protoniNUMERO DI MASSA (A) n° di protoni + n° di neutroni

Allo stato fondamentale (cioè, quando l’atomo non riceve stimoli) il nnumero di protoni corrisponde a quello degli elettroni, quindi, possiamo dire che nel suo stato fondamentale l’atomo ha una carica neutra, perché le cariche + (protoni) vengono bilanciate da cariche – (elettroni).

Un’altra grandezza caratteristica dell’atomo è la massa atomica che serve a determinare il peso dell’atomo. Una unità di massa atomica equivale a 1/12 della massa del carbonio 12 (12C).

TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

Non è altro che una tabella in cui si trovano classificati gli atomi secondo il loro numero atomico Z.La tavola è formata da righe (gruppi) e colonne (periodi).Gli elementi sono indicati con la sigla del loro nome in latino.I diversi colori con cui sono indicati gli elementi si riferiscono alle loro caratteristiche chimico fisiche.

periodogruppo Z

GLI IONI

Gli atomi sono in continuo cambiamento. Instaurano legami, si scindono da molecole, e soprattutto scambiano elettroni.Infatti gli elementi sono in grado di acquistare o cedere gli elettroni. In questo caso si dice che diventano IONI.Perché avvenga questa reazione però, è necessario che siano vicini tra loro due o più atomi; perché gli elettroni se vengono persi da qualcuno devono essere acquisiti da altri.

Se un atomo perde un elettrone, allora diventa positivo (rimane scoperta una carica di un protone che trova nel nucleo; se invece lo acquista diventa uno ione negativo (le cariche + contenute nel nucleo non bastano a bilanciare quella in più del nuovo elettrone)

+

--

+Ione negativo(anione)

Ione positivocatione

LEGAMI CHIMICI

Gli atomi sono in grado di legarsi tra loro. Quando due o più atomi formano legami si forma una MOLECOLA e si dice che avviene una reazione chimica.

Le molecole possono essere indicate con le FORMULE BRUTE (cioè vengono scritti solo quali e quanti sono gli atomi che le compongono)

H2O

due atomi di idrogeno un atomo di ossigeno

Oppure con le FORMULE DI STRUTTURA che ci indicano anche COME sono disposti gli atomi.

Così sappiamo che gli atomi di H sonoEntrambi legati all’O

O

H H

LE REAZIONI CHIMICHE

Si scrivono in questo modo:

-Si indicano i reagenti (cioè le sostanze di partenza che reagiscono tra loro) a sinistra

-Si indicano i prodotti (cioè le nuove sostanze che si sono formate dalla reazione dei reagenti) a destra

-Si indica il verso della reazione (di solito da sinistra a destra) con una freccia

REAGENTE_1 + REAGENTE_2 PRODOTTI

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O

REAGENTI PRODOTTI

LE REAZIONI VANNO BILANCIATE

Cioè, il numero di atomi che c’è a destra deve corrispondere a quello che c’è a sinistra:

H2 + O2 H2O Questo vuol dire che a sinistra ci sono 2 atomi di H e 2 di O, mentre a destra 2 di H e 1 di ossigeno. La reazione NON è bilanciata, perché gli atomi di O devono essere 2 anche a destra.

H2 + O2 2H2O Adesso ho 2 di O a destra (2 va moltiplicato con l’ossigeno) e due a sinistra. Però ce ne sono 4 di H (2 va moltiplicato per il 2 alla pendice di H) e destra e solo 2 a sinistra.

2 H2 + O2 2H2O Ora ho 4 di H a sinistra (il 2 va moltiplicato per il 2 alla pendice di H) e 4 di H a destra; 2 di O a sinistra e 2 di O a destra. La reazione è bilanciata.

LEGAMI CHIMICI

Esistono diversi tipi di legame. I più importanti sono:

-LEGAME IONICOÈ quello che si forma tra ioni. Quindi la molecola si forma grazie a forze elettrostatiche. È tipico dei Sali.In pratica due atomi con diversa elettronegatività si scambiano gli elettroni e acquisiscono delle cariche opposte. Queste cariche si attraggono tra loro e fanno si che gli atomi formino una molecola.

Na+ + Cl- NaCl

Ione ione cloruro diSodio cloro sodio

sodio cloro

Il cloro strappa l’elettrone al sodio perché è più elettronegativo, cioè ha una maggiore capacità di attrarre elettroni. Gli elementi più elettronegativi si trovano a sinistra della tavola periodica, mentre quelli meno elettronegativi a sinistra.

NB: l’ossigeno non è l’elemento più a destra della tavola, eppure è quello più elettronegativo di tutti.

Na Cl+-

-LEGAME COVALENTE

Si forma tra atomi simili fra loro. Gli elementi mettono in compartecipazione (cioè in comune) i loro elettroni formando dei legami molto forti.

Cl Cl

Cl + Cl Cl2

-LEGAME A IDROGENO (ponte idrogeno)

È un legame molto particolare. Avviene tra molecole dipolari, cioè che possiedono una parte caricata positivamente ed un’altra negativamente.Una di queste molecole è l’acqua. Questa infatti è formata da due atomi di H (molto elettropositivo) ed uno di O (molto elettronegativo).Quando sono legati tra loro, l’ossigeno tendo comunque ad attirare verso di se gli elettroni degli H.Gli H essendo poco elettronegativi tendono a cederli, e questo genera un flusso di cariche che conferisce agli atomi di O una leggera carica -, e agli H una leggera carica +.

O

H H

δ-

δ+ δ+Quando due molecole di acqua si trovano vicine, la parte positiva di una, attrae la parte negativa dell’altra. Si forma così il legame idrogeno.

O

H H

δ-

δ+ δ+

Flusso di elettroni