La chimica moderna e la sua comunicazione Silvia Gross fileSilvia Gross –Master in Comunicazione...

Silvia Gross – Master in Comunicazione della Scienza

Istituto di Scienze e Tecnologie Molecolari

ISTM-CNR, Università degli Studi di Padova

e-mail: [email protected]

Silvia Gross

La chimica moderna e la sua comunicazione

Master in Comunicazione delle Scienze

Dipartimento di Scienze Chimiche

Università degli Studi di Padova

e-mail: [email protected]

Silvia Gross

La chimica moderna e la sua comunicazione


http://www.chemistry2011.org/

2011: Anno internazionale della Chimica(2015: Anno internazionale della Luce)

“Chemistry is really the queen of the

sciences. If there is any one subject that

an educated person should know in the

world, it is chemistry.”

Roger Kornberg, Nobel Laureate in

Chemistry 2006


2019: Anno internazionale

della Tavola Periodica

https://iupac.org/united-nations-proclaims-international-year-periodic-table-chemical-elements/

Nel 2019 ricorreranno infatti 150 anni dall'invenzione da parte di Dmitrij Mendelev

del sistema periodico e della Tavola, un capolavoro della scienza per classificare

gli elementi chimici, ancora in fase di completamento poiché il numero degli

elementi conosciuti continua ad aumentare (gli ultimi 4 elementi sono stati inseriti

nel novembre 2016).

La decisione delle Nazioni Unite intende riconoscere l'importanza della chimica

per la promozione dello sviluppo sostenibile e per la ricerca di soluzioni

alle sfide globali in svariati settori (quali energia, educazione, agricoltura,

salute) e fornirà l'occasione per dimostrare la centralità degli elementi

chimici per collegare aspetti culturali, economici e politici della società

globale attraverso un linguaggio comune.


Breve CV

Silvia Gross1996 Laurea quinquennale in Chimica, Università di Padova

1994-2008 Collaboratrice de “Il Gazzettino” ed altri giornali

2000-2017 Iscritta all’Albo Pubblicisti dell’Ordine dei Giornalisti del Veneto

2001 Dottorato di Ricerca in Scienze Chimiche, Università di Padova

2001-2002 Post-Doc Technische Universität Vienna, Austria (18 mesi)

2001-2010 Ricercatore CNR

2004-2017 Docente di Chimica generale, Chimica Inorganica, Tossicologia, Chimica dei Colloidi

2006-2016 Comitato Organizzatore “Non è magia è chimica” (Università di Padova)

2004-2018 Docente di Chimica nel Master in Comunicazione della Scienza

2004-2017 Attività di divulgazione ed alfabetizzazione della chimica per varie fasce di età (3-18 anni)

2014-oggi Co-ideatore ed organizzatore dello spettacolo di Magia Chimica «I MagiChimici»

2010-2017 Primo Ricercatore CNR

2013-2017 DFG Mercator Fellow e Visiting Professor Justus Liebig Universität Giessen, Germania

2017 Professore ordinario di Chimica Generale ed Inorganica (università di Padova)

Autore di circa 140 pubblicazioni scientifiche ISI e 5 capitoli di libro

Autore di circa 1000 articoli su “Il Gazzettino” riguardanti Università di Padova e divulgazione scientifica

http://www.chimica.unipd.it/silvia.gross/


articolazione delle lezioni

Introduzione alla a chimica: i suoi concetti, il suo linguaggio (3.5 h)

(4 su 11 corsisti hanno fatto chimica all’Università)

Cos’è la chimica: definizione e brevissima storia

Atomo e sua struttura, molecola, elementi, composti, ioni, isotopi

Il Sistema Periodico: gruppi, periodi, metalli, non metalli, gas nobili

Stati di aggregazione e trasformazioni della materia

Sostanze amorfe e cristalline

Acidi e basi, il pH

Ossidazioni e riduzioni, sostanze ossidanti e riducenti

I materiali: polimeri, metalli, leghe, ceramici, vetri, nanomateriali

Elementi radioattivi e radioattività (cenni → cfr. lezioni Prof. Pascolini)

Sostanze chimiche ed effetti sull’uomo e l’ambiente: frasi di rischio, tossicità di una

sostanza, concentrazioni limite, dosi ed esposizione, sistema R/S (obsoleto), sistema GHS


articolazione delle lezioniComunicare la chimica (3.5 h)

• L’immagine odierna della chimica: falsi scientifici e demonizzazioni

• Il linguaggio corretto: le formule, la terminologia, scelta dei termini

• Scrivere di chimica: dove trovare le informazioni corrette, la ricerca delle fonti

• Esempi di comunicazione scientificamente scorretta e possibili rimedi

• Sostanze e concetti di cui sentiamo parlare spesso (diossina, radicali liberi ecc.)

• Esercizio: leggere criticamente e scrivere un articolo su un argomento di chimica

• Divulgazione chimica a Padova

La chimica oggi: casi studio (4 h)

• La regolamentazione europea REACH

• Metalli “pesanti”?

• Questione di definizione

• Tossicità ed accumulo nell’ambiente e negli organismi

• La corsa al nuovo oro: i lantanidi (o terre rare) e gli «elementi della speranza»

• Il Teflon e le sostanze fluorurate


Esercitazione interattiva

Redazione testo divulgativo (6-17 gennaio)

• Individuare un argomento relativo alla chimica (non vaccini, o argomenti correlati a medicina)

• redigere un breve testo (3-4000 caratteri) per la cronaca di giornale quotidiano locale o nazionale

• inviarlo al docente entro il 17.1.2018

Discussione in aula (1 h) il giorno 25.1.2019

• Correttezza del contenuto «chimico»

• Linguaggio scelto per veicolare la notizia

• Efficacia mediatica


cos’è la ChimicaL

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gio

La chimica studia la materia, la sua composizione e le sue trasformazioni

È una scienza di base, con solide radici nel pensiero culturale moderno

È una disciplina insieme antica e modernissima

Dà un contributo primario al nostro sviluppo tecnologico

- chimica dei materiali

- sintesi e progettazione di farmaci

- chimica dell’ambiente

- chimica per le energie rinnovabili


prima della Chimica: l’alchimiaL

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gio


quando nasce la ChimicaL

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gio

«Alla folla è bastato un solo istante per

tagliare la sua testa; ma alla Francia

potrebbe non bastare un secolo per

produrne una simile.» (J-L. Lagrange)

Antoine-Laurent Lavoisier (1743–1794)

Legge di conservazione della massa

Antoine Laurent de Lavoisier, Traité élémentaire de

chimie. 1, A Paris, chez Cuchet, 1789


Nomenclatura e termini:

cos’è la IUPAC

La

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ica:

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io

The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) serves to

advance the worldwide aspects of the chemical sciences and to contribute to the

application of chemistry in the service of Humankind. As a scientific,

international, non-governmental and objective body, IUPAC can address many

global issues involving the chemical sciences.

IUPAC announces the verification of the discoveries of 4 new chemical

elements: The 7th period of the periodic table of elements is complete.

http://www.iupac.org/news/news-detail/article/discovery-and-assignment-of-elements-with-atomic-numbers-113-115-117-and-118.html





Gli ultimi 4 elementi del

Sistema Periodico

La

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ica:

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io

• Nihonium and symbol Nh, for the element 113

• Moscovium and symbol Mc, for the element 115

• Tennessine and symbol Ts, for the element 117

• Oganesson and symbol Og, for the element 118




Terminologia (IUPAC)L

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gio

chemical element

A species of atoms; all atoms with the same number of protons in the atomic nucleus.

A pure chemical substance composed of atoms with the same number of protons in the

atomic nucleus.

Sometimes this concept is called the elementary substance as distinct from the chemical

element as defined under 1, but mostly the term chemical element is used for both

concepts.

molecule

An electrically neutral entity consisting of more than one atom (n > 1). Rigorously, a

molecule, in which n> 1 must correspond to a depression on the potential energy surface

that is deep enough to confine at least one vibrational state.

ion

An atomic or molecular particle having a net electric charge.

isotopes

Nuclides having the same atomic number but different mass numbers.

http://goldbook.iupac.org/N04256.html

http://goldbook.iupac.org/C01039.html


http://goldbook.iupac.org/E01923.html


http://goldbook.iupac.org/A00499.html

http://goldbook.iupac.org/M03726.html


Terminologia (IUPAC)L

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gio

https://goldbook.iupac.org/index.html


l’atomo e la sua strutturaL

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elettrone

nucleo: nucleoni

protoni + neutroni

Tipo di particella Carica Massa

protone +1 1.66 * 10-27 kg

neutrone 0 1.66 * 10-27 kg

elettrone -1 9.31 * 10-31 kg (1800 volte più leggero del protone)

raggio di un atomo: ≈ 100 pm = 100*10-12 m

Raggi ionici:

(http://abulafia.mt.ic.ac.uk/shannon/ptable.php)

N.B. La figura è idealizzata e non

rappresentativa della realtà


elementi & compostiL

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gio un elemento (sono 118 attulmente) è costituito da un unico tipo di atomo

lo caratterizzano la massa atomica (A)

(somma masse dei protoni e dei neutroni)

e

il numero atomico (Z)

(numero di elettroni e quindi di protoni:

specie elettricamente neutra)

un composto deriva dalla combinazione

di due o più elementi, che hanno tra

loro rapporti definiti e costanti

CO2, CO

H2O2, H2O


terminologiaL

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Elementi, composti, molecole

Elementi: H, C, Na, P, He

(eventualmente in forma di molecole: H2, Cl2, S8, P4…)

Composti: combinazione di due o più atomi di elementi diversi

(eventualmente costituiti da molecole)

Binari: due elementi (NaCl (non è una molecola!), NH3)

Ternari: tre elementi (HNO3, Ca3(PO4)2)

Quaternari (KSCN)


atomi & molecoleL

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gio gli atomi (uguali o diversi) si combinano a dare molecole

Molecola di ossigeno, O2

Molecola di acqua, H2O

Molecola di ammoniaca, NH3


19

la formazione dei legami chimici

H2, Cl2, F2, Br2, I2, O2, S2, S4, S6

molecole biatomiche, triatomiche, esatomiche

composti ionici (NaCl, LiCl..)

composti covalenti

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20

la formazione dei legami chimiciL

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gio

"SOMETIMES IT SEEMS to me that a bond between two atoms has become so real, so

tangible, so friendly, that I can almost see it. Then I awake with a little shock, for a

chemical bond is not a real thing. It does not exist. No one has ever seen one. No one ever

can. It is a figment of our own imagination." C.A. Coulson (1910-1974) was an English

theoretical chemist who played a central role in the development of quantum theories of

chemical bonding.

Linus Carl Pauling

(1901-1994)

Vincitore di due premi

Nobel: chimica nel

1954 e per la pace nel

1962.

https://it.wikipedia.org/wiki/Premi_Nobel

https://it.wikipedia.org/wiki/Premi_Nobel


21

la formazione dei legami chimici:

legame covalene (e polarità)

La

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la formazione dei legami chimici:

legame ionico

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ioQual è l’elemento più abbondante?

Universo:H2 = 90% atomico e 75% in peso … il resto è quasi esclusivamente He

Terra:Fe … ma poco accessibile


La

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agg

ioElementi accessibili sulla terra

(crosta solida, acque superficiali ed atmosfera):

Elemento Abbondanza % Principali materiali contenenti l’elemento

Ossigeno 49.3 acqua, silice, silicati, ossidi metallici, atmosfera

Silicio 25.8 silice (sabbia, quarzo, agata, selce); silicati

(feldspato, argilla, mica)

Alluminio 7.6 silicati (argilla, feldspato, mica); ossido (bauxite)

Ferro 4.7 ossido (ematite, magnetite)

Calcio 3.4 carbonato (calcare, marmo); solfato (gesso)

fluoruro (fluorite); silicati (feldspato, zeoliti)

Sodio 2.7 cloruro (salgemma, acqua di mare); silicati

(feldspato, zeoliti)

Potassio 2.4 cloruro, silicati (feldspato, mica)

Magnesio 1.9 carbonato; cloruro (acqua di mare); solfato

Idrogeno 0.7 acqua; gas naturale e petrolio; materia organica

Titanio 0.4 ossido

Cloro 0.2 sale comune (salgemma, acqua di mare)

Fosforo 0.1 Rocce fosfatiche; materia organica

Gli altri 0.8


terminologiaL

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gio Gli ioni

EA

Z

UN ATOMO CHE HA PERSO O ACQUISTATO UN ELETTRONE

VIENE DETTO IONE E POSSIEDE UNA CARICA ELETTRICA

± X

X = carica

= numero di protoni – numero di elettroni

O16

8

2-

Cu63

29

O

Cu

UNO IONE CON CARICA NEGATIVA E’

DETTO ANIONE

UNO IONE CON CARICA POSITIVA E’ DETTO

CATIONE

2+

2-

2+


elementi ed isotopiL

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Gli isotopi (dal greco iso-topos, eguale posto, nella tavola periodica, dato che si tratta

di atomi con lo stesso nome) sono atomi dello stesso elemento chimico, e quindi

caratterizzati dallo stesso numero atomico, ma con differente numero di massa, e

quindi massa atomica. Possiedono lo stesso numero di protoni ed elettroni (quindi

proprietà chimiche uguali) ma un diverso numero di neutroni (quindi proprietà fisiche

diverse), con conseguente differenza delle masse.


La

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ioisotopi più comuni


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importanza isotopi nelle scienze della vita• Gli isotopi radioattivi possono essere usati come traccianti

• La biochimica degli organismi può essere studiata utilizzando isotopi stabili (assorbimento di O o C)

• Datazioni (14C, t1/2 = 5730 anni )

• Marcatura (labelling) di particolari molecole e macromolecole

• Imaging (MRI) (131I) e PET (18F, 11C, 13N, 15O es.: 18F fluorodeoxyglucosio per metabolismo)

• Radiofarmaci (Tc)

• Radioterapia

• Risonanza magnetica nucleare (NMR)

Isotopes in Biology, G. Wolf, Academic Press, 1964

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gli allotropiL

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la grafite è carbonio

IUPAC: Different structural modifications of an element


gli allotropiL

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anche il diamante è carbonio!


gli allotropiL

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gio

Dr. Jekyll

Mr. Hyde


gli allotropiL

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gio

anche il fullerene è carbonio!

Kroto, Curl e Smalley hanno ricevuto il premio

Nobel per la chimica nel 1996

http://it.wikipedia.org/wiki/Premio_Nobel_per_la_chimica

http://it.wikipedia.org/wiki/1996


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allotropia

allotropi del fosforo

allotropi dello stagno

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polimorfismoL

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The phenomenon in which the same chemical compound exhibits different crystal structures.

(http://reference.iucr.org/dictionary/Polymorphism)

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/nr/c4nr01657b/unauth#!divAbstract

TiO2

Biossido di titanio (titania)

http://reference.iucr.org/dictionary/Crystal_structure


unità di misura per la massa degli atomi

• Unità di massa atomica (u)

1 u = m (1 atomo 12C)

= 1.660538782(83) ×10−27 kg = 1.660538782(83) ×10−24 g

12

1

in biologia si usa spesso il Dalton (Da), pari all’unità di massa atomica

Es. massa proteine generalmente data in kDa

massa aminoacido = 110-120 Da

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come si contano gli atomi

• Numero di Avogadro:

NA ≈ 6.02214 *1023

•1NA di isotopi 12C pesa 12 g !

• 1 NA di particelle è pari a “1 mole”

(simbolo: mol)

“massa molare” di 12C:

MM(12C) = 12 g/mol

• massa di un atomo di C:

12 g/6.022 *1023 = 1.99*10-23 g

esigenza relazione tra massa assoluta atomi e massa macroscopica sostanze

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Mole (mol)

Moli

Mole: quantità che consente di contare le molecole pesando quantità

macroscopiche di sostanza

quantità di sostanza che contiene un numero di Avogadro di oggetti

(atomi, molecole, ioni…)

1 mole di C = 6.022*1023 atomi di C

massa molare (g/mol) numericamente uguale alla massa atomica

relativa (adimensionale)

1 mole di C = 6.022*1023 atomi di C = 12 g di C

massa relativa acqua = 18.0152 (adimensionale)

massa molare acqua = 18.0152 g/mol

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MoliSistema periodico degli elementi


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io

...la nobiltà dell'Uomo, acquistata in

cento secoli di prove e di errori, era

consistita nel farsi signore della

materia, e che io mi ero

iscritto a Chimica perchè a questa

nobiltà mi volevo mantenere fedele.

Vincere la materia è comprenderla,

e comprendere la materia è

necessario per comprendere

l'universo e noi

stessi […]

Il sistema periodico


La

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iobreve storia degli elementi

• intorno ai primi secoli d.C. 9 elementi noti (C, S, Fe, Cu, A, Sn, Au, Hg, Pb)

• Medioevo (alchimia): Bi, As, Sb

• XVI-XVII secolo: P, Co, Ni (cercando il Cu: Kobold e Kupfernickel)

• XVIII- XIX secolo: Cavendish, Rutherford, Priestley, Scheele, Lavoisier

• 1770: 20 elementi noti

• 1800-1869: circa 40 elementi noti

• diversi scienziati sviluppano in modo indipendente idea di “affinità chimica”

• contributi di Dobereiner, Newlands ecc.

• 1869: Mendeleev e Meyer sviluppano in modo indipendente sistema periodico

• inizio XX secolo: 88 elementi noti (anche gas nobili)

• 1937: Emilio Segre e Carlo Perrier identificano tecnezio (dal greco “artificiale”)

• altri elementi radioattivi (At, Fr, Pm, dal nome mitologico di Promezio, che ruba fuoco)

• possibilità di estendere il sistema periodico: transuranici

• questioni e limiti tecnici nella sintesi di nuovi elementi

The New Chemistry

Nina Hall (editor), Cambridge University Press


La

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ioSistema Periodico degli elementi:

evoluzione verso la modernità

L. Gmelin, Handbuch der anorganischen Chemie 4th ed., Heidelberg, 1843, vol. 1, p. 52:


Sistema Periodico degli elementi:

evoluzione verso la modernità

Döbereiner Triadi, 1829


Sistema Periodico

degli elementi:

evoluzione verso

la modernità

1881

Spring's Diagram


Sistema Periodico

degli elementi:

evoluzione verso

la modernità

Hans Peter Jørgen Julius Thomsen

(1895. Z. Anorg. Chem. 9, 190 )


Legge delle ottave di Newlands (1864)

ripetizione di proprietà chimiche dopo una sequenza di

7 elementi (l’8 come il 1)

La Royal Society of Chemistry la definsce “chimica da avanspettacolo”


triadi di Döbereiner (1829)

Johann Wolfgang Döbereiner

(1780-1849)

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Julius Lothar Meyer (1830-1895)


- tedesco

- scopre il meccanismo di trasporto dell’ossigeno da parte dell’emoglobina

- classifica elementi in 7 gruppi

- presenta sistematizzazione di 52 elementi (1868)

- presenta sistematizzazione di 55 elementi (1870) in 9 gruppi


tavola periodica di Meyer (1868-1872)


55 elementi, ma la pubblica nel 1872


tavola periodica di Meyer (1868-1872)



Mendeleev (1834-1907)

Dmitrij Ivanovič


- nato in Siberia, ultimo di 14 figli

- attraversa la Russia e va a studiare a Mosca, ma viene rifiutato

- va a San Pietroburgo dove si immatricola e si laurea

- studente brillante, ma pessimo carattere

- completa formazione a Parigi e Heidelberg (Bunsen)

- cattedra a San Pietroburgo dove sviluppa idee che porteranno al SP

- anarchico, istrionico, volubile, plateale, egocentrico, geniale

Aneddoto

Bigamo, denunciato. Lo Zar risponde “E’ vero, Mendeleev ha due mogli, ma io ho un solo Mendeleev “

(Il cucchiaino scomparso, S. Kean)


Contributi di Mendeleev

- capisce che alcune proprietà degli elementi persistono nei loro composti, altre no

- intuisce l’importanza del peso atomico

- conoscenza sperimentale approfondita degli elementi (caratteristiche, colore, reattività…)

- dialettica tra teoria ed esperimento

- conosce bene i metalli, difficili tuttavia da classificare

- estrapolando proprietà, fa previsione su elementi allora ignoti, persino su loro densità e peso atomico

- li chiama con prefisso “eka” (da sanscrito: “sta dopo il..”)

- ekaalluminio (poi “gallio”, scoperto dal francese Lecoq, disfida polemica sulla paternità con M.)

- lascia lacune in corrispondenza dei lantanidi

- non previde invece l’esistenza dei gas nobili (Ramsay li sistemò in un gruppo 0 tra gli alogeni

(VII) e i metalli alcalini (I))

- Mendeleev lasciò vuoti alcuni posti, in corrispondenza di elementi non ancora scoperti (68 Ga

1871, 44 Sc 1879, 72 Ge (=ekasilicio) 1886), prevedendone alcune proprietà (massa,

densità, colore etc.).


tavola periodica di Mendeleev (1869)

Dmitrij Ivanovič


• Mendeleev lasciò vuoti alcuni posti, in corrispondenza di elementi non ancora scoperti (68 Ga 1871, 44 Sc 1879,

72 Ge (=ekasilicio) 1886), prevedendone alcune proprietà (massa, densità, colore etc.).

•Non previde invece l’esistenza dei gas nobili.

• Ramsay li sistemò in un gruppo 0 tra gli alogeni (VII) e i metalli alcalini (I).


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56

7

7 “periodi”

la tavola periodica moderna

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

18 “gruppi”

La

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metalli

nonmetalli

metalloidi

gas nobili


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la tavola periodica: la tavolozza del chimicoL

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agg

ioEquazioni chimiche e

conservazione della massa

Legge di Lavoisier n. di atomi X (reagenti) = n. di atomi X (prodotti)

C3H8 (g) + O2 (g) = CO2 (g) + H2O (g)

• C3H8 (g) + 5 O2 (g) = 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)

1 molecola 5 molecole 3 molecole 4 molecole

1.00 moli 5.00 moli 3.00 moli 4.00 moli


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

ioEquazioni chimiche e reazioni

aA + bB → cC + dDdove:

• A, B, C e D sono le “specie” coinvolte

• a, b, c e d sono detti “coefficienti stechiometrici”

Deve essere rispettata la legge di conservazione di massa.

Per ciascun elemento, il numero di atomi deve essere uguale a dx. e a sx.

Quando i coefficienti stechiometrici soddisfano questa condizione,

l’equazione si dice “bilanciata”

reagenti prodotti


gli acidi e le basiL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

Esistono tre teorie che interpretano e spiegano i concetti di

acido/base:

Arrhenius

Brønsted-Lowry

Lewis

nella quotidianità, i fenomeni acido/base

possono essere interpretati assumendo come:

acido: sostanza che dona ioni H+ (protoni)

base: sostanza che accetta protoni H+


gli acidi e le basi: Teoria di

Brønsted-Lowry (1923)

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io

–Ma se NH3 è una base, e HCl è un acido, segue che:

– HCl + NH3 NH4Cl

–è una reazione acido-base.

–⇒ Le reazioni acido-base non sono solo quelle di neutralizzazione.

NH3 + H2O NH4+ + OH−

Acido –

un donatore di protoni H+

Base –

un accettore di protoni H+

HCl + H2O H3O+ + Cl−


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iouna reazione acido-base

Base(1)

Base

con.(2)

Acido

con.(1)

Acido(2)

⇒ Una reazione acido-base è una reazione nella quale due coppie acido-base si scambiano un protone

+ H+

- H+

NH3 + HCl NH4+ + Cl−


gli acidi e le basi: la scala del pHL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

acidi forti: acido nitrico (HNO3), acido solforico (H2SO4), acido cloridrico (HCl,

acido muriatico), acido perclorico (HClO4)

basi forti: idrossido di sodio (NaOH, soda caustica), KOH (potassa caustica)

cartina al tornasole:

determinazione pH



a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio



a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

la pericolosità di acidi e basi forti non è tipicamente legata

alla tossicità (eccezione: HF), bensì alla loro azione irritante,

caustica e corrosiva, in alcuni casi disidratante:

pericolo per i tessuti

vanno evitati:

contatto con la pelle, occhi

ingestione

inalazione di vapori


HF: un acido molto pericolosoL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

chela calcio e magnesio


ossidazioni e riduzioniL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

una specie chimica si ossida quando perde uno o più elettroni (e

si chiama riducente)

una specie chimica si riduce quando acquista uno o più elettroni

(e si chiama ossidante)

specie riducente + specie ossidante = specie ossidata + specie

ridotta (con scambio reciproco di elettroni)


ossidazioni e riduzioniL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

ossidazione

reazione di combustione


ossidazioni e riduzioni:

corrosione

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io

2Fe(solid) = 2Fe2+(aq) + 4e-

O2(gas) + 4H+(aq) + 4e- = 2H2O(liquid)

4Fe2+(aq) + 3O2(gas) + 6H2O(liquid) = 2Fe2O3 .6H2O(solid)

Fonte: http://www.nace.org/Publications/Cost-of-Corrosion-Study/


gli stati di aggregazioneL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

Fonte: treccani.it


sostanze amorfe e cristalline

materiale

determinazione

strutturaarrangiamento ordinato di

atomi: reticolo cristallino assenza di ordine a lungo raggio

materiale cristallinomateriale amorfo

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io


i cristalli L

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

NaCl

cloruro di sodio, salgemma

sale da cucina


i cristalli L

a ch

imic

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suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

acetato di sodio

il ferro


i cristalli L

a ch

imic

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suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio


miscele, soluzioni & sospensioniL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

miscela: sistema eterogeneo di due o più componenti

soluzione: miscela chimicamente omogenea (a livello molecolare)

di due o più componenti (solvente e soluto)

sospensione: miscela in cui un componente (fase dispersa) è

finemente suddiviso è disperso in un altro componente (fase

disperdente)


soluzioni & sospensioniL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

soluzione (NaCl in acqua) sospensione


Miscela omogenea a livello molecolare di due o più sostanze (componenti)

Le soluzioni

soluto = sostanza che viene sciolta (componente presente in quantità minore)

solvente = sostanza nella quale si scioglie il soluto (presente in quantità maggiore)

Se il solvente è acqua la soluzione si dice “acquosa”

il solvente determina lo stato di aggregazione della soluzione

Solution: A liquid or solid phase containing more than one substance, when for convenience one (or more)

substance, which is called the solvent, is treated differently from the other substances, which are called

solutes. When, as is often but not necessarily the case, the sum of the mole fractions of solutes is small

compared with unity, the solution is called a dilute solution. A superscript attached to the ∞ symbol for a

property of a solution denotes the property in the limit of infinite dilution.

IUPAC Golden BookLa

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io

http://goldbook.iupac.org/M03980.html

http://goldbook.iupac.org/D01739.html


come si esprime la

concentrazione delle soluzioni

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io

•percentuale in volume (%v/v): quantità di soluto in ml per 100 ml di soluzione

•percentuale in peso (%wt/wt): quantità di soluto in grammi per 100 g di soluzione

•percentuale mista: quantità in grammi di soluto per 100 ml di soluzione

•Molarità (M): moli di soluto per litro di soluzione

•molalità (m): moli di soluto per 1000 g di solvente

•normalità (N): equivalenti di soluto per litro di soluzione

•frazione molare (x): rapporto tra le moli di soluto ed il totale delle moli della soluzione

http://it.wikipedia.org/wiki/Percentuale_in_volume

http://it.wikipedia.org/wiki/Litro

http://it.wikipedia.org/wiki/Percentuale_in_peso

http://it.wikipedia.org/wiki/Grammo

http://it.wikipedia.org/wiki/Percentuale_mista

http://it.wikipedia.org/wiki/Molarit%C3%A0

http://it.wikipedia.org/wiki/Molalit%C3%A0

http://it.wikipedia.org/wiki/Normalit%C3%A0

http://it.wikipedia.org/wiki/Frazione_molare


formazione di una soluzione:

interazione soluto/solvente

Solvatazione

processo in cui molecole di

solvente

circondano molecole/ioni di soluto

quando l’acqua è il solvente:

idratazione

M(s) M(aq)

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io


la formazione delle soluzioni:

similia similibus solvuntur

• solventi polari per soluti polari o ionici

• solventi apolari per soluti apolari

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io

non sciolgo l’olio con l’acqua…


colloidi, emulsioni, gel, solL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

sospensione colloidale

gel

emulsione


colloidi

regime dimensionale intermedio

stato di suddivisione della materia che implica che le

molecole o le particelle polimolecolari disperse abbiano

almeno una dimensione compresa tra 1 nm-1 mm

Fase dispersa Fase disperdente Nome Esempio

Solido Gas Fumo - Aerosol Fumo

Liquido Gas Nebbia - Aerosol Nebbia

Solido Liquido Sol, Gel Vernice, Gelatina

Liquido Liquido Emulsione Latte, maionese

Liquido Liquido Emulsione Creme

farmaceutiche

Gas Liquido Schiuma Schiuma della birra

Solido Solido Sospensione solida Ametista, opale

Liquido Solido Emulsione solida Rocce petrolifere

Gas Solido Schiuma solida Pietra pomice

Solido Liquido Colloidi inorganici Oro, argento,

idrossidi metallici

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io


colloidi

Colloidi macromolecolari fase dispersa fase disperdente

Colle, gelatine, gel macromolecole solvente

Colloidi associati

acqua/sapone micelle solvente

acqua/detergente

Biocolloidi

sangue globuli rossi/bianchi siero

ossa idrossiapatite collagene

muscoli proteine leticina ecc.

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io


colloidi, emulsioni, gel, solL

a ch

imic

a: i

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i co

nce

tti,

il su

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ng

uag

gio


l’osmosiL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio


membrane semipermeabili

Una membrana semipermeabile (es.: cellule) lascia passare liberamente l’acqua.

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io


Una membrana semipermeabile (es.: nelle cellule)

non lascia passare liberamente i soluti.

Cl

Cl

Na

Na

membrane semipermeabiliL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio


l’osmosiL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio


cellule e pressione osmotica

Globulo rosso

normale

Globulo rosso

in soluzione

ipertonica

Soluzione isotonica: soluzione con π uguale a quella del sangue

Soluzione ipotonica: soluzione con π inferiore a quella del sangue

Soluzione ipertonica: soluzione con π superiore a quella del sangue.

La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io


i materialiL

a ch

imic

a: i

suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

Metalli e leghe

Ceramici (non ceramiche!)

Vetri

Polimeri e tecnopolimeri (plastiche)

Biopolimeri

Nanomateriali


i materiali: ordine e strutturaL

a ch

imic

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suo

i co

nce

tti,

il su

o li

ng

uag

gio

materiale

determinazione

strutturaarrangiamento ordinato di

atomi: reticolo cristallino assenza di ordine a lungo raggio

materiale cristallino materiale amorfo


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotipologie di materiali: i metalli

Gruppo più ampio di elementi della tavola periodica (circa ¾).

Materiali contenenti una o più (leghe) specie metalliche, con impaccamento compatto degli atomi.

Elevata conducibilità termica ed elettrica dovuta a particolare stuttura elettronica.

Lucentezza, duttilità, malleabilità

Zn

Ti

Pt

W


metalli

nonmetalli

metalloidi

gas nobili


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

io


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotipologie di materiali: le leghe metalliche

Con il termine lega si definisce un materiale metallico contenente due o

più elementi quali componenti.

Le leghe possono essere monofasiche o polifasiche in dipendenza degli

elementi che le costituiscono e delle loro quantità.

Le leghe hanno in genere caratteristiche e proprietà diverse da quelle

degli elementi che le costituiscono.


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg


Ottone: lega di rame (Cu) e zinco (Zn)

Bronzo: lega rame (Cu) –stagno (Sn)

Peltro: lega composta principalmente di stagno (95%), con l'aggiunta di altri metalli (rame,

piombo (Pb) e antimonio (Sb))

Acciaio: lega a base di ferro, contenente carbonio in quantità inferiore al 2%

Acciai inossidabili (Stainless steels)

Acciai fortemente alligati (alto-legati) destinati a impieghi in cui è richiesta la resistenza alla

corrosione e/o alla ossidazione. In genere si tratta di leghe contenenti principalmente

cromo o cromo/nichel. L’aggiunta di nichel consente di ottenere una struttura cristallina

austenitica, stabile anche a temperatura ambiente, e una buona lavorabilità. Il cromo

garantisce invece la resistenza alla corrosione. Gli acciai inossidabili contenenti solo cromo

come legante principale hanno struttura ferritica o martensitica.

Ghisa (Cast iron) : lega ferro-carbonio, sufficientemente ricca in carbonio (> 2%).


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg


ottone

peltro

acciaio inoxamalgama


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotipologie di materiali: i ceramici

Composti inorganici costituiti da elementi sia metallici che non metallici ottenuti da reazioni

chimiche a temperature elevate. Materiali chimicamente inerti duri, fragili, isolanti termici

ed elettrici. Generalmente refrattari (=resistenti ad altissime temperature).

Comprendono ossidi, siliciuri, carburi, nitruri, ossinitruri ecc.


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iola ceramica

argille, feldspati, (di sodio, di potassio o

entrambi), sabbia silicea, ossidi di ferro,

allumina

http://it.wikipedia.org/wiki/Argille

http://it.wikipedia.org/wiki/Feldspati

http://it.wikipedia.org/wiki/Sodio

http://it.wikipedia.org/wiki/Potassio

http://it.wikipedia.org/wiki/Sabbia

http://it.wikipedia.org/wiki/Ossidi_di_ferro

http://it.wikipedia.org/wiki/Allumina


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotipologie di materiali: i vetri

struttura della silice (SiO2)


La

chim

ica:

i su

oi c

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cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotipologie di materiali: i polimeri

Macromolecole costituite dalla ripetizione di un elevato numero di unità costituenti

(monomeri) che si ripetono lungo la catena.

Bassa denistà, struttura a base di atomi di carbonio e non metallici (H, N, O, P, S).

Termoindurenti o termoplastici, schiume o gel


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg



La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg


Politetrafluoroetilene-CF2-CF2-

Variando monomero e condizioni di sintesi si può ottenere un’enorme gamma di

caratteristiche e prestazioni. Un’accurata scelta degli additivi consente

un’ottimizzazione dal punto di vista estetico, meccanico e delle prestazioni

-CH-CH2-

CH3Polipropilene

-CH2-CHCl- Polivinilcloruroo

-CH2-CHCN- Poliacrilonitrilee

-CO-NH- Nylon

-CO-O- Poliestere

-NH-CO-O- Poliuretano


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg


PET

PET


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg


bachelite


La

chim

ica:

i su

oi c

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cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotipologie di materiali: i biopolimeri

Proteine

Polinucleotidi

Polisaccaridi

- La cellulosa, l‘amido e derivati, chitina e acido alginico

Biopolimeri proteici: lana, seta e collagene

Altri biopolimeri naturali:

- La gomma, la lignina


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotipologie di materiali: i biopolimeri

proteina

collagene


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotipologie di materiali: i nanomateriali

nano = 10-9

Nanotecnologia:

la scienza e la tecnologia per la realizzazione di

oggetti di dimensioni nanometriche

(un nanometro = un miliardesimo di metro)

Nanosistemi

strutture caratterizzate da una bassa dimensionalità (cluster,

nanocompositi, materiali in strato sottile, sistemi in base

molecolare) in cui almeno una delle dimensioni sia

compresa fra 1 e 100 nm


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotipologie di materiali: i nanomateriali


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

ioscale di durezza

minerale MOHS ROSIWAL KNOOP

talco o grafite 1 0.03 1

gesso o zolfo 2 1.25 32

calcite 3 4.5 135

fluorite 4 5 163

apatite 5 6.5 430

ortoclasio o feldspato 6 37 560

quarzo 7 120 820

topazio 8 175 1340

corindone 9 1000 1800

diamante 10 140000 7000


La

chim

ica:

i su

oi c

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cett

i, il

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lin

gu

agg

iola radiazione elettromagnetica

E = hn = hc/l

nl = c

c = 3*108 m/s

h = 6.626 *10-34 Js

FOTONI


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iolo spettro elettromagnetico


La

chim

ica:

i su

oi c

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cett

i, il

suo

lin

gu

agg

ioun tipo di radiazione elettromagnetica:

i raggi X


La

chim

ica:

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oi c

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i, il

suo

lin

gu

agg

io

la scoperta dei raggi X

8. Novembre 1895

Wilhelm Conrad Röntgen

"eine neue Art von Strahlen“

una nuova tipologia di radiazione

Premio Nobel, 1901

Röntgenstrahlung = raggi XAnn. Phys. Chem.

64 (1898) 1-11


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iola radioattività e gli elementi radioattivi

Una specie (nuclide) si definisce radioattiva quando quando emette in modo

spontaneo radiazione elettromagnetica o particelle o va incontro, sempre in modo

spontaneo, a fenomeni di fissione. Questi fenomeni portano alla formazione di altre

specie chimiche.


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg


Questi fenomeni portano alla formazione di altre specie chimiche


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg


La scoperta della radioattività avvenne alla fine dell’800 ad opera di Henry Bequerel e dei

coniugi Pierre e Marie Curie che ricevettero il Premio Nobel per la Fisica per le loro ricerche.

Essi scoprirono che alcuni minerali, contenenti uranio e radio, avevano la proprietà di

impressionare delle lastre fotografiche poste nelle loro vicinanze. Le lastre fotografiche, una

volta sviluppate, presentavano delle macchie scure.

Per questa loro proprietà, elementi come l’uranio,

il radio e il polonio (gli ultimi due scoperti proprio da

Pierre e Marie Curie) vennero denominati “attivi”

e il fenomeno di emissione di particelle venne detto

radioattività. Da allora sono stati identificati

quasi 2500 specie di nuclei differenti e di essi

solo una piccola percentuale, circa 280, sono stabili.


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg


Diverse tipologie di emissione:

- particelle a

- particelle b

- particelle g


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iogli elementi radioattivi

e la tavola periodica


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

ioi decadimenti radioattivi


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iotempo di decadimenti radioattivo

(semivita, tempo di dimezzamento)

Il tempo di dimezzamento di un nuclide è il tempo t necessario perché un numero di

nuclidi N si dimezzi, ovvero diventi N/2


La

chim

ica:

i su

oi c

on

cett

i, il

suo

lin

gu

agg

iola misura della radioattività

Unità di misura:

Bequerel (Bq) Sistema Internazionale

Curie (Ci) = 3.7 x 1010 Bq

Contatore Geiger

per saperne di più:

http://www.unipd.it/ammi/spp/radiopro.html

La chimica moderna e la sua comunicazione Silvia Gross fileSilvia Gross –Master in Comunicazione...

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