UNITÀ 1.1 ELEMENTI DI CHIMICA

MODULO

1MODULO

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La materia

È tutto ciò che ci circonda

Caratteristiche: ha una massa e occupa uno spazio

Una porzione di materia è un corpo

La materia è formata da atomi

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Elementi e composti

Elementi: sostanze costituite da un solo tipo di atomi

Esempi: cloro (Cl), idrogeno (H), ossigeno (O)

Composti: sostanze costituite da più di un tipo di atomi

Esempi: acqua (formata da idrogeno e ossigeno H2O)

Gli elementi esistenti sono circa 100 e sono ordinati nella tavola periodica degli elementi

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Elementi e composti

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Atomi e struttura atomica

Atomo: la più piccola porzione di un elemento che ne conserva le proprietà

L’atomo è costituito da un nucleo (formato da protoni e neutroni) e da elettroni che gli ruotano attorno

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Molecole e formule chimiche

Molecola: insieme di atomi (uguali o differenti) uniti mediante legami chimici

Molecola: la più piccola parte di una sostanza che ne conserva tutte le sue proprietà

Le molecole sono identificate da un nome scientifico e da una formula chimica

NaCl NaClO NaHCO3

cloruro di sodio ipoclorito di sodio idrogenocarbonato di sodio

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Molecole e formule chimiche

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I legami chimici

Gli atomi si legano tra di loro mediante forze dette legami chimici

In questo modo gli atomi raggiungono una situazione energetica più stabile

Tipi di legami: primari (tra atomi): ionico, covalente secondari (tra molecole): ponte idrogeno, forze di Van der

Waals

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L’acqua e il legame idrogeno

La molecola di acqua è polare → formazione di legami idrogeno

Da questi legami derivano le peculiarità dell’acqua (ad es. “solvente universale”)

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Le reazioni chimiche

Sono trasformazioni delle sostanze → riordinamento degli atomi

A + B → C + D

reagenti prodotti

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Le reazioni chimiche

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Reazioni chimiche ed energia

Reazioni esoergoniche o esotermiche → liberano energia. Ad es:

CH4 + 2 O2 → 2 H2O + energia(combustione del metano)

Reazioni endoergoniche o endotermiche → richiedono energia. Ad es.

6 CO2 +6 H2O + energia → C6H12O6 + 6 O2

(fotosintesi clorofilliana)

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Acidi, basi, sali

Acidi: hanno sapore acido, colorano di rosso la cartina al tornasole, in acqua liberano H+

Basi (o alcali): hanno sapore amaro, colorano di blu la cartina al tornasole, in acqua liberano OH-

Reazione di neutralizzazione:

acido + base → sale + acqua

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Il pH

È una grandezza che esprime la concentrazione di H+ presente in una soluzione

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I composti del carbonio

Esistono numerosissimi composti del carbonio → sono oggetto di studio della chimica organica

Il carbonio tende a formare 4 legami covalenti

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Il gruppo funzionale

Insieme di atomi da cui derivano le proprietà del composto di appartenenza

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Formule e isomeria

Formula bruta: ad es. C3H4O

Formula di struttura: ad es.

Isomeri: composti che hanno lo stesso numero di atomi, dello stesso tipo, ma legati in modo differente

Gli isomeri di struttura hanno la stessa formula bruta ma diversa formula di struttura

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Isomeri geometrici

Si trovano nei composti organici che presentano legami doppi. Ad es.

Gli isomeri geometrici hanno proprietà fisico-chimiche e biologiche differenti

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Gli idrocarburi

Composti organici formati esclusivamente da atomi di carbonio e atomi di idrogeno

Classificazione: saturi o alcani

insaturi (alcheni e alchini)

aromatici

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Alcoli e fenoli

Alcoli = si caratterizzano per il gruppo funzionale ossidrilico (-OH)

Esempi: alcol metilico o metanolo, alcol etilico o etanolo

Fenoli = si caratterizzano per il gruppo funzionale ossidrilico (-OH) legato a un anello aromatico

Esempio: fenolo

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Aldeidi e chetoni

Si caratterizzano per il gruppo carbonile

È un gruppo molto reattivo → molto importante nelle biomolecole

Nelle aldeidi il gruppo carbonile è terminale, ad es. aldeide formica o formaldeide

Nei chetoni il gruppo carbonile è situato all’interno della molecola, ad es. propanone o acetone

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Gli acidi carbossilici

Si caratterizzano per il gruppo carbossilico

Esempi: acido metanoico, acido etanoico

Gli acidi grassi sono acidi carbossilico con un numero di atomi di carbonio tra 4 e 26

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Gli esteri

Si caratterizzano per il gruppo estereo

Derivano dall’unione di un acido e di un alcol

Esempi: acetato di etile, palmitato di metile

Molti esteri hanno odori gradevoli e sono presenti nei frutti

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Le ammine

Contengono il gruppo amminico (–NH2), ad es. metilammina (CH2–NH2)

Hanno carattere basico

Alcune sono tossiche, ad es. trimetilammina N(CH3)3

Per reazione con i nitriti formano le nitrosammine (cancerogene)

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Le biomolecole

Composti organici presenti negli esseri viventi

Possono avere: piccole dimensioni → vitamine, acidi grassi grandi dimensioni → macromolecole (ad es. DNA, proteine)

Idrolisi e condensazione sono reazioni opposte che avvengono naturalmente nelle cellule

I principi alimentari sono: glucidi, protidi, lipidi, vitamine, sali minerali e acqua