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CHIMICA Perché si studia Cliccami ! indice Come si studia Cosè uscita.

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Presentazione sul tema: "CHIMICA Perché si studia Cliccami ! indice Come si studia Cosè uscita."— Transcript della presentazione:

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2 CHIMICA Perché si studia Cliccami ! indice Come si studia Cosè uscita

3 La chimica si studia perché… Con la sua conoscenza possiamo meglio controllare le reazioni chimiche che ci coinvolgono nella vita di tutti i giorni Ci permette di comprendere come funziona il nostro organismo ed i valori nutrizionali della dieta Permette di comprendere i problemi ambientali relativi al clima Lindustria chimica controlla la produzione metalmeccanica, alimentare, farmaceutica, tessile…quindi la nostra vita! E inoltre…

4 … per gli studenti è una disciplina scolastica che aiuta alla comprensione delle altre discipline scientifiche! La chimica si studia perché…

5 La chimica si suddivide in … Chimica fisica Chimica analitica qualitativa Chimica analitica quantitativa Chimica generale Chimica inorganica Chimica organica Biochimica Chimica nucleare Merceologia ………………….

6 La chimica-fisica si occupa delle variazioni energetiche coinvolte nelle trasformazioni della materia

7 La chimica analitica qualitativa si occupa delle analisi chimiche-fisiche che aiutano al riconoscimento dei campioni in esame di cui si ricerca lidentità. Ne sono un esempio lanalisi alla fiamma dei metalli.

8 La chimica analitica quantitativa si occupa delle analisi chimico-fisiche che aiutano a determinare la quantità dei reagenti e/o dei prodotti a noi noti. Sono diversi i metodi per determinare piccole quantità o grandi quantità.

9 La chimica generale si occupa dei diversi aspetti della disciplina comuni alla chimica inorganica, organica e biochimica. Si occupa della materia nei suoi aspetti e trasformazioni. Esempi: velocità delle reazioni chimiche, cambiamenti di stato, proprietà della materia…

10 La chimica inorganica si occupa delle trasformazioni della materia che forma tutto ciò che è inanimato sul nostro pianeta. Si occupa cioè della composizione e trasformazione delle rocce, dellaria e delle nostre acque e delle loro interazioni. In genere le molecole sono di piccole dimensioni rispetto a quelle della chimica organica

11 La chimica organica si occupa delle trasformazioni della materia formata dai composti del carbonio derivati dal petrolio e dalla decomposizione dei viventi. È la chimica degli idrocarburi, cioè molecole formate da catene più o meno lunghe di carbonio e idrogeno saldate tenacemente fra loro con legami covalenti. Rappresentanti fra queste molecole sono i combustibili come il metano, i composti aromatici come le fragranze dei profumi e gli inquinanti come la diossina.

12 La biochimica si occupa delle molecole che formano i viventi. Tali molecole sono chiamate macromolecole per le loro dimensioni. Appartengono ai composti organici presenti nei viventi. Tali molecole sono i protidi, i glucidi, i lipidi e gli acidi nucleici.protidiglucidii lipidi gli acidi nucleici

13 La chimica nucleare si occupa * della identificazione e trasformazione delle particelle subatomiche * della trasformazione del nucleo dellatomo in reazioni che si classificano in * fissione nucleare * fusione nucleare * decadimento radioattivo

14 Le reazioni di fissione nucleare riguardano la rottura del nucleo dellatomo. Cambiando il numero di protoni al suo interno, latomo si trasforma in un altro elemento. Tali reazioni richiedono notevole energia di attivazione ma ne rilasciano quantità ancora maggiori. Tali reazioni avvengono : * spontaneamente sulla superficie del sole. * provocate dalluomo nelle centrali per la produzione di energia utile. * provocate dalluomo per ottenere propellenti utili alle missioni spaziali * provocate dalluomo per linnesco di bombe atomiche a fusione a scopi bellici

15 Le reazioni di fusione nucleare riguardano lunione di due nuclei atomici. Cambiando il numero di protoni al suo interno, latomo si trasforma in un altro elemento. Tali reazioni richiedono notevole energia, maggiore ancora di quella necessaria alla attivazione della fissione ma attivata dalle stesse, ne rilasciano quantità ancora maggiori. Se potessimo produrla nelle centrali nucleari non avremmo problemi di scorie radioattive, ma ancora luomo non è riuscito ancora a controllare lenergia liberata da tali reazioni.. Tali reazioni avvengono : * spontaneamente nel nucleo del sole e di ogni altra stella attiva: è qui che si producono gli elementi che sono presenti sul nostro pianeta * provocate dalluomo, come bombe nucleari, soprattutto a scopi bellici

16 Decadimento radioattivo

17 Merceologia

18 La Chimica è… … lo studio delle trasformazioni della materiatrasformazioni materia

19 La materia è … Tutto ciò che ha massa Tutto ciò che occupa spazio Tutto ciò che possiede energia

20 La materia si trova Allo stato puro Aggregata

21 La materia è fatta … …da unità elementari chiamati atomi

22 La materia possiede proprietà Organolettiche Fisiche chimiche

23 PROPRIETÀ ORGANOLETTICHE Colpiscono i nostri sensi Sono soggettivesoggettive Si distinguono in: Colore Sapore Odore Suono (o rumore) Tatto

24 PROPRIETA FISICHE Le proprietà fisiche sono oggettiveoggettive Sono invariabili per quel campione Sono misurate con le grandezze intensivegrandezze intensive Ecco alcuni esempiesempi

25 ESEMPI DI ROPRIETÀ FISICHE temperatura di fusione/solidificazione temperatura di ebollizione/condensazione attrazione alla calamita Peso specifico densità calore specifico calore latente

26 Le proprietà chimiche della materia riguardano Il comportamento della stessa in presenza di altri campioni di materia diversa Sono esempi: La capacità di formare o no soluzioni con lacqua La capacità di reagire o no con lO 2

27 La materia si presenta allo stato fisico Solido Liquido Gassoso

28 La materia si definisce solida quando ha: Forma propria Volume proprio

29 La materia si definisce liquida quando ha: Volume proprio Forma non propria ma del recipiente in cui è contenuta

30 La materia si definisce gassosa quando ha: Volume non proprio Forma non propria

31 Le trasformazioni della materia possono essere Chimiche Fisiche

32 Le trasformazioni chimiche sono cambiamenti radicali della materia che cambia così le proprie proprietà chimiche, fisiche e organoletticheproprietà chimichefisiche organolettiche

33 Le trasformazioni fisiche riguardano i cambiamenti di stato di aggregazione della materia e coinvolgono solo le proprietà organolettiche e alcune proprietà fisiche cambiamenti di stato le proprietà organoletticheproprietà fisiche di ciò se ne occupa la chimica-fisicachimica-fisica

34 Cambiamenti di stato Avvengono grazie ai cambiamenti di temperatura del sistema, cioè grazie agli apporti o sottrazioni di energia termica Durante il cambiamento di stato si verifica la sosta termica Variano alcune proprietà fisiche fra cui la densità ed il peso specifico della materia Ecco i nomi corrispondenti ai vari cambiamenti

35 Cambiamenti di stato Stato fisico iniziale Stato fisico finale Solido FusioneLiquido SolidificazioneSolido Liquido Evaporazione Evaporazione Ebollizione Aeriforme CondensazioneLiquido SolidoSublimazioneAeriforme BrinamentoSolido

36 Levaporazione riguarda solo la superficie del liquido e richiede una temperatura inferiore a quella di ebollizione.

37 La materia allo stato puro è definita sostanza Può essere semplice o compostasemplicecomposta È esprimibile con una formula chimica Il concetto di purezza è differente dal punto di vista chimico o da quello merceologico

38 Le sostanze semplici sono formate da un unico elemento anche se è un aggregato di più atomi. Sono esempi: Fe un atomo di ferro O 2 molecola di ossigeno

39 Le sostanze composte sono formate da atomi di diversi elementi. Sono esempi : Fe(0H) 3 molecola di idrossido di ferro, cioè della ruggine H 2 O molecola dellacqua CH 3 CH 2 0H molecola dellalcol etilico responsabile dellebbrezza provocata dalle bevande alcoliche

40 Sia le sostanze semplici che quelle composte, purché formate da più atomi, indifferentemente se uguali o diversi, sono formate da molecole, cioè aggregati di atomi saldati tra loro da legami più o meno forti. Tali molecole vengono scritte con formule chimiche che esprimono, con simboli e numeri, la presenza degli elementi che la compongono ed il rapporto quantitativo tra essi. I simboli corrispondenti a tali elementi sono ritrovabili sulla tavola periodica degli stessi. Le nomenclature che permettono la lettura della formula sono la I.U.P.A.C. e la tradizionale.I.U.P.A.C

41 si classificano poi in base alla presenza combinata di ossigeno, idrogeno, metallo, non metallo o alogeno Non viene considerata la presenza dei gas nobili in quanto presenti soltanto nelle sostanze semplici Vediamo i tipi di composti possibili ossigeno e metallo ossigeno e non metallo idrogeno e metallo idrogeno ed alogeno metallo ed alogeno idrogeno e ossigeno I composti binari idrogeno e azoto

42 si classificano poi in base alla presenza combinata di ossigeno, idrogeno, metallo, non metallo o alogeno Non viene considerata la presenza dei gas nobili in quanto presenti soltanto nelle sostanze semplici Vediamo i tipi di composti possibili ossigeno e metallo ossigeno e non metallo idrogeno e metallo idrogeno ed alogeno metallo ed alogeno idrogeno e ossigeno I composti binari idrogeno e azoto

43 ossigeno e metallo Formano composti chiamati ossidi-basici, secondo la nomenclatura I.U.P.A.C., o più semplicemente ossidi, secondo la nomenclatura tradizionale Sono prodotti dalla reazione del metallo con lossigeno.reazione del metallo con lossigeno Reagiscono con lacqua formando idrossidi Reagiscono con lacqua Il metallo è scritto rigorosamente a sinistra della formula Possono esistere più ossidi dello stesso metallo Es.: FeO ossido ferroso, Fe 2 O 3 ossido ferrico CuO ossido rameicoCu 2 O ossido rameoso

44 ossigeno e non metallo Formano composti chiamati ossidi-acidi, secondo la nomenclatura I.U.P.A.C., o più semplicemente anidridi, secondo la nomenclatura tradizionale Sono prodotti dalla reazione del non metallo con lossigeno. Reagiscono con lacqua formando ossiacidi Il non metallo è scritto rigorosamente a sinistra della formula Possono esistere più anidridi dello stesso non metallo Es.: SO 2 anidride solforosa SO 3 anidride solforica

45 idrogeno e metallo Sono composti difficili a trovarsi in natura Sono chiamati idruri È sempre il metallo ad occupare il posto a sinistra della formula Sono un esempio CaH 2 idruro di calcio NaH idruro di sodio AlH 3 idruro di alluminio

46 idrogeno e alogeno Sono composti pericolosi per lelevata reattività: provocano ustioni ai tessuti umani, bucano i tessuti dellabbigliamento, sono potenti disinfettanti Formano composti chiamati idracidi, ma anche acidi binari ed acidi alogenati Reagiscono con gli idrossidi per formare Sali Sono prodotti dalla reazione dellidrogeno con lalogeno Lidrogeno occupa la posizione sinistra della formula Es.: HCl acido cloridrico più comunemente conosciuto nella sua forma impura ad uso domestico con il nome di acido muriatico

47 Metallo ed alogeno Questi composti sono chiamati sali alogenati Possono essere prodotti dalla reazione di un acido alogenato con un idrossido o dalla reazione di un ossido-acido (anidride) con un ossido-basico Sono sali solubili riccamente presenti nelle acque Es.: NaCl cloruro di sodio più comunemente conosciuto come sale da cucina, si estrae dal mare e dalle miniere di salgemma

48 Idrogeno ed ossigeno Il composto più famoso è lacqua che si esprime con la formula H 2 O, da non confondere con lacqua che si beve, essendo questultima una soluzione con H 2 O come solvente. La presenza di entrambi gli elementi impedisce una chiara classificazione del composto anche perché esso si discosta dalle proprietà di ciascuna classe a cui dovrebbe appartenere Non dobbiamo dimenticare lacqua ossigenata H 2 O 2 ancora oggi utile disinfettante proprio per la sua instabilità nella produzione di Ossigeno nascente

49 Lazoto è un non metallo qualsiasi, non un alogeno Si combina con lidrogeno utilizzando la valenza negativa, ma non forma lidracido ma l ammoniaca N 2 + 3H 2 2NH 3 un composto basico dove lazoto si scrive a sinistra della formula perché in soluzione innalza il pH e non rilascia H +, anzi lo acquisisce con la seguente reazione: NH 3 + H + NH 4 + che forma lo ione ammonio Idrogeno ed azoto

50 I composti ternari si classificano in Idrossidi Ossiacidi Sali

51 Gli idrossidi sono caratterizzati dalla presenza del gruppo funzionale ossidrile OH - e dalla presenza del metallo scritto rigorosamente a sinistra della formula si ottengono dalla reazione dellossido-basico con lacqua Reagiscono con gli ossidi-acidi per produrre Sali ed acqua Messi in soluzione innalzano il pH della stessa Ecco un esempio : Ca(OH) 2 idrossido di calcio LiOH idrossido di litio

52 Gli ossiacidi Sono caratterizzati dalla presenza del residuo acido (non metallo e ossigeno) e dal non metallo scritto rigorosamente a sinistra della formula Sono il prodotto della reazione dellossido-acido con lacqua Reagiscono con gli idrossidi per formare sali ed acqua In soluzione acquosa abbassano il pH della stessa Sono un esempio H 2 SO 4 acido solforico

53 Sali ternari detti anche ossigenati Sono formati da metallo, non metallo e ossigeno Sono il prodotto della reazione di neutralizzazione tra un ossiacido ed un idrossido NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O possono essere il prodotto della sintesi tra ossido-basico e ossido-acido Na 2 O + N 2 O 3 2 NaNO 3 Possono conservare acidità o basicità anche se sono neutri es.: NaClO candeggina sale basico CuSO 4 verderame sale acido

54 I composti quaternari sono sali particolari formati da quattro elementi. Eccoli: Sali doppi: sono formati con due metalli; esempio: LiKCO 3 carbonato di litio e potassio Sali acidi: conservano ancora la capacità di liberare idrogeno ancora incluso nella molecola; abbassano il pH. es.: NaHCO 3 carbonato acido di sodio Sali basici: conservano ancora la capacità di liberare ossidrili; innalzano il pH es.:CaOHNO 3 nitrato basico di calcio

55 I nucleotidi sono monomeri che nascono dall assemblamento dei seguenti composti organici ed inorganici: Un gruppo fosfato Un monosaccaride: il desossiribosio nel DNA il ribosio negli RNA Una base azotata Adenina, Guanina,Citosina o Timina nel DNA Adenina, Guanina,Citosina od Uracile negli RNA

56 Acidi nucleici Sono macromolecole polimeri dei nucleotidi Eccoli : DNA acido desossiribonucleicoDNA mRNAmRNA acido ribonucleico messaggero rRNArRNA acido ribonucleico ribosomiale t RNA t RNA acido ribonucleico di trasferimento

57 DNA È presente in tutte le cellule dei viventi: nelle cellule procariote è presente nel citoplasma Nelle cellule eucariote è presente nel Nucleo Nei mitocondri Nei cloroplasti È sede del patrimonio genetico della cellula È responsabile della sua replicazione È sede del controllo di tutta lattività cellulare È la molecola che forma cromatina e cromosomi È la molecola che forma i geni

58 RNA Sono responsabili della sintesi proteica agiscono in sequenza formando proteine Si distinguono in RNA messaggero (mRNA) Trasporta il messaggio genetico dal DNA nucleare al citoplasma dove verrà tradotto in proteina RNA ribosomiale (rRNA) forma i ribosomi sui quali si distende lmRNA RNA di trasferimento (tRNA) recluta gli amminoacidi e li trasporta al tRNA

59 La materia si può aggregare formando Miscugli omogenei Miscugli omogenei Miscugli eterogenei

60 Miscugli omogenei Nei miscugli omogenei i componenti sono mescolati in modo molto profondo tanto che essi perdono alcune proprietà e non sono più distinguibili fra loro

61 Miscugli omogenei liquidi sono chiamati soluzioni. Le soluzioni hanno Un solvente liquido Uno o più soluti che si possono presentare sia allo stato solido, sia liquido che gassosostato solido liquidogassoso

62 I componenti di un miscuglio omogeneo si separano sfruttando le diverse temperature dei cambiamenti di stato cambiamenti di stato

63 Miscugli eterogenei I miscugli eterogenei sono quelli più facili da individuare perché in genere i diversi componenti che li costituiscono si riconoscono nettamente, talvolta anche ad occhio nudo.

64 I componenti di un miscuglio eterogeneo si separano mediante metodi empirici. I più comuni sono: La filtrazione La centrifugazione La sedimentazione La cromatografia La separazione con la calamita

65 appendice Proprietà soggettive Proprietà oggettive I.U.P.A.CI.U.P.A.C. Grandezze intensive Grandezze estensive Calore specifico Calore latente Energia termica

66 Grandezze Intensive: rimangono costanti al variare della massa o del volume del campione Estensive: cambiano in base al volume e/o alla massa del campione

67 Proprietà soggettive Dipendono dalla sensibilità dellosservatore. Un daltonico può distinguere due oggetti diversi ma non attribuire gli stessi colori rispetto ad un individuo normale Un sordo non sente il suono del campione ma non vuol dire che questo non emetta suoni.

68 Proprietà oggettive Dipendono dalla materia Sono indipendenti dallosservatore Sono indipendenti dallambiente

69 I nternational U nion of P ure and A pplied C hemistry

70 indice La materia è … La materia si trasforma reazioni fisiche reazioni chimiche La materia si aggrega miscuglicomposti La chimica si classifica in … Le reazioni chimiche si classifica in … La materia è formata da….. appendice

71 Troverai diverse icone nelle finestre.Eccone il significato: ritorni alla prima pagina del documento ritorni alla pagina da cui sei venuto avanzi di una pagina del tuo percorso nel capitolo indietreggia di una pagina del tuo percorso nel capitolo vai allìndice torna alla prima pagina del capitolo Clicca su di esse e sarai soddisfatto Ora clicca sulle icone negli angoli della finestra e verifica se hai capito Benvenuto nella pagina dell H ELP

72 Acidi Nucleici ITIS Sobrero Casale Monferrato Elisabetta Gaita Tecniche di ingegneria genetica

73 DNA e RNA Il DNA è formato da una sequenza di nucleotidi; ogni nucleotide è formato da uno zucchero, il ribosio, un gruppo fosforico ed una base azotata. LRNA differisce dal DNA per una base azotata, al posto della timina è presente luracile.

74 Struttura secondaria del DNA La struttura secondaria non è casuale ma è dovuta ai legami ad idrogeno che si formano tra le basi

75 Struttura dellRNA La molecola dellRNA è costituita da ununica catena, che non si dispone nè in modo continuo né in modo disordinato. La catena presenta accoppiamento tra segmenti di basi lontane e di basi vicine dello stesso filamento, per cui si producono dei tratti di doppia elica e delle strutture a tornanti. La struttura secondaria dellRNA coinvolge ripiegamento e accatastamento delle basi.

76 Struttura dellRNA LRNA ha struttura secondaria differente secondo la funzione del tipo di molecola. Ci sono tre tipi di RNA: 3 RNA messaggero 3 RNA transfer 3 RNA ribosomiale RNA transfer

77 Tipi di RNA RNA MESSAGGERO : Esso è solo una piccolissima parte dellRNA totale. Ha una vita media di 2 – 24 ore negli eucarioti e di 2 – 3 minuti nei procarioti. Esso contiene sequenze ribonucleotidiche che codificano per sequenze aminoacidiche di proteine. Ha la funzione di trasportare linformazione genetica dal DNA ai ribosomi. E presente sotto forma di singola elica. RNA RIBOSOMIALE : Nel citoplasma, i ribosomi rappresentano il più abbondante materiale, costituito di ribonucleoproteine, cioè di complessi di acido nucleico ribosomiale (rRNA) con numerose proteine. I ribosomi si possono isolare rompendo le cellule e centrifugando il materiale in un ultracentrifuga, centrifuga analitica ad alta velocità. Le varie frazioni si possono separare grazie alla diversa velocità di sedimentazione, e vengono appunto indicate con le Unità Svedberg (S): 1S = secondi. RNA TRANSFER : Sono le molecole che trasportano gli aminoacidi al ribosoma ed è formato da tratti a doppia elica che, avvolgendosi su se stessa, forma delle caratteristiche anse a singola elica. Ha la funzione di appaiare ad ogni tripletta di mRNA un determinato aminoacido.

78 Sintesi proteica La sintesi proteica si compone di 3 passaggi: 3TRASCRIZIONE 3 TRADUZIONE 3 MODIFICAZIONI post-trascrizionali

79 PROCESSI POST TRASCRIZIONALI Quando il ribosoma incontra la tripletta di stop si ha il distacco dellmRNA e della proteina, quindi la cellula provvede alla deformilazione, cioè la scissione enzimatica della formil metionina. A volte le proteina possono essere glicosilate, cioè legate covalentemente ad un carboidrato ed alcuni aminoacidi possono essere fosforilati, ad esempio la tirosina. Infine lmRNA viene idrolizzato e libera i suoi nucleotidi.

80 Il plasmide Il plasmide è un frammento circolare di DNA extracromosomiale, contenente geni per specifiche proprietà (come la resistenza agli antibiotici), contenuto in molti batteri. Solitamente in laboratorio si utilizzano plasmidi standard, che contengono al loro interno siti attivi per determinati enzimi di restrizione.

81 Estrazione plasmidica Per poter manipolare il plasmide è necessario innanzi tutto estrarlo dalla cellula. La lisi della cellula batterica può avvenire in due modi: 3 Alcalina 3 Al calore Entrambi i metodi si basano sullutilizzo di un enzima, il lisozima, che digerisce la parete cellulare. Nella lisi al calore, dopo aver aggiunto lenzima si provvede alla bollitura, mentre nella lisi alcalina occorre aggiungere alcali, EDTA, detergente (SDS o Triton X-100) al fine di solubilizzare la parete, e soda. Mediante laggiunta di soda si procede alla denaturazione di tutto il DNA presente nella cellula, cioè sia DNA genomico che plasmidico. La denaturazione mediante soda del DNA genomico risulta irreversibile, in quanto la catena è troppo lunga per essere rinaturata perfettamente. Quindi si procede alla neutralizzazione della soluzione mediante tampone acetato di potassio/acido acetico che permette la rinaturazione della doppia elica. Per isolare il DNA così estratto è necessario farlo precipitare mediante luso di isopropanolo o etanolo.

82 Enzimi di restrizione Sono enzimi di origine batterica, presenti nella cellula come sistemi immunitari primitivi, sono cioè utilizzati dal batterio per tagliare DNA estraneo che entri nella cellula. Ogni enzima può tagliare più volte sullo stesso plasmide a seconda del numero di siti riconosciuti ed è tanto più specifico quanto maggiore è il numero di basi riconosciute.

83 Tipi di taglio Esistono due tipi di taglio: 3 Sticky ends o estremità appiccicose, sono complementari e possono essere riattaccate enzimaticamente ad un altro prodotto dello stesso enzima di restrizione. 3 Blunt ends: sono tagli simmetrici della sequenza, anche in questo caso è possibile la riunione enzimatica dei due frammenti.

84 La PCR La PCR può essere definita come una reazione damplificazione in vitro di un segmento specifico per mezzo di un enzima. Nella reazione sono coinvolti tre segmenti di acidi nucleici: lo stampo di DNA a doppia elica, che deve essere amplificato, e due primers oligonucleotidi a singolo filamento, che fiancheggiano il segmento stampo. Inoltre sono presenti una componente proteica (DNA polimerasi), appropriati deossiribonucleotidi, un tampone e dei sali.

85 Le fasi della PCR La reazione PCR standard consiste di cicli. I cicli di reazione sono tutti uguali tranne il primo, che ha una fase di denaturazione prolungata e lultimo, che ha una fase di estensione prolungata per consentire la completa polimerizzazione di tutte le molecole.


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