La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Chimica e didattica della chimica Atomi e legami Luca Fiorani.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Chimica e didattica della chimica Atomi e legami Luca Fiorani."— Transcript della presentazione:

1 Chimica e didattica della chimica Atomi e legami Luca Fiorani

2 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica Molecole costruite dall'uomo L'uomo continua il lavoro della natura: estraendo minerali (ferro, rame, zolfo, carbonio, marmo, calcare, petrolio…) dalla Terra attaccando e staccando atomi e molecole (a volte producendo inquinamento) Dal petrolio otteniamo: fibre materie plastiche vernici e solventi carburanti Farmaci e cosmetici sono ottenuti chimicamente 2

3 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica L'identità degli atomi 3

4 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica I legami tra gli atomi: le teorie sulla valenza I chimici hanno assegnato agli elementi dei numeri che indicano le capacità di combinazione: 5 per N, 4 per C, 2 per O… La struttura della nuvola elettronica determina la capacità degli atomi di reagire chimicamente Un metallo non si combina con un metallo, i metalli alcalino-terrosi, si combinano facilmente con l'O, gli alogeni si combinano con l'H formando acidi forti… 4

5 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica I legami tra gli atomi: le teorie sulla valenza Nella formazione delle molecole, gli elettroni periferici di un atomo interagiscono con gli elettroni periferici di altri atomi, formando legami Avviene una parziale sovrapposizione dello spazio occupato dagli elettroni periferici Mettere in comune gli elettroni è la regola per costruire molecole, formate da atomi uguali o diversi Gli elettroni si riorganizzano, formando una "colla elettronica" che permette ai nuclei di avvicinarsi, raggiungendo una posizione di equilibrio 5

6 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica I legami tra gli atomi: le teorie sulla valenza Il bilanciamento tra attrazioni (cariche elettriche di segno diverso) e repulsioni (cariche elettriche dello stesso segno) determina forma, stabilità e capacità di reazione delle molecole Il legame chimico è indicato con una barretta (H 2 O si scrive anche H-O-H) e può essere covalente o ionico 6

7 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica I legami tra gli atomi: le teorie sulla valenza 7

8 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica I legami tra gli atomi: le teorie sulla valenza 8 Il legame covalente può essere doppio e triplo Esistono legami più deboli: il legame a idrogeno (regioni cariche delle molecole si attraggono) e il legame di van der Waals (regioni neutre delle molecole si attraggono a causa di vibrazioni elettromagnetiche)

9 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica I legami tra gli atomi: le teorie sulla valenza 9

10 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica I legami tra gli atomi: le teorie sulla valenza Nei metalli, gli atomi sono tenuti assieme da un "gas" di elettroni di valenza che si muovono liberamente nella struttura cristallina (compattezza, lucentezza, conduzione di calore ed elettricità) La valenza è un numero piccolo e intero che indica la potenzialità di un atomo nello stabilire legami con altri La valenza è legata al numero di elettroni 10

11 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica Energie di legame Per combinarsi, gli atomi devono urtarsi, quindi è necessario fornire energia Siccome la formazione di una molecola porta a una situazione di equilibrio più stabile, una certa quantità di energia è ceduta all'ambiente Viceversa, per staccare di nuovo gli atomi, occorre fornire la stessa quantità di energia che è stata ceduta all'ambiente Questa quantità di energia si chiama energia di legame 11

12 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica I nomi delle molecole Quando il carbonio brucia in un'atmosfera povera di ossigeno si forma il monossido di carbonio o CO Quando il carbonio brucia in un'atmosfera ricca di ossigeno si forma il diossido di carbonio CO 2 (o biossido di carbonio o anidride carbonica) I nomi delle molecole non sempre indicano le quantità: cloruro di sodio, ossido di ferro, metano, glucosio… Le formule grezze indicano le quantità: NaCl, Fe 2 O 3, CH 4, C 6 H 12 O 6 12

13 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica I nomi delle molecole Le formule di struttura indicano i legami fra gli atomi Esistono molecole con la stessa formula di struttura ma con proprietà diverse (isomeri) a causa della differente disposizione nello spazio degli atomi Occorrono rappresentazioni spaziali tridimensionali delle molecole (stereochimica) 13 CH 2 OH(CHOH) 4 CHO

14 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica Le equazioni chimiche Conoscendo la composizione di una sostanza si può progettare la reazione per ottenerla dagli elementi che la compongono (sintesi), quella per isolare gli elementi che la compongono (analisi) e quella per combinarla con altre sostanze (reazione chimica) Conservazione della massa: gli atomi non possono sparire Come si può dire che il C di un pezzo di legno si conserva nella CO 2 dopo che è stato bruciato all'aria? 14

15 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica Le equazioni chimiche La CO 2 è un gas incolore e solubile in acqua mentre il C è un solido nero insolubile in acqua Ciò che si conserva sono gli atomi che, nelle reazioni, si spostano da un composto all'altro Le molecole hanno differenze qualitative che dipendono dalla loro composizione L'individualità di una molecola dipende dalla perdita di individualità degli atomi che la compongono 15

16 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica Le equazioni chimiche I rapporti di combinazione sono costanti (CO e CO 2, ma non CO 3 !) È possibile ottenere una sostanza facendo reagire, nella quantità giusta, le molecole che contengono gli atomi necessari per comporre il prodotto Ad esempio, per ottenere ammoniaca, bisogna far reagire N e H in precise proporzioni: N 2 +3H 2 2NH 3 16

17 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica Le equazioni chimiche Le equazioni chimiche indicano quali sostanze (reagenti) sono combinate e quali sostanze (prodotti) sono ottenute Il tipo e la massa di ogni elemento a sinistra deve essere uguale al tipo e alla massa di ogni elemento a destra Quando la percezione ci imbroglia (la cera della candela scompare) bisogna considerare la materia dispersa nell'aria 17

18 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica Le forze intermolecolari Quando moltissime molecole di H 2 O si trovano assieme formano l'acqua, essendo legate fra loro in una goccia, una pozzanghera, un lago… I legami intermolecolari sono elettrici (come quelli intramolecolari) ma più deboli Per questo le molecole d'acqua restano unite ma scorrono l'una sull'altra (liquido) Se diminuisce la temperatura, le molecole di H 2 O si organizzano nella struttura cristallina del ghiaccio (solido) 18

19 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica Le forze intermolecolari Se aumenta la temperatura, le molecole di H 2 O si agitano fino a staccarsi dalla superficie liquida e si disperdono nell'aria sotto forma di vapore (aeriforme) Per vincere le forze intermolecolari occorre energia Il vapore e l'acqua possono restituire l'energia (condensazione e solidificazione) 19

20 Luca Fiorani – Chimica e didattica della chimica 20 Fine della lezione…


Scaricare ppt "Chimica e didattica della chimica Atomi e legami Luca Fiorani."

Presentazioni simili


Annunci Google