Linguaggio della Chimica Classi Prime – Biennio Industriali Anno Scolastico 2007/2008

Cosa faremo Sostanze Elementi Composti

Elementi

Sostanze elementari

Composti

Atomi Sono le più piccole particelle costitutive di un elemento Non vuol dire che: Siano le più piccole particelle di materia Elettroni, protoni, neutroni Sono particelle quindi che mantengono ancora il carattere chimico dellelemento da cui derivano

Molecole Sono le più piccole particelle costitutive di una sostanza elementare o di un composto È formata da almeno due atomi legati, è una unità ben distinta Sono molecole quindi: N 2 : molecola dazoto HCl : molecola di acido cloridrico Fe(OH) 3 : molecola di idrossido ferrico H 2 O 2 : molecola di acqua ossigenata CH 3 COOH : molecola di acido acetico S 8 : molecola di zolfo plastico Eccezioni: Sali NaCl : nel cloruro di sodio sono presenti sodio e cloro in rapporto 1:1 ma non esiste una molecola di sodio H Cl

Formule chimiche Sistemi di simboli e indici numerici che permettono di rappresentare in forma sintetica e veloce le sostanze Forniscono 2 tipi di informazioni Qualitativa (simboli): quali elementi formano la sostanza Quantitativa (indici): quanti atomi di ciascun elemento Lacido solforico è formato da: 2 atomi di idrogeno 1 di zolfo 4 di ossigeno

Limiti delle formule chimiche HNO 3 acido nitrico Questa formula chimica cosa non riesce a dire? Quali informazioni mancano? Manca la disposizione degli atomi e come sono legati tutti gli elementi Questa informazione possono darla le formule di struttura La descrizione completa delle molecole si può avere utilizzando dei modelli tridimensionali (reali o virtuali) N=OH-O- O

Uno schema riassuntivo Elementi Sostanze elementari Composti Metalli Non-Metalli Semi-metalli Simboli Formule chimiche Indici rappresentati si suddividono Tavola periodica raccolti e ordinati possono formare rappresentati da si utilizzano Quale/i elementi Quanti di ciascun elemento informano su informano su binari ternari quaternari

Sostanze elementari Sostanze formate da un solo tipo di atomo O 2 ossigeno molecolare è allotropo dellossigeno N 2 azoto H 2 idrogeno C diamante e grafite: allotropi S 8 zolfo plastico O 3 ozono è allotropo dellossigeno Cl 2 cloro Cu rame Ag argento Sn stagno P 4 fosforo rosso He elio (gas monoatomico) Ne neon (gas monoatomico)

Composti Sostanze formate da almeno due elementi diversi H 2 O acqua C 6 H 12 O 6 glucosio CO 2 anidride carbonica NH 3 ammoniaca HCl acido cloridrico NaOH idrossido di sodio Ca(OH) 2 idrossido di calcio Al 2 (SO 4 ) 3 solfato di alluminio NO 2 biossido di azoto H 3 PO 4 acido fosforico NaHCO 3 bicarbonato di sodio

Le reazioni Sono degli eventi (fenomeni, trasformazioni) in cui, partendo da alcune sostanze iniziali (reagenti), si ottengono diverse sostanze finali (prodotti) Le reazioni si rappresentano con le equazioni chimiche A + B C + D La reazione è rappresentata dalla freccia (singola o doppia) I reagenti si trovano a sx e i prodotti a dx A, B, C e D sono le formule chimiche delle sostanze

Assegnare i nomi IUPAC I nomi IUPAC di sostanze semplici e composti binari Si utilizzano sempre i prefissi che indicano il numero dellindice Na 2 O monossido di disodio Il nome del composto parte sempre dallelemento di destra Se è ossigeno il nome sarà ossido CaO monossido di calcio Se è idrogeno il nome sarà idruro

La valenza È il numero di atomi di idrogeno che un elemento può legare V H = 1 NH 3 (ammoniaca) V N = 3 CH 4 (metano) V C = 4 H 2 O (acqua) V O = 2 HF (acido fluoridrico) V F = 1 FeO (ossido ferroso) V Fe = 2 In un composto neutro le valenze devono bilanciarsi perfettamente (annullarsi) O N H H H C H H H H FeH 2 H H

Altri esempi LiH (idruro di litio) V Li = 1 Fe 2 O 3 (ossido basico) V Fe = 3 Quesito: forma lossido del Cu (V Cu = 2) 2Cu + O 2 Cu x O y Cu 2 O 2 2CuO Quesito: forma lossido del K (V K = 1) 4K + O 2 K x O y 2K 2 O Quesito: forma lidracido dello S (V S = 2) S + H 2 H x S y H 2 S Quesito: forma lidruro dellAl (V Al = 3) 2Al + 3H 2 Al x H y 2AlH 3

Altri esempi 2: la vendetta Quesito: forma lossido dello S (V S = 6) 2S + 3O 2 S x O y S 2 O 6 2SO 3 2 atomi di S reagiscono con 3 molecole di O 2 per dare 2 molecole di SO 3 (ossido acido) Quesito: forma lossido del P (V P = 5) 4P + 5O 2 P x O y 2P 2 O 5 (ossido acido)

Composti ternari Ossido + acqua composto ternario Ossido acido + acqua ossoacido (acido ossigenato) Ossido basico + acqua idrossido Le formule si ottengono per semplice somma degli elementi, eventualmente semplificando SO 3 + H 2 O H x S y O z H 2 SO 4 (ossoacido: acido solforico) P 2 O 5 + H 2 O H 2 P 2 O 6 2 HPO 3 (ossoacido) Na 2 O + H 2 O Na x (OH) y Na 2 (OH) 2 2NaOH (idrossido: idrossido di sodio)

Un altro esempio P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4 Acido ossigenato (acido fosforico) Mg V Mg =2 2Mg + O 2 2MgO(ossido basico) MgO + H 2 O Mg(OH) 2 (idrossido)

Sali Sono composti secondari, ternari, quaternari che devono contenere almeno un metallo ed un non-metallo Si ottengono per reazione tra un acido ed una base insieme allacqua Acido + base sale + acqua La reazione si chiama di neutralizzazione

Sali binari Si ottengono per neutralizzazione tra un idracido ed una base (idrossido) HF + NaOH NaF + H 2 O (fluoruro di sodio) 3H 2 S + 2Al(OH) 3 Al 2 S 3 + 6H 2 O Ca(OH) 2 + 2HI CaI 2 + 2H 2 O

Metalli

Non-Metalli

Semi-Metalli

Formule chimiche Forniscono due informazioni Tipi di atomi che formano quella sostanza Informazione fornita dai simboli presenti nella formula Numero di atomi di ciascun elemento Informazione fornita dagli indici presenti in basso a destra del simbolo Cosa non forniscono? La disposizione spaziale degli atomi Formule di struttura La disposizione tridimensionale (forma reale) della molecola

Esempi di simboli chimici

Esempi di formule

Teoria particellare della materia La teoria atomica di Dalton afferma: La materia è formata da particelle invisibili e indivisibili (atomi) In effetti per un chimico latomo può essere considerato indivisibile Esistono diversi tipi di atomi (elementi); ciascun tipo di atomo è caratterizzato da proprietà chimiche e fisiche diverse (massa) La massa di un atomo è una sua caratteristica peculiare Gli atomi si legano tra loro per formare la materia

Massa degli atomi Tutti gli atomi, per quanto piccoli, hanno una massa Possiamo parlare di: massa atomica assoluta È la massa di un atomo espressa nelle comuni unità di misura (g, Kg, dg, cg, mg, g) Massa atomica relativa È la massa di un atomo rapportata alla massa di un atomo presa come riferimento