REAZIONI CHIMICHE

Trasformazioni materia Trasformazioni fisiche (reversibili) Trasformazioni chimiche (irreversibili) È una trasformazione che produce nuove sostanze (sostanze di partenza = reagenti; sostanze finali = prodotti) È una trasformazione che non produce nuove sostanze Es. l’acqua in freezer diventa giaccio, poi messo al caldo il ghiaccio ritorna acqua Es. se brucio della benzina ottengo anidride carbonica, dall’anidride carbonica non posso tornare alla benzina

Composti e elementi 2H2O = 2H2 + O2 SOSTANZE SEMPLICI SOSTANZE COMPOSTE Una sostanza che non può essere ulteriormente scomposta si chiama elemento o sostanza semplice Una sostanza che può essere scomposta in sostanze più semplici si chiama sostanza composta Un composto può essere scomposto fornendogli energia (calore, energia elettrica), es. l’acqua per elettrolisi es. oro, ferro, ossigeno, rame, cioè tutti gli elementi che troviamo nella tavola periodica. 2H2O = 2H2 + O2

H2O (liquido) + energia elettrica Composti e elementi SOSTANZE COMPOSTE Elettrolisi dell’acqua H2O (liquido) + energia elettrica IDROGENO (gas) + OSSIGENO (gas) Idrogeno e ossigeno non possono essere ulteriormente scomposti quindi sono degli elementi

SOSTANZE SEMPLICI O ELEMENTI Composti e elementi SOSTANZE SEMPLICI O ELEMENTI L’ossigeno che respiriamo, il ferro, l’idrogeno, ecc. sono formati da atomi tutti uguali Se sono ulteriormente scomposti rimangono ossigeno, ferro, idrogeno (atomico). H2 idrogeno molecolare

Molecole Molecola: è la parte più piccola di ogni sostanza che ne mantiene tutte le proprietà SOSTANZE SEMPLICI o ELEMENTI SOSTANZE COMPOSTE o COMPOSTI Formate da molecole con atomi tutti uguali Formate da molecole con atomi di tipo diverso

Molecole Molecola: In natura esistono 92 elementi la cui combinazione origina tutte le sostanze esistenti Ci sono delle regole nella formazione dei composti: Solo certi atomi possono unirsi tra loro Gli atomi si combinano secondo rapporti fissi Es. nell’acqua (H2O) ossigeno e idrogeno si uniscono in rapporto 1 a 2. Invece nell’acqua ossigenata H2O2 ossigeno e idrogeno si uniscono in rapporto 2 a 2, cioè 1 a 1. Nell’ossigeno che respiriamo la molecola è sempre formata da due atomi di ossigeno uniti.

Simboli O (ossigeno) K (potassio) Ca (calcio) Na (sodio) I chimici rappresentano gli elementi chimici con dei simboli: simboli chimici I simboli sono spesso formati dalla prima lettera (maiuscola) del nome latino dell’elemento. A volte c’è anche una seconda lettera (minuscola) O (ossigeno) K (potassio) Ca (calcio) Na (sodio)

Formule Molecola di CO2 (anidride carbonica) I chimici rappresentano le molecole con delle formule La formula è costituita dai simboli degli atomi costituenti affiancato da un numero, scritto in basso a destra, che indica il numero di atomi di quel tipo presenti nella molecola. Molecola di CO2 (anidride carbonica) ha 1 atomo di carbonio legato a 2 atomi di ossigeno

Legge di Lavoisier In una reazione chimica le sostanze che reagiscono si chiamano reagenti, le sostanze che si ottengono si chiamano prodotti. Legge di Lavoisier: in ogni reazione chimica la somma delle masse dei reagenti e uguale a quella dei prodotti di reazione. Legge di Lavoisier: naturalmente 1,57 g di solfuro di ferro contengono 1 g di ferro e 0,57 g di zolfo.

Bilanciare una reazione Bilanciare una reazione significa fare in modo che rispetti la legge di Lavoisier. Esempio la combustione del metano: CH4 + O2 = H2O + CO2 Come si vede la reazione scritta sopra non rispetta la legge di Lavoisier, perché, ad es., ci sono 4 atomi di idrogeno tra i reagenti e 2 tra i prodotti.

Bilanciare una reazione La reazione bilanciata è: CH4 + 2O2 = 2H2O + CO2 = + +

Una reazione che consuma ossigeno si dice di ossidazione Ossidazioni Una reazione che consuma ossigeno si dice di ossidazione È una reazione che avviene frequentemente quando una sostanza è esposta all’aria (nell’aria è presente ossigeno). Ad es. in presenza di aria e umidità si forma la ruggine del ferro, che è l’idrossido di ferro. Le alterazioni degli alimenti sono delle ossidazioni.

Es. combustione del propano Una reazione di ossidazione che avviene velocemente e con produzione di molta energia (calore e luce) è la combustione La combustione di sostanze di origine organica (idrocarburi, legna, carbone, paglia, ecc.) produce sempre anidride carbonica, acqua e energia. Es. combustione del propano C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

Gli ossidi derivano dalla reazione di un metallo con l’ossigeno Esempi Ca + O  CaO (ossido di calcio o calce viva) Cu + O  CuO (ossido di rame) 2Na + O  Na2O (ossido di sodio) quindi: METALLO + OSSIGENO  OSSIDO

Gli idrossidi derivano dalla reazione di un ossido con l’acqua IDROSSIDI (BASI) Gli idrossidi derivano dalla reazione di un ossido con l’acqua Esempi CaO + H2O  Ca(OH)2 (idrossido di calcio) NaO + H2O  2NaOH (idrossido di sodio) FeO + H2O  Fe(OH)2 (idrossido di ferro) quindi: OSSIDO + ACQUA  IDROSSIDO O BASE

Le anidridi derivano dalla reazione di un non metallo con l’ossigeno ANIDRIDE Le anidridi derivano dalla reazione di un non metallo con l’ossigeno Esempi C + O2  CO2 (anidride carbonica) S + O2  SO2 (anidride solforosa) 2S + 3O2  2SO3 (anidride solforica) quindi: NON METALLO + OSSIGENO  ANIDRIDE

Gli acidi derivano dalla reazione di un’anidride con l’acqua Esempi CO2 + H2O  H2CO3 (acido carbonico) SO2 + H2O  H2SO3 (acido solforoso) SO3 + H2O  H2SO4 (acido solforico) quindi: ANIDRIDE + ACQUA  ACIDO

pH Quindi: 0 <pH< 7  acido pH = 7  neutro Per misurare la forza di un acido o di una base o per distinguere una base da un acido si usa il pH Se il pH ha valori maggiori di 7, fino a 14, la sostanza è una base, se ha valori tra 0 e 7 ho un acido; se pH = 7 la sostanza è neutra. Quindi: 0 <pH< 7  acido pH = 7  neutro 7 <pH< 14  base

Misurare il pH Per misurare il pH di una sostanza si usano degli strumenti detti pH-metri o della sostanze dette indicatori. Un indicatore semplice è la cartina tornasole (distingue solo se una sostanza è acida, colore rosso, neutra, il colore non cambia, o basica, il colore diventa azzurro). Un indicatore più preciso è l’indicatore universale, con il quale, in base al colore, si riesca a misurare anche il pH.

Sali (neutralizzazione) Se faccio reagire un acido e una base si ottengono un sale e acqua (reazione di neutralizzazione). Nella reazione di una soluzione di acido cloridrico (HCl) con una soluzione di idrossido di sodio (NaOH) si ottiene una soluzione di acqua e sale da cucina con pH neutro, se i due componenti sono perfettamente bilanciati. I Sali hanno il tipico gusto salato.

Sostanze organiche Le sostanze organiche hanno la caratteristica di contenere atomi di carbonio. Le sostanze organiche sono le sostanze con molecole a base di carbonio (eccetto il monossido di carbonio, l’anidride carbonica, l’acido carbonico e i carbonati) Nelle molecole organiche si trovano anche atomi di ossigeno, idrogeno e, in minor misura, azoto, zolfo, fosforo, ecc.. Gli atomi di carbonio riescono ad unirsi in catene più o meno lunghe e per questo motivo hanno dimensioni più grandi delle inorganiche.

Reazioni esotermiche ed endotermiche endotermiche, se assorbono energia dall’ambiente (sensazione di freddo) esotermiche, se liberano energia Respirazione cellulare, combustioni, ecc.. Reazione della fotosintesi.

Reazioni esotermiche ed endotermiche Attenzione a non confondere l’energia di attivazione di una reazione con il fatto che sia esotermica La reazione di combustione è esotermica ma la si deve avviare con un fiammifero. Il nitrato d’ammonio è un composto chimico (sale dell’ammoniaca con l’acido nitrico). La sua formula chimica è NH4NO3. Reagisce endotermicamente con l’acqua, il che lo rende il componente attivo del «ghiaccio istantaneo», per uso medico o sportivo.