3 CAPITOLO Le trasformazioni chimiche della materia Indice 1

Presentazione sul tema: "3 CAPITOLO Le trasformazioni chimiche della materia Indice 1"— Transcript della presentazione:

1 3 CAPITOLO Le trasformazioni chimiche della materia Indice 1
Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche Elementi e composti Mappa concettuale: La materia La tavola periodica: qualche anticipazione La teoria atomica Atomi e molecole Modelli molecolari e formule chimiche Distinguere le miscele dai composti Le prove chimiche della teoria atomica Legge dei volumi di combinazione Legge di Avogadro 1

2 Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche
1 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche In una trasformazione fisica le sostanze interessate non cambiano identità. I metalli, che sono solidi, passano allo stato liquido quando vengono portati alla temperatura di fusione. In questo passaggio di stato, il metallo non modifica le sue proprietà e per raffreddamento ritorna allo stato originario. In figura è mostrata una colata di oro fuso. In una reazione chimica una sostanza si converte in nuovi differenti tipi di sostanze. 2

3 Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche
1 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche Una reazione chimica si evidenzia per: produzione di calore; sviluppo di un gas; variazione di colore; variazione delle proprietà; Le pastiglie effervescenti in acqua sviluppano bollicine di un gas incolore, evidenziando che una reazione chimica è in corso. 3

4 Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche
1 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche In seguito alla cottura, nei prodotti da forno si ha formazione della crosta e del tipico profumo (reazione di Maillard). Prodotto da forno dopo cottura. 4

5 Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche
1 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche Si verifica anche una reazione chimica quando una sostanza si decompone. La decomposizione è una trasformazione chimica in cui una sostanza, in seguito a riscaldamento, si scinde in due o più sostanze più semplici. Il saccarosio, in seguito a riscaldamento, si decompone in due nuove sostanze, carbonio e acqua. a b c d In una reazione chimica una o più sostanze (i reagenti) si trasformano in una o più differenti sostanze (i prodotti). I reagenti vanno scritti a sinistra di una freccia mentre i prodotti a destra. reagenti prodotti 5

6 saccarosio (composto)
2 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Elementi e composti Le sostanze pure non decomponibili in sostanze più semplici sono chiamate elementi. Esempi di elementi sono il carbonio, l’idrogeno e l’ossigeno. Le sostanze pure, come il saccarosio e l’acqua, che possono essere decomposte in sostanze più semplici sono chiamate composti. saccarosio (composto) trasformazione chimica carbonio (elemento) + acqua (composto) trasformazione chimica idrogeno (elemento) + ossigeno (elemento) 6

7 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA
Mappa concettuale: La materia LA MATERIA Le proprietà sono uniformi in ogni parte del campione? NO SÌ Miscela eterogenea Miscela omogenea può essere separata con processi fisici? NO SÌ Sostanza pura Soluzione può essere decomposta in sostanze più semplici mediante processi chimici? Elemento NO SÌ Composto 7

8 La tavola periodica: qualche anticipazione
3 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA La tavola periodica: qualche anticipazione Nella tavola periodica gli elementi sono sistemati secondo le proprietà chimiche. Ogni elemento è rappresentato da un simbolo chimico. Nella tavola si distinguono i metalli (ferro, rame), i non metalli (cloro, bromo, iodio) e i semimetalli o metalloidi (silicio, bismuto). 8

9 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA La teoria atomica
4 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA La teoria atomica La teoria atomica di Dalton si fonda sui seguenti punti: La materia è costituita da particelle piccolissime dette atomi. Tutti gli atomi di un dato elemento sono identici, cioè hanno la stessa massa e le stesse proprietà. Un composto è costituito da due o più atomi di differenti elementi combinati chimicamente. In una comune reazione chimica gli atomi sono indivisibili e, quindi, non cambiano di massa. Pertanto non possono essere né creati né distrutti, varia semplicemente il modo con cui si aggregano tra di loro. Le reazioni chimiche avvengono tra numeri interi di atomi. 9

10 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Atomi e molecole
5 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Atomi e molecole Un atomo è la più piccola particella di un elemento che possiede le proprietà chimiche dell’elemento. Rame allo stato naturale; ogni sfera rappresenta un atomo di rame. 10

11 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Atomi e molecole
5 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Atomi e molecole Una molecola è la più piccola particella di un composto che presenta le proprietà chimiche di quel composto. RAPPRESENTAZIONE DELL’ACQUA A TRE LIVELLI Raggruppamento di due atomi di idrogeno (sfere grigie) e di un atomo di ossigeno (sfera rossa) nella molecola dell’acqua. 11

12 Modelli molecolari e formule chimiche
6 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Modelli molecolari e formule chimiche Il raggruppamento degli atomi in una molecola viene rappresentato mediante modelli molecolari a sfere e bastoncini oppure a sfere compatte. Per ogni molecola, inoltre, esiste una formula chimica rappresentata con i simboli degli elementi che la compongono. Modelli molecolari dell’acqua. I numeri scritti in basso a destra dei simboli sono chiamati indici. H2O che viene omesso, indica il numero di atomi di ossigeno indice 1 indice 2 indica il numero di atomi di idrogeno 12

13 Distinguere le miscele dai composti
7 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Distinguere le miscele dai composti Una miscela è un insieme di due o più sostanze che conservano proprietà individuali caratteristiche e sono separabili con mezzi fisici. È possibile separare tramite calamita il ferro dalla polvere di zolfo. In seguito a riscaldamento ferro e zolfo formano solfuro di ferro, un composto che, a differenza del ferro, non viene attirato dalla calamita. 13

14 Distinguere le miscele dai composti
7 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Distinguere le miscele dai composti Un composto è una sostanza che presenta proprietà differenti dagli elementi che hanno partecipato alla sua formazione. Ferro e zolfo scaldati con la fiamma di un Bunsen. Dopo il riscaldamento si forma solfuro di ferro che non viene attirato dalla calamita. 14

15 Le prove chimiche della teoria atomica
8 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Le prove chimiche della teoria atomica Legge di conservazione della massa (o di Lavoisier) In una reazione chimica la somma delle masse dei reagenti (le sostanze messe a reagire) è uguale alla somma delle masse dei prodotti (le sostanze che si ottengono dopo che si è verificata la reazione). reagenti (azoto e idrogeno) prodotto (ammoniaca) N2 H2 NH3 15

16 Le prove chimiche della teoria atomica
8 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Le prove chimiche della teoria atomica Legge della composizione costante (legge di Proust) Un dato composto chimico contiene gli stessi elementi combinati sempre nello stesso rapporto in massa. Nel solfuro di ferro vi è un rapporto di combinazione in massa di 1 di ferro e 0,57 di zolfo. Legge delle proporzioni multiple di Dalton La legge delle proporzioni multiple, elaborata da John Dalton ( ), si riferisce al caso in cui due elementi sono in grado di formare più di un composto. Quando due differenti elementi formano più di un composto, le masse di un elemento che si combinano con una massa fissa dell’altro sono in un rapporto di numeri interi e piccoli. 16

17 Legge dei volumi di combinazione
9 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Legge dei volumi di combinazione La legge dei volumi di combinazione, detta anche legge di Gay-Lussac, è una legge volumetrica valida solo per i gas, e analizza i rapporti di combinazione dei volumi di due gas che reagiscono tra loro. Sono esempi di reazioni di gas che illustrano la legge di Gay-Lussac: idrogeno gas : cloro gas : cloruro di idrogeno gas 1 L idrogeno gas : ossigeno gas : acqua vapore 2 L 1 L In una reazione chimica i volumi dei gas che si combinano e quelli che si formano stanno tra loro in rapporti esprimibili con numeri interi e piccoli. 17

18 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Legge di Avogadro
10 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Legge di Avogadro Nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione, volumi uguali di gas diversi contengono lo stesso numero di molecole. H2 H2O HCl La rappresentazione grafica della legge di Avogadro evidenzia che il volume di un gas è indipendente dalle dimensioni delle molecole e dal tipo di molecola. 18

19 2 litri di cloruro di idrogeno
10 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Legge di Avogadro Applicazioni della legge di Avogadro: 1 litro di idrogeno 4 molecole 1 litro di cloro 2 litri di cloruro di idrogeno 8 molecole 2 litro di idrogeno 8 molecole 1 litro di ossigeno 4 molecole 2 litri di vapore acqueo 19