© paolo pistarà © istituto italiano edizioni atlas capitolo 1.dalle trasformazioni fisiche alle...

© Paolo Pistarà© Istituto Italiano Edizioni Atlas

CAPITOLO

1. Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche

2. Elementi e composti

Mappa concettuale: La materia

3. La tavola periodica: qualche anticipazione

4. La teoria atomica

5. Atomi e molecole

6. Modelli molecolari e formule chimiche

7. Miscele e composti

8. Le prove chimiche della teoria atomica

9. Legge dei volumi di combinazione

10. Legge di Avogadro

11. Introduzione alle reazioni chimiche

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1

Indice


In una trasformazione fisica le sostanze interessate non cambiano identità.

2

1

Il filamento di una lampadina, al passaggio di corrente elettrica, diventa incandescente e luminoso; non appena cessa il passaggio di corrente, esso ritorna allo stato iniziale.

In una reazione chimica una sostanza si trasforma in altre sostanze.

CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIADalle trasformazionifisiche alle reazioni chimiche

© Paolo Pistarà© Istituto Italiano Edizioni Atlas 3

1 CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA

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.

Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche



Si verifica anche una reazione chimica quando una sostanza si decompone.

In una reazione chimica una o più sostanze (i reagenti) si trasformano in una o più differenti sostanze (i prodotti).

a b c d

I reagenti vanno scritti a sinistra di una freccia mentre i prodotti a destra.

reagenti prodotti

Dalle trasformazioni fisiche alle reazioni chimiche


Le sostanze pure non decomponibili in sostanze più semplici sono chiamate elementi.

5

2

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.

CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA

carbonio (elemento)

acqua (composto)

saccarosio (composto)

+

trasformazione chimica

+idrogeno (elemento)

ossigeno (elemento)

trasformazione chimica

Elementi e composti



LA MATERIA

Le proprietà sono uniformi in ogni parte del campione?

Miscela eterogenea Miscela omogenea

Sostanza pura

Soluzione

Elemento Composto

può essere separata con processi fisici?

può essere decomposta in sostanze più semplici mediante processi chimici?

NO SÌ

NO

SÌ

NO SÌ

Elementi e composti

Mappa concettuale: La materia



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).

La tavola periodica:qualche anticipazione


CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA4

La teoria atomica di Dalton si fonda sui seguenti punti:

a. La materia è costituita da particelle piccolissime dette atomi.

b. Tutti gli atomi di un dato elemento sono identici, cioè hanno la stessa massa e le stesse proprietà.

c. Un composto è costituito da due o più atomi di differenti elementi combinati chimicamente.

d. 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.

e. Le reazioni chimiche avvengono tra numeri interi di atomi.

La teoria atomica



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.

Atomi e molecole



Una molecola è la più piccola particella di un composto che presenta le proprietà chimiche di quel composto.

Raggruppamento di due atomi di idrogeno (sfere grigie) e di un atomo di ossigeno (sfera rossa) nella molecola dell’acqua.

Atomi e molecole



Il raggruppamento degli atomi in una molecola viene rappresentato mediante modelli molecolari a sfere e bastoncini oppure a sfere compatte.

Modelli molecolari dell’acqua.

Per ogni molecola, inoltre, esiste una formula chimica rappresentata con i simboli degli elementi che la compongono.

I numeri scritti in basso a destra dei simboli sono chiamati indici.

H2O

che viene omesso, indica il numero di atomi di ossigeno

indice 1indice 2indica il numero

di atomi di idrogeno

Modelli molecolari eformule chimiche



Una miscela è un insieme di due o più sostanze che conservano proprietà individuali caratteristiche e sono separabili con mezzi fisici.

In seguito a riscaldamento ferro e zolfo formano solfuro di ferro, un composto che, a differenza del ferro, non viene attirato dalla calamita.

Miscele e 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.

Miscele e composti



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).

Legge di conservazione della massa (o di Lavoisier)

reagenti (azoto e idrogeno) prodotto (ammoniaca)

Le prove chimiche della teoria atomica



Un dato composto chimico contiene gli stessi elementi combinati sempre nello stesso rapporto in massa.

Legge della composizione costante (legge di Proust)

Nel solfuro di ferro vi è un rapporto di combinazione di 1 di ferro e 0,57 di zolfo.




Quando due elementi formano più di un composto, per una definita massa del primo elemento, le masse del secondo elemento si trovano combinate in un rapporto semplice e intero.

Legge delle proporzioni multiple di Dalton

1° caso

carbonio (1 g) ossigeno (1,33 g) monossido di carbonio

2° caso

carbonio (1 g) ossigeno (2,66 g) anidride carbonica

Nei due composti, con la stessa massa di carbonio (1 g) le masse di ossigeno sono nel rapporto di 1,33 a 2,66, cioè 1:2




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.

Sono esempi di reazioni di gas che illustrano la legge di Gay-Lussac:

idrogeno gas : cloro gas : cloruro di idrogeno gas

1 L 1 L 1 L

idrogeno gas : ossigeno gas : acqua vapore

2 L 1 L 2 L

Legge dei volumidi combinazione diGay-Lussac



Nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione, volumi uguali di gas diversi contengono lo stesso numero di molecole.

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.

H2 H2O HCl

Legge di Avogadro10



Applicazioni della legge di Avogadro:

1 litro di idrogeno4 molecole

1 litro di cloro4 molecole

2 litri di cloruro di idrogeno8 molecole

2 litro di idrogeno8 molecole

1 litro di ossigeno4 molecole

2 litri di vapore acqueo8 molecole

Legge di Avogadro10



Una reazione chimica viene rappresentata mediante una equazione chimica.

In una equazione chimica figurano le formule delle sostanze reagenti e quelle delle sostanze prodotte.

azoto + idrogeno ammoniaca

N2 + H2 NH3

REAGENTI PRODOTTO

Introduzione allereazioni chimiche

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Per far sì che vi sia uguaglianza nel numero degli atomi nei due rami dell’equazione, si ricorre a un procedimento chiamato bilanciamento.

N2 + 3 H2 2 NH3equazione bilanciata

Introduzione alle reazioni chimiche

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