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1. Trasformazioni chimiche della materia

4. 1 La materia subisce trasformazioni chimiche e fisiche

Trasformazioni fisiche • 1 Le trasformazioni fisiche provocano un cambiamento fisico della materia e non producono nuove sostanze. In figura: il ghiaccio, l’acqua liquida e le nubi. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 4

Trasformazioni fisiche • 2 • Sono trasformazioni fisiche ad esempio i mutamenti dello stato di aggregazione (solido, liquido, gassoso), l’espansione o contrazione per effetto di variazioni di temperatura o pressione esterna. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 5

Reazioni chimiche • 1 • Le reazioni chimiche invece comportano una variazione della composizione chimica: le sostanze originarie (reagenti) si trasformano in nuove sostanze (prodotti). Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 6

Reazioni chimiche • 2 La luce di una lampadina a incandescenza deriva da una trasformazione fisica (il filamento di tungsteno diventa incandescente); la luce di una candela che brucia deriva da una trasformazione chimica. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 7

Reazioni chimiche • 3 Se riscaldiamo su una fiamma una striscia metallica magnesio e ossigeno di magnesio, essa si incendia e produce una luce bianca intensissima ossido di magnesio Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 (reazione di combustione). 8

Reazioni chimiche • 4 Quando la benzina brucia nel motore a scoppio, si combina con l’ossigeno dell’aria (combustione) trasformandosi in diossido di carbonio e vapore acqueo. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 9

Reazioni chimiche • 5 • Per rappresentare una reazione chimica si scrivono a sinistra i reagenti e a destra i prodotti, collegati da una freccia: reagenti → prodotti Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 10

Reazioni chimiche • 6 • Molte reazioni sono accompagnate da cambiamenti caratteristici come: – la formazione di bollicine, – la variazione di colore, – la formazione o scomparsa di un solido, – la liberazione di prodotti gassosi, – l’aumento o diminuzione della temperatura, – l’emissione di luce. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 11

Alcuni esempi • 1 Non sempre è facile riconoscere a vista se una trasformazione è chimica o fisica. Trasformazioni fisiche Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 Trasformazioni chimiche 12

Alcuni esempi • 2 Trasformazioni fisiche Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 Trasformazioni chimiche 13

Alcuni esempi • 3 Trasformazioni fisiche Trasformazioni chimiche Per riconoscere la natura della trasformazione si deve far ricorso all’analisi chimica, che permette di determinare con notevole sicurezza la composizione delle sostanze. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 14

Alcuni esempi • 4 Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 15

4. 2 Le sostanze pure si dividono in elementi e composti

Elementi e composti • 1 • Un elemento è una sostanza pura che non può essere trasformata in sostanze più semplici. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 17

Elementi e composti • 2 • L’analisi chimica di un oggetto di ferro rivela che esso è costituito solo da Fe. • Altri elementi sono ad esempio ossigeno, azoto, oro, argento. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 18

Elementi e composti • 3 • Le sostanze più numerose sulla Terra sono i composti. • Attualmente ne esistono più di 10 milioni (es. H 2 O, zucchero, Na. Cl). • Possono essere di origine naturale o sintetica. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 19

Elementi e composti • 4 • Un composto è una sostanza pura che può essere decomposta, con gli ordinari mezzi chimici, in sostanze pure più semplici. • I composti hanno una composizione ben definita e costante. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 20

Elementi e composti • 5 • L’acqua è un composto. È formata dagli elementi idrogeno e ossigeno. • L’acqua può essere decomposta negli elementi per elettrolisi: acqua (l) → idrogeno (g) + ossigeno (g) Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 21

Elementi e composti • 6 I materiali Possono essere separati con mezzi fisici? NO SI Sostanze pure Miscugli Possono essere decomposte per via chimica? SI NO Sono omogenei? Elementi: carbonio, oro, ossigeno Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 Composti: acqua, zucchero. sale SI Soluzioni: acqua potabile, aria, bronzo NO Miscugli eterogenei: legno, sangue 22

4. 3 La tavola periodica permette di classificare gli elementi

Gli elementi • 1 • Nel 1869 il chimico russo Mendeleev scoprì che gli elementi potevano essere classificati in base alle loro proprietà chimiche e fisiche. • Il risultato del suo lavoro fu la tavola periodica degli elementi. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 24

Gli elementi • 2 Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 25

Gli elementi • 3 • Dei 118 elementi presenti sulla tavola periodica attuale solo 89 esistono in natura, principalmente in composti. • Gli altri elementi sono ottenuti con reazioni nucleari e hanno vita breve. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 26

Gli elementi • 4 Abbondanza relativa degli elementi sulla crosta terrestre Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 27

Gli elementi • 5 • Quasi il 99% in peso della crosta terrestre è costituito da soli nove elementi (elencati nella tabella). • L’ossigeno e il silicio costituiscono più del 70% in peso degli elementi presenti sulla crosta terrestre. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 28

I metalli • 1 Molti utensili da cucina sono fatti di metalli puri come rame o di alluminio (elementi), oppure di leghe metalliche come ghisa o di acciaio inossidabile (soluzioni solide). Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 29

I metalli • 2 • A temperatura ambiente (20°C) tutti i metalli sono solidi eccetto il mercurio. • Molti metalli sono duttili, cioè si possono ridurre in fili. • Molti metalli sono malleabili, cioè si possono modellare facilmente. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 30

I metalli • 3 • I metalli puri di solito sono lucenti (riflettono la luce). • I metalli puri sono buoni conduttori del calore e dell’elettricità. I fili elettrici ad esempio sono di rame o di alluminio. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 31

I non metalli • 1 • I non metalli a condizioni ambiente possono essere – Gassosi (ossigeno, azoto, fluoro, cloro) – Liquidi (bromo) – Solidi (carbonio, zolfo) Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 32

I non metalli • 2 • I non metalli solidi non sono né duttili né malleabili, e si frantumano facilmente. • I non metalli possono essere colorati: lo zolfo è giallo, il cloro è verde pallido, il bromo è rosso… Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 33

I non metalli • 3 • Tutti i non metalli, eccetto il carbonio, sono cattivi conduttori del calore e dell’elettricità. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 34

I non metalli • 4 Il carbonio ha un comportamento unico nel sistema periodico: La grafite è un buon conduttore di corrente elettrica ma non di calore. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 Il diamante è un ottimo conduttore di calore ma non di corrente elettrica. 35

I gas nobili • Gli elementi nell’ultima colonna della tavola periodica sono i gas nobili. • Hanno una bassissima reattività. • L’elio può essere usato per creare un ambiente inerte. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 36

I semimetalli • 1 • I semimetalli (ad es. germanio e silicio) sono solidi a temperatura ambiente. • Non sono né conduttori né isolanti. • Sono eccellenti semiconduttori, in particolare quando contengono impurezze di altri elementi vicini. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 37

I semimetalli • 2 Germanio e silicio impuri sono solitamente impiegati nei transistor e nei circuiti integrati. Autore, Autore. Titolo © Zanichelli editore 2009 38