CAPITOLO 3 Le trasformazioni chimiche della materia Indice

CAPITOLO 3 Le trasformazioni chimiche della materia Indice 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. Distinguere le miscele dai composti 8. Le prove chimiche della teoria atomica 9. Legge dei volumi di combinazione 10. Legge di Avogadro © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 1

1 Dalle trasformazioni CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA fisiche alle reazioni chimiche In una trasformazione fisica le sostanze interessate non cambiano identità. 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. © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 2

1 Dalle trasformazioni CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA 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. © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 3

1 Dalle trasformazioni CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA fisiche alle reazioni chimiche Si verifica anche una reazione chimica quando una sostanza si decompone. 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 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas prodotti 4

2 Elementi e composti CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA 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) © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas + ossigeno (elemento) 5

2 Elementi e composti Mappa concettuale: La materia NO CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Le proprietà sono uniformi in ogni parte del campione? SÌ Miscela eterogenea Miscela omogenea può essere separata con processi fisici? NO SÌ Sostanza pura Soluzione Elemento NO © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas può essere decomposta in sostanze più semplici mediante processi chimici? SÌ Composto 6

3 La tavola periodica: qualche anticipazione CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA 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). © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 7

4 La teoria atomica CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA 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. © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 8

5 Atomi e molecole CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA 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. © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 9

5 Atomi e molecole CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA 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. © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 10

6 Modelli molecolari e formule chimiche CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA 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. I numeri scritti in basso a destra dei simboli sono chiamati indici. H 2 O indice 2 indica il numero di atomi di idrogeno © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas indice 1 che viene omesso, indica il numero di atomi di ossigeno Modelli molecolari dell’acqua. 11

7 Distinguere le miscele dai composti CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA 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. © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 12

7 Distinguere le miscele dai composti CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA 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. © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Dopo il riscaldamento si forma solfuro di ferro che non viene attirato dalla calamita. 13

8 Le prove chimiche della teoria atomica CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA u 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) © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas prodotto (ammoniaca) 14

8 Le prove chimiche della teoria atomica CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA u 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 di 1 di ferro e 0, 57 di zolfo. © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 15

8 Le prove chimiche della teoria atomica CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA u Legge delle proporzioni multiple di Dalton 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. 1° caso carbonio (1 g) ossigeno (1, 33 g) carbonio (1 g) ossigeno (2, 66 g) monossido di carbonio 2° caso 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 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 16

CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA 9 Legge dei volumi di combinazione 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 : 1 L idrogeno gas 2 L © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas cloro gas : 1 L 1 L : ossigeno gas 1 L cloruro di idrogeno gas : acqua vapore 2 L 17

10 Legge di Avogadro CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA Nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione, volumi uguali di gas diversi contengono lo stesso numero di molecole. H 2 O 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. © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 18

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