Linguaggio della Chimica Classi Prime – Biennio Industriali Anno Scolastico 2007/2008 Cosa faremo Sostanze Elementi Composti Elementi Sostanze elementari Composti Atomi Sono le più piccole particelle costitutive di un elemento Non vuol dire che: Siano le più piccole particelle di materia Elettroni, protoni, neutroni Sono particelle quindi che mantengono ancora il “carattere” chimico dell’elemento da cui derivano Molecole H Cl Sono le più piccole particelle costitutive di una sostanza elementare o di un composto È formata da almeno due atomi legati, è una unità ben distinta Sono molecole quindi: N2 : molecola d’azoto HCl : molecola di acido cloridrico Fe(OH)3 : molecola di idrossido ferrico H2O2 : molecola di acqua ossigenata CH3COOH : molecola di acido acetico S8 : molecola di zolfo plastico Eccezioni: Sali NaCl : nel cloruro di sodio sono presenti sodio e cloro in rapporto 1:1 ma non esiste una molecola di sodio Formule chimiche Sistemi di simboli e indici numerici che permettono di rappresentare in forma sintetica e veloce le sostanze Forniscono 2 tipi di informazioni Qualitativa (simboli): quali elementi formano la sostanza Quantitativa (indici): quanti atomi di ciascun elemento H 2 SO4 L’acido solforico è formato da: 2 atomi di idrogeno 1 di zolfo 4 di ossigeno Limiti delle formule chimiche O H-O-N=O HNO3 acido nitrico Questa formula chimica cosa non riesce a “dire”? Quali informazioni mancano? Manca la disposizione degli atomi e come sono legati tutti gli elementi Questa informazione possono darla le formule di struttura La descrizione completa delle molecole si può avere utilizzando dei modelli tridimensionali (reali o virtuali) Uno schema riassuntivo Sostanze elementari Metalli Non-Metalli si suddividono Semi-metalli Elementi rappresentati raccolti e ordinati Tavola periodica binari ternari quaternari Simboli informano su Quale/i elementi possono formare Composti si utilizzano rappresentati da Formule chimiche Indici informano su Quanti di ciascun elemento Sostanze elementari Sostanze formate da un solo tipo di atomo O2 ossigeno molecolare è allotropo dell’ossigeno N2 azoto H2 idrogeno C diamante e grafite: allotropi S8 zolfo plastico O3 ozono è allotropo dell’ossigeno Cl2 cloro Cu rame Ag argento Sn stagno P4 fosforo rosso He elio (gas monoatomico) Ne neon (gas monoatomico) Composti Sostanze formate da almeno due elementi diversi H2O acqua C6H12O6 glucosio CO2 anidride carbonica NH3 ammoniaca HCl acido cloridrico NaOH idrossido di sodio Ca(OH)2 idrossido di calcio Al2(SO4)3 solfato di alluminio NO2 biossido di azoto H3PO4 acido fosforico NaHCO3 bicarbonato di sodio Le reazioni Sono degli eventi (fenomeni, trasformazioni) in cui, partendo da alcune sostanze iniziali (reagenti), si ottengono diverse sostanze finali (prodotti) Le reazioni si rappresentano con le equazioni chimiche A+BC+D La reazione è rappresentata dalla freccia (singola o doppia) I reagenti si trovano a sx e i prodotti a dx A, B, C e D sono le formule chimiche delle sostanze Assegnare i nomi IUPAC I nomi IUPAC di sostanze semplici e composti binari Si utilizzano sempre i prefissi che indicano il numero dell’indice Na2O monossido di disodio Il nome del composto parte sempre dall’elemento di destra Se è ossigeno il nome sarà ossido CaO monossido di calcio Se è idrogeno il nome sarà idruro H La valenza H H H H È il numero di atomi di idrogeno che un elemento può legare N O VH = 1 NH3 (ammoniaca) VN = 3 CH4 (metano) VC = 4 H2O (acqua) VO = 2 HF (acido fluoridrico) VF = 1 FeO (ossido ferroso) VFe = 2 H H C H H In un composto neutro le valenze devono bilanciarsi perfettamente (annullarsi) FeH2 Altri esempi I K2 O 4K + O2 KxOy 2K2O Quesito: forma l’idracido dello S (VS = 2) 2Cu + O2 CuxOy Cu2O2 2CuO Quesito: forma l’ossido del K (VK = 1) S + H2 HxSy H2S Quesito: forma l’idruro dell’Al (VAl = 3) 2Al + 3H2 AlxHy 2AlH3 II Fe 2 O 3 LiH (idruro di litio) VLi = 1 Fe2O3 (ossido basico) VFe = 3 Quesito: forma l’ossido del Cu (VCu = 2) III II Altri esempi 2: “la vendetta” Quesito: forma l’ossido dello S (VS = 6) 2S + 3O2 SxOy S2O6 2SO3 2 atomi di S reagiscono con 3 molecole di O2 per dare 2 molecole di SO3 (ossido acido) Quesito: forma l’ossido del P (VP = 5) 4P + 5O2 PxOy 2P2O5 (ossido acido) Composti ternari Ossido + acqua composto ternario Ossido acido + acqua ossoacido (acido ossigenato) Ossido basico + acqua idrossido Le formule si ottengono per semplice somma degli elementi, eventualmente semplificando SO3 + H2O HxSyOz H2SO4 (ossoacido: acido solforico) P2O5 + H2O H2P2O6 2 HPO3 (ossoacido) Na2O + H2O Nax(OH)y Na2(OH)2 2NaOH (idrossido: idrossido di sodio) Un altro esempio P2O5 + 3H2O 2H3PO4 Acido ossigenato (acido fosforico) Mg VMg=2 2Mg + O2 2MgO (ossido basico) MgO + H2O Mg(OH)2 (idrossido) Sali Sono composti secondari, ternari, quaternari che devono contenere almeno un metallo ed un non-metallo Si ottengono per reazione tra un acido ed una base insieme all’acqua Acido + base sale + acqua La reazione si chiama di neutralizzazione Sali binari Sali binari Si ottengono per neutralizzazione tra un idracido ed una base (idrossido) HF + NaOH NaF + H2O (fluoruro di sodio) 3H2S + 2Al(OH)3 Al2S3 + 6H2O Ca(OH)2 + 2HI CaI2 + 2H2O Metalli Non-Metalli Semi-Metalli Formule chimiche Forniscono due informazioni Tipi di atomi che formano quella sostanza Numero di atomi di ciascun elemento Informazione fornita dai simboli presenti nella formula Informazione fornita dagli indici presenti in basso a destra del simbolo Cosa non forniscono? La disposizione spaziale degli atomi Formule di struttura La disposizione tridimensionale (forma reale) della molecola Esempi di simboli chimici Esempi di formule Teoria particellare della materia La teoria atomica di Dalton afferma: La materia è formata da particelle invisibili e indivisibili (atomi) Esistono diversi tipi di atomi (elementi); ciascun tipo di atomo è caratterizzato da proprietà chimiche e fisiche diverse (massa) In effetti per un chimico l’atomo può essere considerato indivisibile La massa di un atomo è una sua caratteristica peculiare Gli atomi si legano tra loro per formare la materia Massa degli atomi Tutti gli atomi, per quanto piccoli, hanno una massa Possiamo parlare di: massa atomica assoluta È la massa di un atomo espressa nelle comuni unità di misura (g, Kg, dg, cg, mg, g) Massa atomica relativa È la massa di un atomo rapportata alla massa di un atomo presa come riferimento