CAPITOLO
Le trasformazioni chimiche della materia
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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
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© Istituto Italiano Edizioni Atlas
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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.
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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.
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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
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prodotti
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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)
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+
ossigeno
(elemento)
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CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA
Mappa concettuale:
La materia
NO
LA 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
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può essere decomposta in sostanze più
semplici mediante processi chimici?
SÌ
COMPOSTO
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
H2O
indice 2
indica il numero
di atomi di idrogeno
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indice 1
che viene omesso, indica il
numero di atomi di ossigeno
Modelli molecolari dell’acqua.
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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.
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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.
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Dopo il riscaldamento si forma
solfuro di ferro che non viene
attirato dalla calamita.
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8 Le prove chimiche
della teoria atomica
CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA
 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)
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prodotto (ammoniaca)
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8 Le prove chimiche
della teoria atomica
CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA
 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.
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8 Le prove chimiche
della teoria atomica
CAPITOLO 3. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE DELLA MATERIA
 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
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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
:
1L
idrogeno gas
2L
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cloro gas
:
1L
1L
:
ossigeno gas
1L
cloruro di idrogeno gas
:
acqua vapore
2L
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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.
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.
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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
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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
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