Molecole 2: composti ed elementi

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Com'è fatta la materia. Composti, elementi, molecole, atomi, tavola periodica, formule chimiche

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Molecole 2: composti ed elementi

  1. 1. 1 Prof. Vittoria Patti MOLECOLE -2 elementi e composti
  2. 2. materia miscugli sostanze pure composti elementi 2
  3. 3. Le sostanze pure Una sostanza pura è una materia in cui non è possibile separare componenti diversi usando semplici metodi fisici (quelli sfruttati dai metodi di separazione che abbiamo studiato nella presentazione sui miscugli: filtrazione, distillazione,cromatografia, ecc.) 3
  4. 4. Le sostanze pure Se, usando reazioni chimiche ed elevata energia, riesco a separare componenti diversi che le compongono, si tratta di un composto, a sua volta fatto di due o più elementi combinati insieme. 4
  5. 5. I composti e le molecole Un composto è fatto di molecole tutte uguali fra loro. 5
  6. 6. Icomposti e le molecole Le molecole sono aggregazioni stabili di atomi di elementi diversi che sono combinati fra loro in proporzioni fisse. 6
  7. 7. I composti e le molecole Una molecola è formata da due o più atomi, uguali (negli elementi) o diversi fra loro (nei composti). 7
  8. 8. Le sostanze pure Se invece in una sostanza pura non è possibile in alcun modo separare componenti diversi, si ha a che fare con una sostanza fatta di atomi tutti uguali: si tratta di un elemento. 8
  9. 9. Gli elementi Gli elementi sono sostanze pure fatte di atomi tutti uguali, che solitamente si legano fra loro formando molecole. 9
  10. 10. Gli elementi In natura esistono un centinaio di elementi diversi. 10 H2 idrogeno Cl2 cloro O2 ossigeno N2 azoto
  11. 11. 11
  12. 12. 12 cesio gasnobili carbonio bromo zolfo oro
  13. 13. I simboli degli elementi Ogni elemento ha un nome e un simbolo (la prima o le prime 2 lettere del suo nome in latino). Nei simboli, la prima lettera è sempre maiuscola; la seconda, se c’è, è sempre minuscola. Esempi: ⚫ Fe (ferro), ⚫ Na (sodio), ⚫ Mn (manganese) 13
  14. 14. I simboli degli elementi Leggendo un simbolo di un elemento, si devono pronunciare le due lettere staccate. Ad esempio: il simbolo dell’elemento ferro è Fe, e si legge “effe-e” e non “fe”. 14
  15. 15. I simboli degli elementi Tutti gli elementi coi loro simboli e tutte le loro principali caratteristiche sono raccolti in una speciale tabella, detta tavola periodica degli elementi (ci torniamo fra poco) 15
  16. 16. Gli atomi 16 Un atomo è la più piccola parte di ogni elemento, che ne conserva le caratteristiche chimiche.
  17. 17. Gli atomi 17 Un “cluster” di 30000 atomi di argento visto al microscopio elettronico Gli atomi NON sono visibili direttamente (con le tecniche oggi disponibili)... sono troppo piccoli!
  18. 18. Gli atomi 18 La struttura schematica di un atomo di elio. Nel disegno non sono rispettate le proporzioni delle varie parti.
  19. 19. Le particelle subatomiche massa carica posizione PROTONI unitaria positiva nucleo NEUTRONI unitaria nulla nucleo ELETTRONI trascurabile negativa “guscio” esterno = nube elettronica
  20. 20. La struttura di un atomo 20
  21. 21. La struttura di un atomo 21 In proporzione, se il nucleo fosse grande come una mela, gli elettroni si muoverebbero attorno ad una distanza pari a circa un chilometro!
  22. 22. Il numero atomico Z Il numero atomico Z (dal tedesco Zahl = numero) corrisponde al numero di protoni contenuti nel nucleo di un atomo. 22
  23. 23. Il numero atomico Z In un atomo “normale”, elettricamente neutro, il numero atomico (cioè il numero dei protoni) è uguale al numero di elettroni, perché le cariche positive devono essere controbilanciate da un numero uguale di cariche negative; in caso contrario l'atomo è detto ione. Uno ione, infatti, è un atomo che ha acquistato o perduto elettroni (rispetto alla situazione di partenza, che prevede tanti elettroni quanti protoni) 23
  24. 24. Il numero atomico Z Si usa scrivere il numero atomico Z come pedice sinistro del simbolo dell'elemento chimico in questione: per esempio: 6 C, poiché il carbonio ha sei protoni. 24
  25. 25. Il numero atomico Z Ad ogni numero atomico corrisponde un diverso elemento chimico! Il numero di protoni è la “carta d’identità” di un elemento: da esso dipendono tutte le sue proprietà fisiche e chimiche! 25
  26. 26. Quanto “pesa” un atomo? Se lo misurassimo in grammi, l’atomo di H avrebbe una massa di 1,6 x10-24 g, cioè di 0,000000000000000000000016 g. E’ evidente che, avendo a che fare con atomi e molecole, il grammo è un’unità di misura un po’ troppo scomoda da usare! 26
  27. 27. Quanto “pesa” un atomo? Serve quindi una nuova unità di misura più pratica… ...ed ecco come si è arrivati alla u.m.a. = unità di massa atomica. 27
  28. 28. Quanto “pesa” un atomo? Per convenzione, si è scelto di assegnare un valore arbitrario (12) alla massa di un atomo di carbonio, e si confrontano con questa massa le masse degli altri atomi. Un’ unità di massa atomica (u.m.a.) è pari a 1/12 della massa di un atomo di carbonio. 28
  29. 29. L’unità di massa atomica Ad esempio, dire che l’elio (He) ha massa atomica di 4 u.m.a. significa che la massa di un atomo di He è 1/12 della massa di un atomo di Carbonio, moltiplicata quattro volte. 29
  30. 30. L’unità di massa atomica Perché proprio il numero 12? Beh, perché la forma più diffusa dell’atomo di carbonio ha 6 protoni e 6 neutroni. Inoltre sappiamo che un protone e un neutrone hanno una massa molto simile. Quindi... 30
  31. 31. L’unità di massa atomica 1 u.m.a. corrisponde all’incirca alla massa di un protone o di un neutrone. 31 Questo fatto rende molto facile calcolare approssimativamente la massa atomica relativa dell’atomo di un certo elemento: basta sommare il numero dei suoi protoni e dei suoi neutroni.
  32. 32. Massa atomica relativa e assoluta La massa atomica di ciascun elemento, espressa in u.m.a., viene chiamata massa atomica relativa, o talvolta – più impropriamente – peso atomico. 32
  33. 33. Massa atomica relativa e assoluta Per conoscere la massa assoluta di un atomo (ad esempio del sodio), cioè la sua massa espressa in g, basta moltiplicare la sua massa atomica relativa (23) per il peso (espresso in g) di 1 u.m.a.: 23 u.m.a. x 1,6 x 10-24 g = 3,68 x 10-23 g = 0,00000000000000000000368 g. (quando si dice essere precisi!....) 33 sodio
  34. 34. Massa molecolare La massa di una molecola (massa molecolare) è data dalla somma delle masse di tutti gli atomi che costituiscono la molecola. 34
  35. 35. Massa molecolare Generalmente si esprime in unità di massa atomica (u.m.a.) e viene quindi chiamata massa molecolare relativa. Se la si esprime in grammi, viene chiamata invece massa molecolare assoluta. 35
  36. 36. Ricorda! 36 ⦿ Massa atomica (o molecolare) assoluta → massa di un atomo (o di una molecola) espressa in grammi ⦿ Massa atomica (o molecolare) relativa → massa di un atomo (o di una molecola) espressa in u.m.a.
  37. 37. Come si calcola la massa molecolare Facciamo un esempio: calcoliamo la massa molecolare dell’acido solforico, la cui formula è H2 SO4. 37
  38. 38. Facciamo un esempio: calcoliamo la massa molecolare dell’acido solforico, la cui formula è H2 SO4. La molecola dell’acido solforico quindi è formata da: • 2 atomi di idrogeno (massa di un atomo di idrogeno = 1 u.m.a.) • 1 atomo di zolfo (massa di un atomo di zolfo = 32 u.m.a.) • 4 atomi di ossigeno (massa di un atomo di ossigeno =16 u.m.a.) 38 Come si calcola la massa molecolare
  39. 39. Facciamo un esempio: calcoliamo la massa molecolare dell’acido solforico, la cui formula è H2 SO4. La molecola dell’acido solforico quindi è formata da: • 2 atomi di idrogeno (massa di un atomo di idrogeno = 1 u.m.a.) • 1 atomo di zolfo (massa di un atomo di zolfo = 32 u.m.a.) • 4 atomi di ossigeno (massa di un atomo di ossigeno =16 u.m.a.) Quindi la sua massa molecolare si calcola così: 2x1 + 1x32 + 4x16 = 98 u.m.a. 39 Come si calcola la massa molecolare
  40. 40. Gli isotopi 40 Come abbiamo visto, tutti gli atomi che contengono lo stesso numero di protoni appartengono allo stesso elemento. Ma lo stesso elemento può presentare atomi con diverso numero di neutroni. Atomi con diverso numero di neutroni, ma stesso numero di protoni, si chiamano isotopi.
  41. 41. Gli isotopi 41
  42. 42. La tavola periodica degli elementi 42
  43. 43. 43 Nella Tavola periodica, la posizione occupata da ogni elemento non è casuale. GRUPPI
  44. 44. 44 GRUPPI Le colonne della Tavola si chiamano gruppi. Gli elementi che fanno parte di uno stesso gruppo hanno un comportamento chimico simile.
  45. 45. 45 PERIODI Lungo i periodi, che corrispondono alle righe della Tavola, le caratteristiche degli elementi cambiano gradualmente.
  46. 46. 46 Ogni casella della Tavola contiene molte informazioni.
  47. 47. 47 Ogni casella della Tavola contiene molte informazioni. Nome dell’elemento Numero atomico “Z” = n° di protoni presenti nel nucleo Simbolo dell’elemento Massa atomica = somma del n° di protoni e di neutroni presenti nel nucleo
  48. 48. 48 Altre versioni della Tavola forniscono anche altre informazioni, come ad esempio: ● il raggio atomico (cioè quanto è grande l’atomo di quell’elemento), ● la sua elettronegatività (cioè la sua tendenza ad attirare elettroni), ● lo stato solido, liquido o gassoso a T ambiente, ● le temperature di fusione ed ebollizione... … ed altro ancora.
  49. 49. 49 Altre versioni della Tavola forniscono anche altre informazioni, come ad esempio: ● il raggio atomico (cioè quanto è grande l’atomo di quell’elemento), ● la sua elettronegatività (cioè la sua tendenza ad attirare elettroni), ● lo stato solido, liquido o gassoso a T ambiente, ● le temperature di fusione ed ebollizione... … ed altro ancora. Prova a consultare questa pagina web per fartene un’idea: https://goo.gl/2RsVi2
  50. 50. 50 metalli ● solidi, lucenti, duttili e malleabili ● conduttori di calore e elettricità ● la conducibilità elettrica diminuisce con la temperatura non-metalli ● non lucenti ● cattivi conduttori di calore ● isolanti (non conducono elettricità) ● i solidi si rompono facilmente semi-metalli ● proprietà intermedie fra metalli e non-metalli ● la conducibilità elettrica aumenta con la temperatura
  51. 51. 51 i gas nobili non si combinano con nessun altro atomo, e neanche fra loro! Formano infatti molecole mono-atomiche. nella prossima presentazione, MOLECOLE-3, scopriremo perché sono così schizzinosi!
  52. 52. Le formule chimiche Usando simboli degli elementi e numeri, è possibile scrivere una formula chimica, che è una sintetica rappresentazione di quali elementi fanno parte della molecola di un composto, e in quali esatte proporzioni. 52
  53. 53. Le formule chimiche Accanto ad ogni simbolo degli elementi, in basso a destra, si scrive l’indice, che è il numero di atomi di quell’elemento che fanno parte della molecola. Se c’è un solo atomo, non si mette il numero. 53
  54. 54. Le formule chimiche Qualche esempio: H2 O → formula dell’acqua: 2 atomi di idrogeno, 1 di ossigeno. H2 SO4 → formula dell’acido solforico: 2 atomi di idrogeno, 1 di zolfo, 4 di ossigeno. NaCl → formula del cloruro di sodio (sale comune): 1 atomo di sodio, 1 di cloro. CO2 → formula del diossido di carbonio: 1 atomo di carbonio, 2 di ossigeno. 54

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