I Lezione

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I Lezione

  1. 1. •Biochimica- Campbell/Farrel Edizione EdiSES •Fondamenti di Biochimica Dell’Esercizio Fisico Michael E.Houston Edizione Calzetti e Mariucci TESTI CONSIGLIATI
  2. 2. Elementi e composti Elementi: sostanze costituite da un solo tipo di atomi(sostanza indivisibile,che non si può tagliare  Esempi: cloro (Cl), idrogeno (H), ossigeno (O) Composti: sostanze costituite da più di un tipo di atomi  Esempi: acqua (formata da idrogeno e ossigeno  H2O) Gli elementi esistenti sono circa 100 e sono ordinati nella tavola periodica degli elementi
  3. 3. Ci ho perso la testa, per arrivarci. Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) Elementi e Composti E io li ho classificati tutti nella mia tavola: la TAVOLA PERIODICA DI MENDELEEV Dmitrij Mendeleev (1834-1907)
  4. 4. Elementi e composti
  5. 5. Atomi e struttura atomica Atomo: la più piccola porzione di un elemento che ne conserva le proprietà L’atomo è costituito da particelle subatomiche situate in un nucleo (formato da protoni e neutroni) e da elettroni che gli ruotano attorno
  6. 6. Un nucleo positivo che occupa solo il centro dell’atomo... …elettroni negativi che ruotano attorno al nucleo come pianeti... Il numero di protoni (numero atomico) caratterizza il tipo di atomo, perché è da esso che dipende il numero degli elettroni In chimica, contano soprattutto gli elettroni: sono loro che determinano il comportamento degli atomi
  7. 7. Alcuni elementi presentano forme diverse di atomi e sono dette isotopi. I vari isotopi contengono lo stesso numero di protoni e di elettroni ma un diverso numero di neutroni. Ad esempio il C;il 12 e il 13 sono stabili ma il 14 non lo è.E’ definito radioattivo e il suo nucleo decade spontaneamente, emettendo particelle nucleari ed energia. Gli elettroni si dispongono su livelli chiamati gusci elettronici, la cui energia dipende dalla distanza dal nucleo. Il guscio più interno può ospitare al massimo 2 elettroni, mentre i più esterni( almeno nella maggior parte degli elementi) ne può contenere 8. Sono gli elettroni dei gusci esterni che determinano le proprietà chimiche degli elementi.
  8. 8. Molecole e formule chimiche Molecola: insieme di atomi (uguali o differenti) uniti mediante legami chimici Molecola: la più piccola parte di una sostanza che ne conserva tutte le sue proprietà
  9. 9. I legami chimici Gli atomi si legano tra di loro mediante forze dette legami chimici In questo modo gli atomi raggiungono una situazione energetica più stabile Tipi di legami:  primari (tra atomi): ionico, covalente  secondari (tra molecole): ponte idrogeno, forze di Van der Waals
  10. 10. Si chiama legame chimico ciò che tiene unito un atomo ad un altro e si forma sempre fra almeno due atomi. Per indicare che due atomi sono legati, si interpone un trattino fra i loro simboli (C-C, H-H, ecc). Gli atomi formano legami chimici per raggiungere una configurazione elettronica più stabile, generalmente la configurazione elettronica del gas nobile più vicino, quindi l’ottetto. I gas nobili, che già hanno raggiunto l’ottetto, non formano legami chimici.
  11. 11. L'ELETTRONEGATIVITA' L'elettronegatività di un elemento esprime la sua tendenza ad attirare gli elettroni di un altro atomo con cui interagisce Possiamo osservare che l'elettronegatività aumenta da sinistra verso destra lungo il periodo e dal basso verso l'alto lungo il gruppo.
  12. 12. In questo caso, uno o più elettroni vengono “messi in comune” tra i due atomi. Legami di questo tipo si chiamano “covalenti”. Ecco l’esempio dell’acqua. Un atomo che perde un elettrone Si carica positivamente(ione positivo) Mentre se lo acquista si carica negativamente(ione negativo). Ioni positivi e negativi si attraggono formando un legame ionico. Esempio il cloruro di sodio. LEGAMI PRIMARI
  13. 13. Un legame ionico si forma fra atomi che hanno una forte differenza di elettronegatività (grandezza introdotta per confrontare rapidamente la forza con cui ogni atomo tiene legati a sé i suoi elettroni), cioè la cui differenza dei valori di elettronegatività è superiore a 1,7.Esempio: NaCl LEGAME IONICO Un esempio di composto ionico è il cloruro di sodio (NaCl). Il sodio (Na) appartiene al I gruppo e, quindi, ha un solo elettrone (e- ) esterno; la sua elettronegatività è 0.93, un valore basso. Il cloro (Cl) appartiene al VII gruppo e ha, perciò, sette elettroni esterni; la sua elettronegatività è 3.16, un valore alto. La differenza di elettronegatività (3.16 – 0.93 = 2.23) fra i due elementi supera il valore standard di 1.7, quindi fra i loro atomi si forma un legame ionico e l’elettrone dell’atomo di sodio passa a quello di cloro.
  14. 14. 1 – L’atomo di sodio perde il suo elettrone esterno e diventa uno ione positivo. Na Na+ + e- = Atomo di sodio (Na) 2 – L’atomo di cloro acquista l’elettrone perduto dal sodio e diventa ione negativo. Cl + e- Cl-
  15. 15. • L’acqua è un composto di idrogeno H e ossigeno O ossigeno (1 atomo O pesa quanto 16 atomi H) • ogni atomo di ossigeno è legato a 2 atomi di idrogeno a formare la molecola H2O • I 3 atomi sono tenuti assieme da legami covalenti • i nuclei degli atomi O e H attirano gli stessi elettroni ma quello di O li attira con una forza maggiore! • La molecola H2O non presenta una carica elettrica, ma la disomogenea distribuzione degli elettroni (−) attorno i nuclei (+) la rende polare • La polarità della molecola H2O è alla base delle eccezionali proprietà dell’acqua Caratteristiche chimiche dell’acqua O H H - - - - - - δ −− δ+ -
  16. 16. Il legame covalente si forma fra atomi la cui differenza dei valori di elettronegatività non è maggiore di 1,7. I due atomi mettono in comune un elettrone ciascuno. Gli elettroni che vengono messi in comune sono elettroni spaiati, cioè elettroni che si trovano isolati in un orbitale. Il legame covalente è il legame chimico più forte LEGAME COVALENTE Nella molecola dell’acqua i legami O-H formano un angolo di 104,5°. Siccome l’ossigeno è più elettronegativo dell’idrogeno, ciascuno dei due legami O-H è polare, con l’atomo di ossigeno parzialmente negativo e quello dell’idrogeno parzialmente positivo
  17. 17. Il legame a idrogeno, o a ponte di idrogeno, è un legame che si forma fra molecole che contengono un atomo di idrogeno legato ad un altro atomo più elettronegativo e di piccole dimensioni. L’atomo di idrogeno è parzialmente positivo, l’altro atomo è parzialmente negativo. Si stabilisce allora un’attrazione elettrostatica fra l’atomo di idrogeno di una molecola e l’altro atomo di un’altra molecola. Gli atomi che sono allo stesso tempo sufficientemente elettronegativi e piccoli sono soltanto tre: quelli dell’azoto, dell’ossigeno e del fluoro. Quindi si formano legami a idrogeno quando un atomo di idrogeno è legato a uno di questi tre atomi LEGAME IDROGENO
  18. 18. L’acqua e il legame idrogeno La molecola di acqua è polare → formazione di legami idrogeno Da questi legami derivano le peculiarità dell’acqua (ad es. “solvente universale”) Nella molecola di acqua, l’atomo di ossigeno è parzialmente negativo, mentre i due atomi di idrogeno sono parzialmente positivi. Quando due molecole di acqua si avvicinano, si stabilisce un’attrazione elettrostatica fra l’atomo di ossigeno di una di esse e uno degli atomi di idrogeno dell’altra. Si forma così un legame a idrogeno fra le due molecole.
  19. 19. ESEMPI DI LEGAMI IDROGENO Acido Desossiribonucleico
  20. 20. L’acqua forma strati di solvatazione intorno agli ioni.
  21. 21. Ecco come il sale, sostanza formata da ioni di sodio e di cloro, si scioglie in acqua: si formano legami tra gli ioni e le molecole d’acqua.
  22. 22. La creatura ha i polpastrelli ricoperti di peli, a loro volta sfilacciati in milioni di filamenti. Questi stabiliscono con la parete dei legami chiamati di “Van der Waals” e si tratta di legami elettrici, individualmente ciascuno sarebbe debolissimo ma si sa, l'unione fa la forza. Per staccare la zampetta il rettile non fa altro che sollevare una estremità e procedere come quando si toglie un pezzo di scotch. Esempio di Forze di Van der Waals

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