Il documento tratta degli elementi e composti chimici, spiegando la loro natura, struttura atomica e legami chimici. Gli atomi possono unirsi attraverso legami ionici o covalenti, e l'elettronegatività gioca un ruolo fondamentale in questi processi. Viene anche discusso il legame idrogeno e le sue conseguenze sulle proprietà dell'acqua, sottolineando l'importanza dei legami chimici nella chimica biologica.

1. •Biochimica- Campbell/Farrel
Edizione EdiSES
•Fondamenti di Biochimica
Dell’Esercizio Fisico
Michael E.Houston
Edizione Calzetti e Mariucci
TESTI CONSIGLIATI

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. 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. Elementi e composti

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. • 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. 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. 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. 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. ESEMPI DI LEGAMI IDROGENO
Acido Desossiribonucleico

20. L’acqua forma strati di solvatazione intorno agli ioni.

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. 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