La materia

1. La materia La materia è tutto ciò che possiede massa ed occupa spazio

2. Modello atomico della materia • La materia è costituita da atomi • Gli atomi di un elemento sono diversi da quelli di un altro elemento • Gli atomi si combinano secondo rapporti definiti per formare composti • La combinazione degli atomi in un composto può cambiare solo quando avviene una reazione chimica • Una reazione chimica cambia il rapporto con cui gli atomi si combinano, ma non altera la natura degli atomi

3. Atomi Gli atomi sono costituiti da particelle subatomiche dette elettroni, protoni e neutroni. Protoni e neutroni formano un minuscolo, denso corpo centrale detto nucleo dell’atomo. Gli elettroni si trovano distribuiti nello spazio intorno al nucleo.

4. Particelle subatomiche

5. Quark nel protone e nel neutrone Protoni e neutroni contengono 3 quark ciascuno: • Un protone è composto da 2 quark “Up” e un quark “Down”. • Un neutrone è composto da 1 quark “Up” e 2 quark “Down”.

6. Struttura dell’atomo • Gli atomi sono costituiti da un nucleo positivo e da elettroni negativi. • Il nucleo ha un raggio di 10-5 Å. • Il raggio di un atomo è dell'ordine di 1 Å.

7. Ångstrom simbolo Å 1 Ångstrom corrisponde a 10-10 m Molto usato in chimica perché è dell’ordine di grandezza di un atomo

8. A 12 1 16 X C H O Z 6 1 8 Nuclidi Un nuclide è un atomo caratterizzato dal numero atomico Z (numero di protoni) e dal numero di massa A (numero di neutroni e di protoni). Il nuclide neutro ha un numero di elettroni uguale a quello di protoni. Il numero Z caratterizza la specie atomica.

9. 13 14 12 C C C 6 6 6 Isotopi Nuclidi con lo stesso Z ma differente A possono esistere e si chiamano isotopi. Una stessa specie atomica ha, di norma, diversi isotopi: si parla di miscela isotopica naturale. Le specie atomiche sono 106, di cui 90 naturali; di queste, 81 hanno almeno un nuclide stabile.

10. Nuclide Massa relativa % di nuclidi 1H 1,007825 99,985 2H 2,014102 0,015 3He 3,016030 ~ 10-4 4He 4,002604 ~ 100 6Li 6,015126 7,42 7Li 7,01605 92,58 9Be 9,012186 ~ 100 10Be 10,013535 tracce 10B 10,012939 19,6 11B 11,009305 80,4 11C 11,011433 tracce 12C 12, 98,89 13C 13,003354 1,11 14C 14,003142 tracce Isotopi naturali di alcuni elementi 

11. Tavola periodica

12. Ioni Un elemento è caratterizato dal suo numero atomico. Nell’atomo neutro il numero di elettroni è uguale a quello di protoni. Atomi che hanno ceduto o aquistato elettroni rispetto all’atomo neutro si dicono ioni: Catione + Anione -

13. Sostanze elementari • Sono costituite da atomi della stessa specie • (stesso numero atomico). • Possono essere formate da: • Singoli atomi • Molecole = aggregati discreti di atomi • Insieme continuo di atomi He grafite diamante

14. Composti Sono costituiti da atomi di specie diverse. DNA • Possonoessereformatida: • Molecole • Concatenazionidiatomi proteina PVC • Ioni Cloruro di sodio Na+/Cl-

15. Gli atomi si combinano secondo rapporti definiti per formare composti Formula chimica: deve indicare come minimo quali sono gli elementi che costituiscono la sostanza e in quale rapporto gli atomi di questi elementi si trovano. Questi rapporti fra numeri interi si trovano scritti nelle formule come deponenti a destra del simbolo dell’elemento a cui si riferiscono. H2O HCl CO2 O2 CO Rapporto minimo

16. Formula minima e formula molecolare • La formula chearriviamo a scrivere per un composto è dettaformula minima. • Quandounasostanzaelementare o un composto è costituitodamolecole, la formula cheindicailnumerodiatomidiciascunelementonellamolecola è chiamataformula molecolare.

17. Formula minima e formula molecolare Fe  Ne HCl  NaCl

18. C + O2 CO2 Reazione chimica • La combinazione degli atomi in un composto può cambiare solo quando avviene una reazione chimica • Una reazione chimica cambia il rapporto con cui gli atomi si combinano, ma non altera la natura degli atomi

19. Formalismo aA + bB cC + dD reagenti prodotti Un’equazione chimica rappresenta il più fedelmente possibile il processo reale e quindi la natura delle specie che vi prendono parte. Si devono quindi utilizzare le formule (molecolari o minime) che rappresentano le varie sostanze.

20. Equazione chimica aA + bB cC + dD reagenti prodotti Conservazione della massa: la massa totale dei reagenti e dei prodotti non varia durante la reazione. Si deve avere lo stesso numero di atomi per ogni elemento, anche se in composti differenti, in ambedue i membri dell’equazione.

21. Bilanciamento di reazioni C + O2 CO2 N2 + 3H2 2NH3 CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

22. Coefficiente stechiometrico Il coefficiente stechiometrico di ciascuna specie che compare nella reazione è il numeo di molecole, atomi o ioni di quella specie, nella reazione così come è stata bilanciata. N2 + 3H2 2NH3 1/2 N2 + 3/2 H2 NH3