Materia: stati fisici, proprietà e trasformazioni chimiche e fisiche

MATERIA

La materia e' tutto cio' che possiede una massa ed occupa uno spazio. La materia può esistere in tre stati fisici:

• solido forma e volume definiti
• liquido > volume definito e forma non definita
• gassoso forma e volume non definiti

Proprietà della materia

Proprietà FISICHE

E' la caratteristica di una sostanza che può essere osservata senza trasformarla in un'altra sostanza. Esempi:

• Stato fisico
• Temperatura di ebollizione
• Colore
• Densità

Tabella proprietà fisiche

TABELLA 1-1 Proprietà fisiche di alcune sostanze di uso comune (ad 1 atm di pressione)

MATERIA

La materia e' tutto cio' che possiede una massa ed occupa uno spazio. La materia può esistere in tre stati fisici:

• solido forma e volume definiti
• liquido > volume definito e forma non definita
• gassoso forma e volume non definiti

Proprietà della materia

Proprietà CHIMICHE

E' la caratteristica di una sostanza che descrive il modo di resistere o subire cambiamenti per originare una nuova sostanza. Esempio: Il ferro (Fe) reagisce con l'ossigeno (O2) e l'acqua (H2O) presenti nella atmosfera ossidandosi. L'oro (Au) nelle stesse condizioni rimane inalterato

MISCELA

Combinazione fisica di più sostanze

MISCELA OMOGENEA

Benzina Aria

MISCELA ETEROGENEA

Nebbia Fango Charles D. Winters.

SOSTANZA PURA

E' un singolo tipo di materia che non può essere separato in altri tipi di materia utilizzando metodi fisici.

NON DECOMPONIBILE

DECOMPONIBILE

COMPOSTO

gli atomi sono di almeno due tipi Acqua H2O Metano CH 4

ELEMENTO

tutti i suoi atomi sono dello stesso tipo Ferro (Fe) Ossigeno (O2)

Elementi, composti, miscele

8 8 3

ELEMENTI

Molecole di idrogeno, H2 Molecole di ossigeno, O2

COMPOSTI

Molecole di acqua, H2O 1. Molecole di perossido di idrogeno, H2O2

MISCELE

D 8 Miscela di idrogeno e di ossigeno Miscela di perossido di idrogeno e di acqua

TRASFORMAZIONI DELLA MATERIA

CAMBIAMENTO FISICO

È un processo che non determina il cambiamento della natura della sostanza; non si formano nuovi composti ghiaccio Acqua liquida Vapore acqueo Il cambiamento associato alla fusione del ghiaccio in acqua liquida ed alla successiva evaporazione non modifica la natura della sostanza

CAMBIAMENTO CHIMICO

È un processo durante il quale cambia la natura delle sostanze e si formano nuovi composti Durante la combustione del metano vengono prodotti acqua e biossido di carbonio. CH4 + 202 > 2H2O + CO2 + ENERGIA Al termine della combustione la natura delle sostanze è variata Durante ogni trasformazione chimica alcuni legami si rompono e se ne formano di nuovi H H-C-H H + 10-0) > 0=C=0 + O 1 1 H H + O 1 1 H H

Procedimento per classificare una campione di materia

FIGURA 1.3 Schema di percorso per la classificazione della materia. MATERIA SÌ NO È uniforme dappertutto? OMOGENEA ETEROGENEA (due o più fasi) NO Può essere separata con metodi fisici? Separare le fasi SÌ MISCELA OMOGENEA (acqua di mare, aria, soluzione di ammoniaca) SOSTANZA SÌ NO Può essere decomposta in sostanze più semplici con metodi chimici? COMPOSTO (acqua, cloruro di sodio, acido acetico) ELEMENTO (oro, cloro, carbonio) EdiSES Oxtoby Chimica moderna, III Ed. EdiSES

Separazione delle sostanze da una miscela acqua + cloruro di sodio

EVAPORAZIONE Soluzione di NaCl IDROGENO residuo elettrolisi ACQUA OSSIGENO elettrolisi CLORURO DI SODIO SODIO CLORO MISCUGLIO SOSTANZA ELEMENTI

ELEMENTI

Sono sostanze pure che non possono essere decomposte in sostanze più semplici mediante reazioni Costituiscono i "mattoni" più semplici della materia I composti e le molecole sono formati dalle infinite combinazioni di un numero limitatato di elementi. Per esempio i composti del carbonio con pochi altri elementi (idrogeno, ossigeno e azoto) sono milioni: sono i composti organici. Attualmente gli elementi chimici conosciuti sono poco più di un centinaio dei quali 90 sono presenti in presenti in natura. Crosta terrestre Alluminio 7,4 % Ferro 4,7 % Calcio 3,4 % Sodio 2,6 % Potassio 2,4 % Silicio 25,7 % Magnesio 1,9 % Idrogeno 0,9 % Titanio 0,6 % Altri 0,9 % Ossigeno 49,5 %

I SIMBOLI ATOMICI

I simboli atomici sono una notazione sintetica composta da una o due lettere del nome corrispondente ad un particolare elemento. A volte si usano le prime lettere del nome latino S Zolfo da Sulfur Au Oro da Aurum Na Sodio da Natrium Cl Cloro

La tavola periodica

1 IA NUOVO Originale Metalli alcalini Attinidi c Solidi 13 14 15 16 17 1 H 2 Metalli alcalino terrosi Metalli del blocco p B Liquidi ILA IVA VA VIA VIIA 3 4 10 B C N O F Ne Boro 10.911 Carbonio 12.0107 Asoto 14.00874 Oxigeno 16.8994 Fluoro 19.9994032 Noon 20.1787 11 3 Na Sodio 22.989770 12 Mg Magnesio 24.3000 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AL Alluminio 20.981533 Silicio 28.0855 Zolfo 32.000 35.403 19 31 32 39 34 35 36 4 K Potassio 39.0983 Scandio 44.908910 Titanio 47.867 Vanadio 80.9415 Cromo 81.9907 Manganeso 84.938049 Ferro 65.8487 Cobalto 68.933200 Nichel 88.0934 Zinco 26.409 Gallio 09.723 Arsenio T4.92100 Selenio TS.BS 79.904 37 38 30 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd In Sn 18 18 Stagno 118.710 Antimonio 121.700 Tellurio 127.00 120.90447 131.293 55 56 73 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg Mercurio 200.59 Tallic 204 38 33 Piombo 207.2 Bismuto 208.98038 Polonia (209) Aste lo (210) Radon (222) 87 104 105 Db 106 Sg 107 Bh Schrio (264) 108 Hs Hossio (269) 109 Mt Meitnerio (268) 110 Ds 111 18 Rg Roentgenic18 (272 112 Uub Ununbio 285) 113 Uut Ununtrio 284 114 Uuq Ununquodio (285) 115 Uup Ununpentic (288 Ununhexio (292) Ununseptium Ununoctium Le masse atomiche tra sono quelle degli isotopi più stabili o più comuni. Design Copyright @ 1997 Michael Dayah (michael@deyah.com]: http:/www.deyah chuperiodic 57 La 58 Ce Ceno 140.116 59 Pr 60 Nd 61 Pm Promezio (145) 62 Sm Somano 150.38 63 Eu Europio 151.984 64 Gd 65 Tb Terbio 158.92534 66 Dy 67 Ho Olmio 184.93032 68 Er Erbio 187.259 Tm 3 70 Yb 71 Lu Lantanio 138.9055 Prascodimio 140.90785 Neodimio 144.24 Tulio 168.93421 Itterbio 173.04 174.937 89 90 Th 91 Pa 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 U Np Pu Am Bk Cf Es Fm Md No Lr Ac Attinto (227) Tono 232.0281 Protoattinio 231.02588 Uranio 238.02891 Nettunio (237) Plutonio (244) Americio (243) Borkelio (247) Californio (251) Einsteinio (252) Formio (257) (258] (282 1 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 2 30 Zn Ga Ge 16 As Se Br Kr 2-22 5 . Stronzio 87.02 leirio 88.90585 Zirconio 91.224 Niobio 92. 90038 Molibdeno 95.94 Tecnezio Rutenio 101.07 Rodio 102.90580 Palladio 100.42 Argento 107.BOBZ Cadmio 112.411 Indio 114.818 B1 TI 87 Pb 83 84 85 86 6 Cs Casio 122.90545 Ba Borio 137.327 57 to 71 Ta Tanialio 180.9479 Tungsteno 183.84 Renio 180.207 Camio 190 23 Iridio 192.217 Platino 195.078 190. 90055 49 50 51 Sb 52 59 54 2-220 Rb Rubidio 85.4078 18 Sr 18 18 1 12 - Xe lodia At Rn 2-2200 7 Fr Francio (223) 88 Ra Radio (228) 89 to 103 Rf Rutherfordio (261) Dubnio (262) Seaborgio (266) VB VIB VIIB VIIIB H Gas 5 6 7 8 2 Li Litia 8.941 Be Beril lio 9.012182 Lantanidi Gas nobili Tc Artificiali 13 14 Si 15 P Fosforo 30.973761 16 17 18 S CI Ar Argon 39.948 20 Ca Calcio 40.078 21 Sc 22 Ti 23 13 Ni 29 Cu Rame 63.546 10 Nota: il sotto gruppo dei numen 1-18 è stato adottato nel 1984 dalla International Union of Pure and Applied Chemistry [IUPAC). I nomi degli elementi 112-118 sono gli equivalenti latini di quei nomi. 18 VIIIA 2 K 1 - 2 He Elio 4.002002 Idrogeno 1.00794 HIA Metalli del blocco d Nonmetalli 2 K NON SOON 3 Mendelovio Nobelio (259) Laurenzio Cm Curio (247 NORSPON NOOCHON NOCHRON 18 Bi 18 13 Po 116 Uuh 117 118 Uus Uuo Darmetodtio 17 (271) Gadolinio 157.25 Disprosio 162.500 Te 18 18 72 Hf Afnio 178.49 NO DICION 2 IVB IB Germania Kri pton $3.799 2 69 NOCHRON

Composti

molecolari formati da molecole. ionici formati da ioni.

Molecole e composti molecolari

• una molecola è un gruppo definito e distinto di atomi legati assieme.
• una formula molecolare indica il numero di atomi di ciascun elemento presente in una molecola. esempi acqua ammoniaca H2O 2 NH3 3 metano CH4

La formula può indicare:

• 1 solo atomo: la formula coincide con il simbolo dell'elemento Es .: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
• Più atomi di un solo elemento: si indica con un pedice dopo il simbolo chimico. Es .: O2 (ossigeno), Sa (zolfo), P4 (fosforo), O3 (ozono) NB Alcuni elementi esistono in diverse forme ossigeno - ozono carbonio: diamante - grafite > più forme cristalline diverse ALLOTROPI o forme ALLOTROPICHE

O O La molecola O2 117º La molecola O3

Diamante

Fullerene (C60) (premio nobel per la chimica 1996) Grafite (0,10) nanotube (zig-zag) Nanotubi di carbonio

Le formule delle sostanze

Le sostanze elementari ed i composti sono rappresentati graficamente con simboli convenzionali: Le formule chimiche

FORMULA MINIMA

si ricava dall'analisi elementare della sostanza e indica il rapporto tra i più piccoli valori interi di atomi presenti in un composto CH C2H2 etino C&H, benzene H-CEC-H H H C C H-C c-H | C C H H

FORMULA MOLECOLARE

Indica il numero effettivo di atomi di ciascun elemento in un composto

FORMULA DI STRUTTURA

Mostra come sono legati fra loro gli atomi di una molecola