REAZIONI CHIMICHE

Trasformazioni materia

Trasformazioni chimiche (irreversibili)

Trasformazioni fisiche (reversibili)

È una trasformazione che non produce nuove sostanze

Es. se brucio della benzina ottengo anidride carbonica, dall’anidride carbonica non posso tornare alla benzina

È una trasformazione che produce nuove sostanze

(sostanze di partenza = reagenti; sostanze finali = prodotti)

Es. l’acqua in freezer diventa giaccio, poi messo al caldo il ghiaccio ritorna

acqua

Composti e elementi

SOSTANZE SEMPLICI

Una sostanza che non può essere ulteriormente scomposta si chiama elemento o sostanza semplice

Una sostanza che può essere scomposta in sostanze più semplici si chiama sostanza composta

SOSTANZE COMPOSTE

Un composto può essere scomposto fornendogli energia (calore, energia elettrica), es. l’acqua per elettrolisi

es. oro, ferro, ossigeno, rame, cioè tutti gli elementi che troviamo nella tavola periodica.

2H2O = 2H2 + O2

Composti e elementi

SOSTANZE COMPOSTE

Elettrolisi dell’acqua

H2O (liquido) + energia elettrica

IDROGENO (gas) + OSSIGENO (gas)

Idrogeno e ossigeno non possono essere ulteriormente scomposti quindi sono degli elementi

Composti e elementi

SOSTANZE SEMPLICI O ELEMENTI

L’ossigeno che respiriamo, il ferro, l’idrogeno, ecc. sono formati da atomi tutti uguali

Se sono ulteriormente scomposti rimangono ossigeno, ferro, idrogeno (atomico).

H2 idrogeno molecolare

Molecole

Molecola: è la parte più piccola di ogni sostanza che ne mantiene tutte le proprietà

SOSTANZE SEMPLICI o ELEMENTI SOSTANZE COMPOSTE

o COMPOSTI

Formate da molecole con atomi tutti

uguali

Formate da molecole con atomi di tipo

diverso

Molecole

Molecola: In natura esistono 92 elementi la cui combinazione origina tutte le sostanze esistenti

Ci sono delle regole nella formazione dei composti:

Solo certi atomi possono unirsi tra

loro

Gli atomi si combinano secondo

rapporti fissi

Es. nell’acqua (H2O) ossigeno e idrogeno si uniscono in rapporto 1 a 2. Invece nell’acqua ossigenata H2O2 ossigeno e idrogeno si uniscono in rapporto 2 a 2, cioè 1 a 1.Nell’ossigeno che respiriamo la molecola è sempre formata da due atomi di ossigeno uniti.

Simboli

I chimici rappresentano gli elementi chimici con dei simboli: simboli chimici

I simboli sono spesso formati dalla prima lettera (maiuscola) del nome latino dell’elemento. A volte c’è anche una seconda

lettera (minuscola)

O (ossigeno)

K (potassio)

Ca (calcio)

Na (sodio)

Formule

I chimici rappresentano le molecole con delle formule

La formula è costituita dai simboli degli atomi costituenti affiancato da un numero, scritto in basso a destra, che indica

il numero di atomi di quel tipo presenti nella molecola.

Molecola di CO2 (anidride carbonica)

ha 1 atomo di carbonio legato a 2 atomi di ossigeno

Legge di Lavoisier

In una reazione chimica le sostanze che reagiscono si chiamano reagenti, le sostanze che

si ottengono si chiamano prodotti.

Legge di Lavoisier: in ogni reazione chimica la somma delle masse dei reagenti e uguale a quella dei prodotti di

reazione.

Legge di Lavoisier: naturalmente 1,57 g di

solfuro di ferro contengono 1 g di ferro

e 0,57 g di zolfo.

Bilanciare una reazione

Bilanciare una reazione significa fare in modo che rispetti la legge di Lavoisier.

Esempio la combustione del metano:

CH4 + O2 = H2O + CO2

Come si vede la reazione scritta sopra non rispetta la legge di Lavoisier, perché, ad es., ci sono 4 atomi di idrogeno tra i

reagenti e 2 tra i prodotti.

Bilanciare una reazione

La reazione bilanciata è:

CH4 + 2O2 = 2H2O + CO2

+ = +

Ossidazioni

Una reazione che consuma ossigeno si dice di ossidazione

È una reazione che avviene frequentemente quando una sostanza è esposta all’aria (nell’aria è presente ossigeno).

Ad es. in presenza di aria e umidità si forma la ruggine del ferro, che è l’idrossido di ferro. Le alterazioni degli alimenti

sono delle ossidazioni.

Combustione

Una reazione di ossidazione che avviene velocemente e con produzione di molta energia (calore e luce) è la combustione

La combustione di sostanze di origine organica (idrocarburi, legna, carbone, paglia, ecc.) produce sempre anidride

carbonica, acqua e energia.

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

Es. combustione del propano

OSSIDI

Gli ossidi derivano dalla reazione di un metallo con l’ossigeno

Esempi

Ca + O CaO (ossido di calcio o calce viva)

Cu + O CuO (ossido di rame)

2Na + O Na2O (ossido di sodio)

quindi:

METALLO + OSSIGENO OSSIDO

IDROSSIDI (BASI)

Gli idrossidi derivano dalla reazione di un ossido con l’acqua

Esempi

CaO + H2O Ca(OH)2 (idrossido di calcio)

NaO + H2O 2NaOH (idrossido di sodio)

FeO + H2O Fe(OH)2 (idrossido di ferro)

quindi:

OSSIDO + ACQUA IDROSSIDO O BASE

ANIDRIDE

Le anidridi derivano dalla reazione di un non metallo con l’ossigeno

Esempi

C + O2 CO2 (anidride carbonica)

S + O2 SO2 (anidride solforosa)

2S + 3O2 2SO3 (anidride solforica)

quindi:

NON METALLO + OSSIGENO ANIDRIDE

ACIDI

Gli acidi derivano dalla reazione di un’anidride con l’acqua

Esempi

CO2 + H2O H2CO3 (acido carbonico)

SO2 + H2O H2SO3 (acido solforoso)

SO3 + H2O H2SO4 (acido solforico)

quindi:

ANIDRIDE + ACQUA ACIDO

pH

Per misurare la forza di un acido o di una base o per distinguere una base da un acido si usa il pH

Se il pH ha valori maggiori di 7, fino a 14, la sostanza è una base, se ha valori tra 0 e 7 ho un acido; se pH = 7 la sostanza

è neutra.

Quindi:0 <pH< 7 acidopH = 7 neutro7 <pH< 14 base

Misurare il pH

Per misurare il pH di una sostanza si usano degli strumenti detti pH-metri o della sostanze dette

indicatori.

Un indicatore semplice è la cartina tornasole (distingue solo se una sostanza è acida, colore rosso, neutra, il colore non

cambia, o basica, il colore diventa azzurro).

Un indicatore più preciso è l’indicatore universale, con il quale, in base al colore, si riesca a misurare anche il pH.

Sali (neutralizzazione)

Se faccio reagire un acido e una base si ottengono un sale e acqua (reazione di neutralizzazione).

Nella reazione di una soluzione di acido cloridrico (HCl) con una soluzione di idrossido di sodio (NaOH) si ottiene una

soluzione di acqua e sale da cucina con pH neutro, se i due componenti sono perfettamente bilanciati. I Sali hanno il

tipico gusto salato.

Sostanze organiche

Le sostanze organiche hanno la caratteristica di contenere atomi di carbonio.

Le sostanze organiche sono le sostanze con molecole a base di carbonio (eccetto il monossido di carbonio, l’anidride carbonica, l’acido carbonico e i carbonati)

Nelle molecole organiche si trovano anche atomi di ossigeno, idrogeno e, in minor

misura, azoto, zolfo, fosforo, ecc..

Gli atomi di carbonio riescono ad unirsi in catene più o meno lunghe e per questo

motivo hanno dimensioni più grandi delle inorganiche.

Reazioni esotermiche ed endotermiche

Reazioni:

esotermiche, se liberano energia

endotermiche, se assorbono energia

dall’ambiente (sensazione di freddo)

Respirazione cellulare,

combustioni, ecc..

Reazione della fotosintesi.

Reazioni esotermiche ed endotermiche

Attenzione a non confondere l’energia di attivazione di una reazione con il fatto che sia esotermica

La reazione di combustione è esotermica ma la si deve avviare con un fiammifero.

Il nitrato d’ammonio è un composto chimico (sale dell’ammoniaca con l’acido nitrico). La sua formula chimica è NH4NO3. Reagisce

endotermicamente con l’acqua, il che lo rende il componente attivo del «ghiaccio istantaneo», per uso medico o sportivo.