LICEO ARTISTICO IDONEITA’ ALLA CLASSE V CHIMICA - Primi Concetti - Chimica Inorganica - Chimica Organica - Biochimica - Stati Fisici della Materia - Reazioni Chimiche - I Metalli - Il Cristallo - Studio dei Materiali - I Leganti - Degrado dei Materiali PRIMI CONCETTI
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LICEO ARTISTICO
IDONEITA’ ALLA CLASSE V
CHIMICA
- Primi Concetti
- Chimica Inorganica
- Chimica Organica
- Biochimica
- Stati Fisici della Materia
- Reazioni Chimiche
- I Metalli
- Il Cristallo
- Studio dei Materiali
- I Leganti
- Degrado dei Materiali
PRIMI CONCETTI
La chimica è nata dall’esigenza di sapere la composizione e il comportamento delle
varie sostanze.
LA CHIMICA E LE ALTRE SCIENZE
La chimica è una scienza a stretto contatto con le altre, infatti usa la matematica come
strumento di descrizione, ed ha molti collegamenti con la fisica (studiano lo stesso
oggetto, la materia). Infatti la fisica studia il movimento e le sue cause, mentre la
chimica studia le sostanze e il loro comportamento. La fisica studia i fenomeni fisici
(che non comportano un cambiamento) mentre la chimica studia quelli
chimici(comportano un cambiamento di sostanza). Molte scienze si avvalgono della
chimica come la biologia, la medicina, la geologia, ma anche altre scienze come
l’archeologia.
MATERIA
La materia è tutto ciò che ci circonda, che occupa uno spazio e che ha una massa.
SOSTANZE
Una sostanza è una forma di materia avente caratteristiche specifiche, proprie di
quella sostanza. Sostanze sono lo zucchero, il sale, l’acqua ecc. Ci sono due tipi di
caratteristiche: fisiche e chimiche. Fisiche sono quelle che possono essere
determinate senza distruggere una sostanza (colore, sapore, durezza) mentre sono
chimiche quelle che alla fine modificano la sostanza in esame (capacità di bruciare,
composizione, reazione con acido).
ATOMI
La materia è costituita da particelle piccolissime, chiamate atomi.
LIVELLO MACROSCOPICO E LIVELLO MICROSCOPICO
Il livello microscopico è quello delle particelle piccolissime, dove è difficile lavorare
e abbiamo bisogno dell’uso di microscopi e apparecchiature molto potenti. Il livello
macroscopico è quello degli esperimenti e delle varie prove, è quello che usiamo in
laboratorio e con cui si lavora più facilmente.
ELEMENTI
Gli elementi sono quelle sostanze che quando vengono analizzate risultano costituite
da atomi dello stesso tipo (ferro, idrogeno). Gli elementi che troviamo in natura sono
circa 90, ma altri sono stati creati in laboratorio. Gli elementi vengono indicati con
dei simboli (composti da 1 o 2 lettere) con le prime lettere del nome in latino
(Au=oro).
Un elemento può essere definito anche come una sostanza costituita da atomi dello
stesso tipo.
UNITA’ DI MASSA ATOMICA
La massa atomica è la massa degli atomi. Atomi dello stesso elemento che
differiscono soltanto per la massa vengono chiamati isotopi. Però si è verificato un
problema cioè come esprimere la massa degl’atomi (perché se espressa in grammi o
chilogrammi sarebbero risultati numeri grandissimi) e questo è stato risolto
attribuendo massa 12 all’isotopo di carbonio-12. Di conseguenza una unità di massa
atomica (u.m.a.) è pari a 1/12 della massa di un atomo di carbonio-12. Le masse
atomiche espresse in u.m.a. vengono chiamate masse atomiche relative (perché
esprimono un confronto) mentre la masse atomiche espresse in chilogrammi sono
masse atomiche assolute.
1 u.m.a. = 1,6*10 alla -27 kg
COMPOSTI
I composti sono sostanze costituite da due o più elementi combinati insieme. Quasi
tutte le sostanze che conosciamo sono composti, infatti il numero di composti noti
oggi supera di gran lunga il milione. Ogni composto ha una composizione
caratteristica e quindi per conoscerla dobbiamo utilizzare delle t5ecniche di analisi
che ci danno 2 tipi di informazioni: qualitative (quali elementi lo costituiscono) e
quantitative (in quali proporzioni, che di solito vengono espresse in termini di
percentuali). I composti hanno caratteristiche completamente diverse da quelle degli
elementi che li costituiscono.
SISTEMI
Un sistema è un’insieme di varie sostanze ed è come le troviamo in natura. I sistemi
possono essere omogenei o eterogenei. Omogenei quando non troviamo delle
superfici di separazione tra una sostanza e l’altra , mentre eterogenei quando queste
superfici di separazione sono presenti, ben visibili e nette. I sistemi omogenei
prendono il nome di miscela, mentre quelli eterogenei prendono il nome di miscuglio.
MOLECOLE E FORMULE
Una molecola è un aggregato stabile di 2 o più atomi, legati l’uno all’altro. In chimica
i composti vengono rappresentati con delle formule, cioè una scrittura sintetica
costituita dai simboli di tutti gli elementi presenti nella molecola. Se sono presenti più
atomi dello stesso elemento, il numero di questi viene scritto in basso, a destra del
simbolo di tale elemento. Il numero prende il nome di indice stechiometrico. Queste
formule forniscono 2 tipi di informazioni:
1. quali elementi costituiscono la molecola (quindi anche il composto)
2. quanti atomi di ogni elemento sono presenti nella molecola del dato
composto
LE MOLECOLE DEGLI ELEMENTI:
Abbiamo molecole degli elementi quando due o più atomi dello stesso elemento si
uniscono fra loro dando origine a molecole costituite da atomi uguali (molecole
omonucleari).
MASSA MOLECOLARE
La massa molecolare è la massa di una molecola. Generalmente si esprime in u.m.a. e
allora viene chiamata massa molecolare relativa, mentre quando viene espressa in
chilogrammi si chiama massa molecolare assoluta. La massa molecolare è data dalla
somma delle masse di tutti gli atomi che costituiscono la molecola, quindi è molto
semplice da calcolare.
LE FORMULE DEI COMPOSTI IONICI
L’elettricità è una delle caratteristiche della materia. Atomi o raggruppamenti di
atomi possono assumere una o più cariche elettriche e, allora, vengono chiamati ioni.
I composti ionici sono solo delle sostanze costituite da ioni, ioni di segno opposto che
si attirano e restano uniti l’uno all’altro.
LA MOLE COME UNITA’ DI MISURA
La mole è una delle 7 unità fondamentali del sistema internazionale. La mole è l’unità
di misura della quantità di sostanza è il suo simbolo è mol. Una mole è una quantità
di sostanza che contiene un numero di entità elementari del tipo specificato uguale al
numero di atomi di carbonio-12 contenuti in esattamente 12 grammi di carbonio-12.
LA COSTANTE DI AVOGADRO:
Il numero di atomi di carbonio-12 contenuti in esattamente 12 grammi di carbonio-12
viene chiamato costante di Avogadro ed il suo valore è pari a 6,02*10 alla 23.
LA MASSA MOLARE
La massa molare di una data sostanza è la massa di una mole di quella sostanza. La
sua unità di misura è g*mol.
GLI ATOMI E PARTICELLE SUBATOMICHE
Già il filosofo e matematico Talete (VII sec. a.C.) aveva notato come una bacchetta di
ambra opportunamente strofinata, acquisisse la proprietà di attirare a se capelli o peli
di animali. L’impulso allo studio delle proprietà elettriche fu dato dalle ricerche di A.
Volta (1745-1827), di W. Nicholson (1753-1815) e da A. Carlisle (1768-1840).
Volta, con l’invenzione della pila, dimostrò che è possibile produrre corrente
elettrica attraverso reazioni chimiche e secondo Nicholson e Carlisle era possibile
anche il processo inverso.
Immersero in una soluzione diluita di acido solforico due lamine sottili di platino
(elettrodi) collegati con una batteria a pile. Il risultato che osservò fu che:
• l’elettrodo collegato con il polo negativo prese il nome catodo
• quello collegato al polo positivo prese il nome anodo
Il passaggio di corrente permise la formazione di due gas:
• ossigeno all’anodo
• idrogeno al catodo
e a questo fenomeno venne assegnato il nome di elettrolisi (decomposizione
elettronica).
In questo modo Davy individuò sei nuovi elementi: potassio, sodio, calcio, stronzio,
bario, magnesio. Per poter spiegare la conducibilità dei corpi si arrivò a ipotizzare la
presenza di cariche elettriche mobili e la presenza di particelle cariche
elettricamente che componessero l’atomo.
PROPRIETÀ DELLA CARICA ELETTRICA
Un corpo è elettricamente carico quando, sottoposto a strofinamento, acquista la
proprietà di attirare altri corpi di piccole dimensioni. Esistono due tipi di carica
elettrica, denominati convenzionalmente negativa e positiva. Cariche di segno
uguale si respingono, mentre cariche di segno opposto si attraggono. Le particelle
cariche vengono dette ioni.
L’intensità della forza F di attrazione o di repulsione tra due cariche elettriche è
direttamente proporzionale al prodotto dei loro valori e inversamente proporzionali al
quadrato del valore della loro distanza (legge di Coloumb). Esiste poi una costante
che rappresenta la materia che divide le cariche. Le cariche elettriche possono
passare da un corpo a un altro. Un corpo è elettricamente neutro quando possiede
un medesimo numero di cariche positive e di cariche negative.
PARTICELLE SUBATOMICHE
Stoney fu il primo scienziato che cercò di estendere all’atomo le conoscenze sulla
natura elettrica della materia e ipotizzò la presenza di una particella elementare
negativa, l’elettrone. Successivamente il fisico Thomson provo sperimentalmente
l’esistenza dell’elettrone (1897).
Il fisico inglese Crookes inventò un dispositivo (tubo di Crookes) che permise lo
studio del comportamento dei gas rarefatti sottoposti a passaggio di una corrente
elettrica. Notò che applicando una forte differenza di potenziale tra gli elettrodi del
tubo e riducendo la pressione del gas in esso contenuto a 0,001 atm., si verificava
l’emissione di raggi luminosi di colore caratteristico a seconda del tipo di gas che
vennero nominati raggi catodici. Grazie alle ricerche di successivi scienziati tra cui
Thomson si arrivò alle seguenti
CONCLUSIONI
• l’emissione di raggi catodici è una proprietà della materia.
• i raggi catodici hanno traiettoria rettilinea
• la traiettoria dei raggi catodici può essere modificata dall’azione di un campo
magnetico o elettrico
• i raggi catodici hanno una natura corpuscolare
• i raggi catodici provocavano reazioni chimiche simili a quelle prodotte dalla
luce
• i raggi catodici sono costituiti da particelle fondamentali dotate di carica
negativa presenti negli atomi di tutti gli elementi
Il fisico statunitense Millikan trovò il valore della carica dell’elettrone pari a
1,6022·10-19 C. La carica dell’elettrone risultava essere la più piccola fino ad allora
determinata e venne considerata carica elettrica elementare. Le si attribuì il valore
unitario -1.
L’elettrone è quindi una particella subatomica caratterizzata da carica elettrica
negativa unitaria e da massa trascurabile pari a 1/1836 uma.
PROTONI
Nel 1914 attraverso il tubo di Crookes opportunamente modificato, Goldstein provò
l’esistenza dei protoni trovando dei raggi che si muovevano dall’anodo verso il
catodo. Questi furono denominati raggi anodici o canale.
La masse dei protoni variava però a seconda del tipo di gas presente nel tubo.
Il protone è una particella subatomica caratterizzata da carica elettrica unitaria
positiva e da massa pari a 1 uma.
IL NEUTRONE
Si osservò che la massa di un atomo era maggiore di quello che si sarebbe ottenuto
sommando la massa degli elettroni e dei protoni e che atomi di un medesimo
elemento potevano presentare valori di massa differenti e si ipotizzò la presenza di
una terza particella.
Nel 1932 Chadwick bombardò con particelle α, emesse da una sorgente radioattiva,
una sottile lamina di berillio e registrò un’emissione di particelle prive di carica, i
neutroni, aventi m pari 1 uma
MODELLI ATOMICI
Thomson L’atomo è rappresentabile come una sfera carica di elettricità positiva
nel cui interno sono immersi gli elettroni.
Spiegò gli ioni positivi come atomi che avevano perduto elettroni, mentre gli ioni
negativi come atomi che aveva acquisito elettroni.
Rutherford: allievo di Thomson pensò di applicare il fenomeno della radioattività
naturale affermando che alcuni elementi quali uranio, radio e polonio,
manifestavano la proprietà di emettere spontaneamente radiazioni:
• Raggi α : presentano carica positiva doppia rispetto a quella dell’elettrone e
una massa di circa 7000 volte maggiore.
• Raggi β :sono costituiti da elettroni e hanno una capacità di penetrazione
maggiore dei raggi α.
• Raggi γ : sono radiazioni elettromagnetiche prive di carica, dotata di
elevatissima capacità di penetrazione. Il loro movimento non è influenzato
dalla presenza di un campo elettrico.
Attraverso l’utilizzo dei raggi α, Rutherford concluse che nell’atomo dovesse
esistere un nucleo dotato di carica elettrica positiva in cui si concentrava quasi tutta
la massa dell’atomo. Gli elettroni si trovavano in uno spazio circostante il nucleo in
una zona supposta circolare. Lo spazio racchiuso dell’atomo era prevalentemente
vuoto. La forza centrifuga generata dal moto di rotazione degli elettroni, avrebbe
bilanciato la forza di attrazione elettrostatica esercitata su di essi, caricati
negativamente, dal nucleo, caricato positivamente.
Però questo modello atomico non teneva conto del fatto che l’elettrone, ruotando
intorno al nucleo, irradia continuamente energia e, pertanto, la sua orbita avrebbe
dovuto restringersi fino alla caduta dell’elettrone sul nucleo stesso.
Nel 1912-1913 il fisico Bohr rielaborò il modello di Rutherford secondo il postulato
per cui: un elettrone, finché ruota nella sua orbita, non perde energia per
irradiazione ed introdusse il concetto di quantizzazione di energia.
Nel 1900 il fisico tedesco Planck aveva dimostrato che l’energia va pensata come
formata da unità minime fondamentali, denominati quanti.
In conclusione un atomo è costituito da due sottostrutture fondamentali: il nucleo
con neutroni e protoni e gli elettroni che orbitano intorno ad esso. In esso il numero
di elettroni e protoni è uguale, infatti l’atomo è elettricamente neutro. Le particelle
presenti nel nucleo sono formate da particelle più piccole, i quark.
Il numero atomico è il numero dei protoni presenti nel nucleo di un atomo.
Mentre il numero di massa è formato dalla somma dei protoni e dei neutroni
presenti in un atomo. Corrisponde approssimativamente alla massa atomica
dell’elemento. atomi rappresentati con le caratteristiche del nucleo vengono detti
nuclidi. L’idrogeno non presenta neutroni, gli isotopi sono atomi di un medesimo
elemento che possiedono lo stesso numero di elettroni e di protoni, ma un
numero differente di neutroni nel nucleo, per cui sono caratterizzati dal medesimo
numero atomico ma da un differente numero di massa. Gli isotopi principali sono:
• il carbonio-12, carbonio-13 e il carbonio-14
• idrogeno-1 p prozio, idrogeno-2 o deuterio, idrogeno-3 o trizio
CHIMICA INORGANICA
La chimica inorganica è la branca della chimica che tratta delle proprietà e del
comportamento di tutti gli elementi e dei loro composti con l'eccezione dei composti
del carbonio (tranne pochi). La maggior parte dei composti del carbonio sono oggetto
di studio della chimica organica.
La chimica inorganica ha le sue radici storiche nello studio dei minerali naturali e di
altre sostanze non viventi. L'estrazione e il riconoscimento degli elementi chimici dai
loro minerali ha portato di conseguenza allo studio del loro comportamento chimico
caratteristico e alla scoperta di nuovi composti inorganici. La larga maggioranza delle
sostanze oggi note non è di origine naturale, ma è il prodotto di sintesi di laboratorio.
La chimica inorganica moderna è un vasto campo con numerose suddivisioni che si
sovrappongono alla chimica organica, alla biochimica, alla chimica fisica, alla
metallurgia, alla mineralogia, alla fisica dello stato solido e alla teoria atomica e
molecolare.
Composti organici e inorganici
La distinzione delle sostanze chimiche in organiche e inorganiche si fondava sull'idea
che i composti "organici" del carbonio potessero essere prodotti solo dagli organismi
viventi. L'infondatezza di questo concetto venne dimostrata nel 1828, quando il
chimico tedesco Friedrich Woehler trasformò il cianato di ammonio in urea. Fu
questa la prima trasformazione di una sostanza inorganica naturale in un prodotto
organico e naturale del metabolismo di numerosi organismi. Nonostante ciò la
divisione fra chimica organica e inorganica viene usata tuttora.
I composti inorganici danno luogo a molti tipi di legami chimici che non hanno
riscontro nella chimica delle sostanze organiche. Il carbonio forma infatti solo legami
covalenti, utilizzando i suoi quattro elettroni di valenza. Ciò dà origine ad un limitato
insieme di legami singoli e multipli che uniscono gli atomi di carbonio tra di loro e
con l'idrogeno, l'ossigeno, l'azoto e pochi altri elementi. Il chimico che ha familiarità
con i tipi fondamentali di legame è perciò in grado di trattare in modo razionale i
composti inorganici dei quali ne sono noti diversi milioni. La maggiore varietà di
legami che si riscontra tra le sostanze inorganiche deriva dalla varietà delle
combinazioni possibili tra gli oltre 100 elementi. Oltre al particolare legame formato
dai metalli e dalle leghe, che rende possibile la conduzione dell'elettricità, e al legame
ionico presente nei sali inorganici, molti elementi possono formare legami covalenti
di tipo leggermente diverso da quello del carbonio. Ad esempio, in una famiglia di
composti dei metalli di transizione coppie di atomi del metallo sono legate da legami
di quadrupolo.
Nella chimica inorganica moderna esistono molte aree di ricerca, e ciascun elemento
chimico è oggetto di indagini specifiche. La ricerca si divide in tre direzioni
fondamentali: chimica dei non-metalli, chimica dello stato solido e chimica dei
metalli di transizione.
Chimica dei non metalli
Fino ad epoca recente si riteneva che i gas nobili fossero completamente inerti, cioè
non reagissero chimicamente. Il primo composto vero e proprio di un gas nobile è
stato scoperto da Neil Bartlett nel 1962. A partire da quel momento si è avuto uno
sviluppo delle ricerche in tale campo ed oggi si conoscono un numero relativamente
elevato di composti del kripton, dello xenon e del radon. Questi composti sono già
stati impiegati per la sintesi e l'analisi.
Il fluoro è un elemento reattivo e pericoloso. Diversi composti del fluoro (ad es., il
Teflon e il Freon) presentano caratteristiche eccezionali sia di non reattività che di
straordinaria reattività (dando luogo a derivati con l'ossigeno, il cloro e il bromo).
Entrambi i tipi di materiali sono usati largamente per rivestimenti resistenti alla
corrosione o come ossidanti di combustibili altamente energetici.
I composti del silicio costituiscono la base del mondo minerale. Circa il 95% dei
minerali della crosta terrestre contiene silicio: pertanto la chimica di questo elemento
presenta un grande interesse, e così pure lo sviluppo di nuovi materiali ceramici.
Anche i composti organici del silicio sono importanti; fra questi sono ben noti i
siliconi.
Il boro è l'unico non-metallo che ha più orbitali disponibili per i legami che elettroni
di valenza. Ciò gli permette di formare legami carenti di elettroni con se stesso e con
certi altri elementi, dando luogo così a sostanze molecolari e covalenti, che per
decenni hanno costituito un enigma per i chimici. La chimica del boro è così atipica
che è paragonabile solo a quella del carbonio.
Chimica dello stato solido
La rivoluzione avvenuta nel campo dell'elettronica grazie all'introduzione dei
materiali a stato solido è la conseguenza diretta del perfezionamento delle tecniche
chimiche per produrre germanio e silicio estremamente puri e per introdurre in essi
altri elementi, al livello di tracce, che ne modificano le proprietà elettriche. La
chimica e la fisica del silicio e del germanio sono importanti per la sintesi di nuovi
semiconduttori. La chimica inorganica partecipa anche alle attuali ricerche sui
superconduttori ad alta temperatura (v. superconduttività).
La sintesi di nuovi solidi ceramici con particolari proprietà sta acquistando una
crescente importanza. Fra questi figurano nuovi tipi di vetro, con speciali
caratteristiche di trasmittanza e di assorbanza, materiali dalle elevate caratteristiche
meccaniche e nuove sostanze solide con proprietà elettromagnetiche utili per i
dispositivi elettronici a stato solido e per le memorie degli elaboratori.
Chimica dei metalli di transizione
Gli elementi di transizione formano una classe importante di sostanze utili ed
interessanti, chiamate composti di coordinazione. Si tratta di composti costituiti da
uno o più atomi di un metallo, a loro volta circondati da un gruppo di molecole che
mettono a disposizione coppie di elettroni, dette leganti. Le proprietà chimiche e
fisiche dell'intero complesso sono profondamente influenzate dalla natura, dalla
struttura e dalla orientazione spaziale dei leganti attorno al metallo. La teoria del
campo dei leganti è la teoria generale che viene attualmente elaborata per spiegare in
dettaglio le proprietà chimiche, strutturali, magnetiche ed elettroniche dei composti di
coordinazione. I settori della ricerca mostrano grande interesse per la sintesi di nuovi
composti dei metalli di transizione e per ulteriori progressi nella teoria del campo dei
leganti.
Benché i catalizzatori siano impiegati in ogni branca della chimica in innumerevoli
modi, il loro meccanismo di funzionamento non è stato ancora ben compreso. Molti
dei catalizzatori sono composti dei metalli di transizione; la possibilità di penetrare
nel segreto del loro meccanismo di azione è quindi probabilmente affidata al
raggiungimento di una maggiore comprensione dell'interazione metallo-legante.
Una stimolante nuova area di ricerca della chimica inorganica è quella che mira alla
comprensione del ruolo dei metalli di transizione nei catalizzatori biochimici, cioè
negli enzimi. Questi sono delle molecole organiche di elevata complessità che
controllano la chimica delle cellule degli esseri viventi. In molti casi il sito catalitico
attivo di un enzima è il punto in cui alla molecola è legato un metallo di transizione,
come ferro, molibdeno o zinco.
CHIMICA ORGANICA
Gli Idrocarburi Aromatici
Composti aromatici – benzene e altri composti che hanno propruetà chimica simili a
quelle del benzene.
Benzene – formula: C6H6 – molecola
planare. È una catena di atomi di
carbonio chiusa ad anello esagonale
(v.figura). Molto stabile.
I legami doppi (lunghi 1,34) dovrebbero
essere meno lunghi di quelli singoli (che
sono lunghi 1,54). I realtà hanno tutti la
stessa lunghezza (1,39), si sono stabilizzati ad un valore intermedio.
Concetto di risonanza: si ha risonanza ogni volta che è possibile scrivere 2 o più
strutture equivalenti per uno stesso composto. La struttura vera del composto è
qualcosa di intermedio fra le due strutture, ed è definito ibrido di risonanza.
Legame ad elettroni delocalizzati – su ogni atomo di carbonio rimane un orbitale
che non ha preso parte all’ibridazione e questi orbitali sono perpendicolari al piano su
cui giace la molecola. La sovrapposizione fra gli orbitali P non ibridati porta alla
formazione di 2 nubi elettroniche a forma di anello, sopra e sotto il piano della
molecola.
Le reazioni del benzene – l’anello del benzene è stabile, quindi tende a rimanere
inalterato nel corso delle reazioni chimiche. Quindi il benzene non dà facilmente
reazioni di addizione, perché queste potrebbero modificare la struttura stabile
dell’anello. Dà invece reazioni di sostituizione, come uno o più atomi di H sotituiti da
altri atomi o gruppi di atomi.
I composti del benzene sono chiamati composti acrilici.
Se solo un atomo di H viene sostituito da un atomo di alogeno:
• Cl ! clorobenzene
• Br ! bromobenzene
• I ! iodobenzene
Se due atomi di H vengono sostituiti da due atomi di alogeno:
i 2 sostituenti su atomi di
carbonio consecutivi
i 2 sostituenti sono separati
da 1 atomo di C non
sostituito
i 2 sostituenti si trovano
su atomi di C opposti
Se ci sono tre o più sostituenti, è necessario
numerare gli atomi di carbonio dell’anello ed
utilizzarli per indicare la posizioni dei sostituenti.
Composti aromatici ad anelli condensati – due anelli si
dicono condensati se hanno in comune due atomi di
carbonio. Esistono composti in cui 2 o più anelli benzenici
si trovano condensati.
Anche questi composti sono aromatici perché presentano le nuvole di elettroni π
delocalizzati sopra e sotto il piano della molecola. Esempio in figura: naftalene, la
comune naftalina, che viene usata come tarmicida.
Alcoli – composti caratterizzati dalla presenza di un gruppo
funzionale OH. Il loro nome si ottiene dal nome degli alcani con
lo stesso numero di atomi di carbonio e sostituendo la desinenza
–o con la desinenza –olo. È necessario indicare la posizione del
gruppo OH.
Esempio in figura: metanolo, di formula CH3OH.
Si classificano in:
• alcol primario – se l’atomo di C in cui si trova il gruppo OH
è legato ad un solo atomo di C.
• alcol secondario - se l’atomo di C in cui si trova il gruppo OH
è legato ad altri 2 atomi di C.
• alcol terziario - se l’atomo di C in cui si trova il gruppo
OH
è legato a 3 atomi di C.
Proprietà degli alcoli: sono determinate dalla presenza del gruppo funzionale OH.
• punti di fusione ed ebollizione più elevati di quelli degli idrocarburi con stessa
massa molecolare.
• gli alcoli più leggeri sono liquidi a temperatura ambiente, mentre quelli con
catene più lunghe (con più di 13-14 atomi di carbonio) sono allo stato solido.
• con meno di 5 atomi di carbonio sono solubili in acqua, se ne hanno più di 5
sono insolubili.
Preparazione degli alcoli – gli alcoli hanno grande importanza nell’industira perché
vengono utilizzati come mateiali di partenza per la produzione di molti composti
organici. Si preparano principalmente attraverso questi 2 processi:
• addizione di H2O agli alcheni (idratazione degli alcheni) – questo metodo
viene impiegato soprattutto per preparare alcoli contenenti fino a 5 atomi di C.
• fermentazione degli zuccheri – viene usata per produrre alcol etilico, il più
importante degli alcoli dal punto di vista industriale. Si fanno fermentare
materiali contenenti zuccheri e si ottiene l’alcol etilico, e nella reazione si
sviluppa anche CO2.
Reazioni degli alcoli - gli alcoli sono molto più reattivi degli alcani, qusto perché
contengono il gruppo OH, cioè un gruppo che presenta polarità nel legame. Nelle
reazioni degli alcoli si può verificare la rottura del legame fra l’atomo di C e il
gruppo OH, oppure la rottura del legame fra l’atomo di H e l’atomo di O nel gruppo
OH. Le più importanti reazioni degli alcoli sono:
• Reazione con gli acidi alogenidrici (HCl, HBr, HI) – il gruppo OH viene
sostituito dall’atomo di alogeno dell’acido, ottenendo un alogenuro alchilico, +
una molecola di H2O.
• Disidratazione – avviene in presenza di acido solforico. Dall’alcol si separa
una molecola di H2O e si forma un alchene.
• Ossidazione – se è un alcol con un agente ossidante è possibile ottenere
composti nel quali l’atomo di C a cui era legato il gruppo OH ha un numero di
ossidazione maggiore che negli alcoli.
o Dagli alcoli primari ! si ottengono le aldeidi.
o Dagli alcoli secondari ! si ottengono i chetoni.
o Alcoli terziari ! non possono essere ossidati.
Caratteristiche di alcuni alcoli
• Metanolo – liquido, di sapore gradevole, ma fortemente velenoso: può
provocare cecità e morte. Formula: CH3OH, Vedi figura.
• Etanolo – importante per l’industria: utilizzato come solvente per lacche,
vernici e profumi, o come materia per la sintetizzare molti composti organici.
Viene anche impiegato come disinfettante.
• Alcol etilico – l’unico alcol tollerato dall’organismo umano, tutti gli altri alcoli
sono velenosi. Assunto in quantità eccessiva provoca effeti dannosi anche
molto gravi. Presente in tutte le bevande alcoliche in concentrazioni variabili.
Le caratteristiche delle varie bevande alcoliche dipendono dal materiale di
partenza che viene utilizzato per la fermentazione e dal procedimento seguito
per la preparazione.
• Alcol puro – incolore, ma visto che sull’alcol per la produzione di liquori ci
sono tasse molto più elevate che sull’alcol destinato ad altri scopi, l’alcol puro
viene denaturato: vengono aggiunte piccole quantità di sostanze che lo
colorano, difficli da allontanare.
Polialcoli – sono alcoli che contengono più di un gruppo OH nella stessa molecola.
• Se i gruppi OH sono 2 ! dioli
• Se i gruppi OH sono 3 ! trioli, ad esempio la glicerina, dalla quale si
ricavano oli e grassi. La glicerina è largamente impiegata nell’industria
farmaceutica, in quella farmaceutica e nella fabbricazione di esplosivi
(nitroglicerina).
Eteri – sono composti nei quali due catene idrocarburiche sono untite ad un atomo di
O. indicando con R le catene idrocarburiche alifatiche, la formula generale degli eteri
è R – O – R’. Le due catene idrocarburiche R ed R’ possono essere indifferentemente
uguali o diverse.il nome degli eteri deve specificare quali sono queste 2 catene (es.
etere dietilico, etere metiletilico).
I punti di fusione e di ebollizione hanno valori vicini a quelli degli alcani aventi
massa molecolare simile.
Sono solubili in H2O, soprattutto quelli con bassa massa molecolare. Vengono
utilizzati industrialemnte come solventi, il più importante è l’etere dietilico. È molto
infiammabile ed è impiegato in industria come solvente e in medicina come
anestetico.
Acidi carbossilici – il gruppo C = O viene chiamato carbonile, e i composti che lo
contengono vengono chiamati composti carbonilici. I composti carbonilici sono 2: le
aldeidi e i chetoni.
Aldeidi - contengono il gruppo aldeidico ed hanno la formula
generale !
Il nome IUPAC si forma da quello degli alcani con lo stesso numero di atomi di C e
sostiendo alla desinenza –o la desinenza –ale. Esempio in figura:
Metanale (formaldeide, utilizzata come materiale di partenza per la
fabbricazione di altri composti organici e di alcune materie
plastiche. In soluzione acquosa viene usata per conservare pezzi anatomici).
Le aldeidi si possono preparare in vari modi, il più diffuso è l’ossidazione degli alcoli
primari.
Chetoni – hanno formula generale (figura).
Il loro nome IUPAC si forma da quello degli alcani aventi lo stesso numero dei atomi
di C e sostituendo la desinenza –o con la desinenza –one.
Il più noto dei chetoni è l’acetone, un ottimo solvente per composti organici, vernici e
lacche.
Caratteristiche generali degli acidi carbossilici – gli acidi carbossilici sono
composti che contengono come gruppo funzionale il gruppo carbossilico, COOH. La
loro formula generale è (figura). Il loro nome IUPAC si ottiene dagli alcani con lo
stesso numero di atomi di C sostituendo alla desinenza –o la desinenza –oioco, e
premettendo il termine “acido”. Gli acidi carbossilici vengono chiamati “acidi”
perché in soluzione acquosa le loro molecole possono dissociarsi liberando ioni . Si
dissociano solo in parte perché sono tutti acidi deboli. La loro formula generica di
dissociazione è
Alcuni esempi di acidi carbossilici:
• Acido formico – formula: HCOOH, scoperto dalle formiche. È il responsabile
dell’azione irritante delle punture di molti insetti ed alcune piante (es., ortica).
• Acido acetico – formula: , isolato per la prima volta
dall’aceto. L’aceto viene prodotto dal vino e da altre bevande alcoliche con
basso contenuto di alcol (quindi non dai liquori) per fermentazione. La
fermentazione è provocata da speciali batteri che producono enzimi capaci di
favorire l’ossidazione dell’alcol etilico ad acido acetico. Questo procedimento
non è conveniente se applicato su scala industriale, in industria l’acido acetico
viene preparato per ossidazione dell’acetaldeide, o anche di idrocarburi.
• Acido butirrico – formula: , forma con la
glicerina un estere che è uno dei principali componenti del burro. Quando il
burro irrancidisce avviene il processo inverso all’esterificazione: si formano
molecole libere di acido butirrico, che danno l’odore sgradevole al burro
rancido.
• Acido ossalico – formula: , presente in molte
piante, è velenoso.
Acidi grassi – sono quegli acidi carbossilici che hanno una catena idrocarburica
lineare e che contengono un numero pari di atomi di C, a partire da quello con 4
atomi di C, l’acido butirrico.
Gli acidi grassi si dividono in :
• Acidi saturi – di cui i più importanti sono:
14 carboni: Acido miristico 16 carboni: Acido
palmitico
18 carboni: Acido
stearico
• Acidi insaturi – di cui i più importanti sono:
− Acido oleico.
− Acido lineoleico.
− Acido lineolenico.
I grassi vengono spesso chiamati trigliceridi perché provengono dalla reazione di
una molecola di glicerina con 3 molecole di acidi grassi (le tre molecole possono
essere tutte di uno stesso acido grasso, o anche di acidi grassi diversi).
I saponi – sono fabbricati trattando i grassi con idrossido di sodio o idrossido di
potassio. Da questa reazione si ottengono glicerina e una miscela di sali di sodio (o di
potassio) degli acidi grassi che costituivano in grasso di partenza, questa miscela è il
sapone.
Le Ammine – sono composti organici nei quali uno o più gruppi alchilici sono legati
ad un atomo di azoto. Si possono considerare derivati dell’ammoniaca per
sostituzione di 1 o + atomi di idrogeno con gruppi alchilici. Si distinguono in:
BIOCHIMICA
Carboidrati – composti che contengono carbonio, idrogeno e ossigeno. Le molecole
di alcuni carboidrati possono essere scomposte in molecole di carboidrati più
semplici, questi carboidrati sono chiamati monosaccaridi. Le molecole di altri
carboidrati sono invece costituite da da più molecole di monosaccaridi unite: si
chiamano disaccaridi se contengono 2 unità di monosaccaridi, o polisaccaridi se
contengono molte unità di monosaccaridi.
Monosaccaridi – se è presente 1 gruppo aldeidico il monosaccaride è chiamato
aldoso, se è presente un gruppo chetonico il monosaccaride viene chiamato chetoso. I
monosaccaridi sono classificati in base al numero di carboni presenti nella loro
molecola:
• 3 atomi di carbonio ! trioso
• 4 atomi di carbonio ! tetroso
• 5 atomi di carbonio ! pentoso
• 6 atomi di carbonio ! esoso
Se l’atomo di azoto è
legato ad un solo gruppo
alchilico:
Se l’atomo di azoto è
legato a 2 gruppi alchilici:
Se l’atomo di azoto è
legato a 3 gruppi alchilici:
Sono solubili in acqua, insolubili in alcol etilico e in etere.
Esempi:
Struttura ciclica dei monosaccaridi – prendendo ad esempio il glucosio, si può
risalire al modo in cui si origina la forma ciclica dei monosaccaridi.
La molecola contiene 5 gruppi funzionali OH e un gruppo aldeidico. Al suo interno
avviene una reazione fra il gruppo aldeidico e uno dei gruppi alcolici, di
conseguenza la molecola si ripiega su se stessa e forma un anello. Con la chiusura
dell’anello si originano due forme cicliche con configurazione diversa, che vengono
indicate con α e β.
Disaccaridi – sono carboidrati costituiti da due molecole di monosaccaridi. Per
idrolisi si scindono nei due monosaccaridi costituenti. Le due molecole di
monosaccaridi sono unite da un atomo di ossigeno (legame glucosidico).
Esempi di disaccaridi:
• Saccarosio – è il più importante dei disaccaridi. La sua formula bruta è
C12H22O11. E’ costituito da una molecola di glucosio e da una molecola di
fruttosio, unite da un legame glucosidico.
• Mortosio – ha sempre formula bruta C12H22O11, si forma durante la
fermentazione dell’amido ad alcol etilico (come urante la fabbricazione della
birra).
• Lattosio – si trova nel latte dei mammiferi ed è fondamentale per il nutrimento
dei neonati e dei cuccioli.
Polisaccaridi – composti formati da molte unità di monosaccaridi, tenute insieme da
legami glucosidici.
Esempi di polisaccaridi:
• Cellulosa – contiene alcune centinaia di molecole di glucosio, uniti insieme da
legami β-glucosidici, la massa molecolare è elevata. Le unità di glucosio
formano lunghe catene. A loro volta, queste catene rimangono unite fra loro,
l’una accanto all’altra, grazie ai legami ad idrogeno che si stabiliscono fra i
numerosi gruppi OH fra esse presenti. La cellulosa è il materiale di sostegno
delle piante e il principale costituente del legno. Le fibre tessili di origine
vegetale sono costituite da cellulosa, che viene utilizzata per fabbricare la carta,
alcune fibre artificiali (come il rayan), materiali artificiali (cellophane e
cellulode) ed esplosivi.
• Amido – principale materiale di riserva delle piante. (materiale di
riserva=sostanza che viene accumulata in certe parti dell’organismo per essere
utilizzata quando necessario). Si trova in notevoli quantità nei cereali e nelle
patate. L’amido contiene il 20% di amilosio /che è solubile in acqua) e l’80%
di amilopectina (insolubile in acqua). Entrambi sono costituiti da unità di
glucosio, ma le loro molecole hanno struttura e massa diverse.
• Glicogeno – molecole di riserve per gli animali, le catene che lo costituiscono
sono più corte di quelle dell’amilopectina e la struttura della molecola è molto
più ramificata.
• Chitina – rivestimento protettivo esterno dei molluschi e degli insetti.
Carboidrati e organismi animali – le piante sono in grado di sintetizzare i
carboidrati mediante la fotosintesi, mentre gli animali non ne sono capaci, devono
introdurre attraverso l’alimentazione i carboidrati necessari all’organismo. Le
molecole di monosaccaride sono piccole, quindi vengono assorbite attraverso la
parete intestinale e portate dal sangue al fegato e agli altri organi. Subiscono poi una
serie di trasformazioni (paragonabili ad un processo di combustione: i prodotti finali
sono anidride carbonica e acqua). Se con l’alimentazione viene introdotta una
quantità eccessiva di carboidrati, quelli in eccesso vengono utilizzati per la
produzione di glicogeno, che rimane nell’organismo come materiale di riserva e si
accumula soprattutto nel fegato e nei muscoli. Il glucosio e il fruttosio sono gli unici
carboidrati che possono essere utilizzati direttamente dall’organismo, senza dover
subire i processi della digestione.
I lipidi – “lipidi” è un termine generico che comprende diverse classi di composti,
tutti insolubili in acqua e solubili in composti organici poco polari o non polari, come
l’etere e il cloroformio.
I grassi – sono presenti in organismi vegetali ed animali. Ogni specie ha i suoi grassi
caratteristici, cioè contiene preferibilmente alcuni grassi piuttosto che altri. Negli
organismi animali i grassi si trovano nel tessuto adiposo, intorno ai muscoli e agli
organi. Hanno diverse funzioni:
• Fonte energetica: da 1 grammo di grasso si possoon ottenere 38Kj. Tutte le
cellule sono in grado di utilizzare i grassi come fonte energetica, eccetto
quelle del cervello, che possono utilizzare solo il glucosio.
• Materiale di riserva: l’organismo le usa in caso di necessità.
• Come isolante termico: lo stato di grasso sottocutaneo protegge il corpo da
bruche variazioni termiche, e dal freddo eccessivo (es. orso bianco).
• Permettono l’assorbimento da parte dell’organismo di vitamine (come
la A e la D): i grassi di origine animale contengono solo acidi grassi insaturi
e sono liquidi a temperatura ambiente.
I fosfolipidi – derivati della glicerina, nella loro molecola al posto di 1 degli acidi
grassi si trova un gruppo fosforico unito ad un’altra catena. Insieme alle proteine
costituiscono le membrane cellulari, di cui garantiscono la semipermeabilità e
l’elasticità.
Gli steroidi – hanno un ruolo importante nell’organismo: infatti molte vitamine ed
ormoni sono steroidi.
Le proteine – sono i principali costituenti della materia vivente. Negli animali
esercitano la funzione di materiale strutturale, perché costituiscono fino all’80-90%
dei tessuti. Sono polimeri costituiti da numerose unità di amminoacdi legate insieme.
Gli amminoacidi – quelli naturali che entrano nella costituzione delle proteine sono
23. Sono composti contenenti un gruppo funzionale carbossilico COOH e un gruppo
funzionale amminico, NH2 legati alla stessa catena idrocarburica. A temperatura
ambiente sono slidi cristallini di colore bianco. Hanno temperature di fusione elevate,
quando fondono si decompongono. Sono solubili in acqua e insolubili nei solventi
apolari, come l’etere e il benzene, perché gli amminoacidi sono ioni dipolari, hanno 2
cariche opposte: positiva sul sul gruppo amminico, negativa sul gruppo carbossilico.
Peptidi – composti che si ottengono dall’unione di 2 o + amminoacidi. Il legame
ammidico che si forma fra amminoacidi viene chiamato peptidico.hanno nomi
diversi, a seconda del numero di molecole di amminoacidi che li costituiscono:
• 2 molecole di amminoacidi ! dipeptidi
• 3 molecole di amminoacidi ! tripeptici
• molte molecole di amminoacidi ! polipeptidi.
Quando la massa molecolare di un polipeptide supera le 10.000 u.m.a. si parla di
proteine.
Esempi:
Proteine – vengono classificate in 2 gradi categorie:
• Proteine fibrose – le molecole di queste proteine sono formate da lunghe
catene di amminoacidi, che tendono a disporsi le une accanto le altre. Fra una
catena e l’altra si formano poi legami a idrogeno. In alcune di esse, un fascio di
catene si avvolge intorno ad un asse nel senso della lunghezza della catena,
formando così un’elica. Sono insolubili in acqua. Hanno funzione soprattutto
struttrale. Es. cheratina, collagene, miosina.
• Proteine globulari – in queste proteine le Catene peptidiche si ripiegano su sé
stesse e la proteina assume una forma pressochè sferica. Il ripiegamento
avviene in modo tale che i gruppi aventi cariche elettriche vengano a trovarsi
dalla parte esterna della sfera, così questi gruppi sono in grado di interagire con
le molecole d’acqua, e quindi le proteine globulari sono solubili in acqua. Le
proteine globulari sono quelle che partecipano ai processi vitali, grazie alla loro
capacità di sciogliersi in acqua sono fondamentali per la vita. Infatti esse
devono potersi spostare da un punto all’altro di una cellula o da un punto
all’altro dell’organismo (a seconda delle loro funzioni). Lo spostamento è
possibile soltanto se le molecole si trovano disciolte in un solvente. Queste
proteine possono spostarsi perché sono solubili nei liquidi presenti all’interno
dell’organismo (come il plasma e la linfa) o all’interno delle cellule (liquidi
cellulari), che sono liquidi costituiti prevalentemente in acqua.
Denaturazione delle proteine – sotto l’azione del calore, o di acidi o di basi, le
proteine subiscono trasformazioni profonde e irreversibili, che impediscono loro di
svolgere ulteriormente le proprie funzioni. Questo complesso di trasformazioni è
chiamato denaturazione. Es. effetto del bianco dell’uovo attraverso il calore.
Gli acidi nucleici – sono presenti nel nucleo di tutte le cellule. Svolgono un ruolo
essenziale nella trasmissione dei caratteri ereditari e nella sintesi delle proteine. Ci
sono 2 tipi di acidi nucleici: acidi ribonucleici (RNA) e acidi desossiribonucleici
(DNA). Le molecole degli acidi nucleici sono costituite dall’unione di nucleotidi,
ogni nucleotide contiene:
• uno zucchero a 5 atomi di carbonio (ribosio per l’RNA e desossiribosio per il
DNA)
• una base azotata (per l’RNA: adenina, guanina, citosina, uracile. per il DNA:
adenina, guanina, citosina e timina).
• una molecola di acido fosforico.
RNA – è una singola catena avvolta ad elica. È costituita da 4 nucleotidi: adenosin-
monofosfato, guanin-monofosfato, citidin-monofosfato, uridin-monofosfato. Ogni
nucleotide si ripete diverse volte nella catena dell’RNA. L’RNA ha un ruolo
fondamentale nella sintesi delle proteine. Diverse sequenze di nucleotidi
corrispondono ad “istruzioni” diverse, quindi danno origine a sequenze di
amminoacidi diverse, e quindi a proteine diverse.
DNA – sono 2 catene associate fra loro e avvolte ad elica. (struttura a doppia elica
scoperta da Watson e Crick nel ’53). La molecola di DNA ha il ruolo di conservare e
trasmettere i caratteri ereditari. Attraverso la diversa sequenza di basi viene codificata
l’informazione genetica. I suoi nucleotidi si accoppiano così: citosina-guanina e
timina-adenina
STATI FISICI DELLA MATERIA
Se scegliamo a caso diversi campioni di materia (che possiamo chiamare materiali)
formati da una o più sostanze, il primo e più evidente criterio di classificazione è
quello che si basa sullo stato fisico o stato di aggregazione in cui si presentano:
questo può essere solido, liquido o aeriforme.
I materiali allo stato solido sono relativamente incomprimibili, e hanno una forma e
un volume ben definiti (per esempio, ghiaccio, sale da cucina, ferro, roccia).
I materiali allo stato liquido sono relativamente incomprimibili, hanno un volume
definito e una forma indefinita (per esempio, acqua, mercurio, olio, alcol).
I materiali allo stato aeriforme (gas e vapori) sono facilmente comprimibili, e hanno
una forma e un volume indefiniti per cui riempiono completamente lo spazio di un
recipiente in cui sono contenuti (per esempio, il vapor d'acqua, e i gas presenti
nell'atmosfera, quali l'ossigeno e l'azoto).
Uno stesso materiale può presentarsi in ciascuno dei tre differenti stati fisici. Ciò
dipende, oltre che dalla sua natura chimica, che determina l'entità delle forze di
coesione che mantengono "aggregate'' le sue particelle costituenti, dalle condizioni di
temperatura e pressione che influenzano l'energia delle particelle e quindi le forze di
coesione stesse.
Sono detti passaggi di stato le trasformazioni dei materiali da uno stato di
aggregazione a un altro. In generale, fornendo energia sotto forma di calore a un
materiale si favorisce il passaggio da uno stato di aggregazione in cui le particelle
sono associate nel modo più compatto e ordinato (solido) a stati in cui sono associate
in modo via via meno compatto e ordinato (liquido e aeriforme). L'inverso avviene
sottraendo calore. Per ogni materiale formato da una determinata sostanza, i passaggi
di stato avvengono a temperature ben determinate, a seconda della pressione a cui si
opera (di norma si fa riferimento alla pressione atmosferica); per esempio, un massa
d'acqua liquida si trasforma in vapore (ebollizione) a 100 °C e si trasforma in
ghiaccio (solidificazione) a 0°C. Finché tutta la massa della sostanza non si è
trasformata, la sua temperatura si mantiene costante: per esempio, quando l'acqua
bolle, nonostante continuiamo a fornirle calore, la sua temperatura si mantiene
costante a 100 °C. Questo calore fornito a temperatura costante si chiama calore
latente e corrisponde alla differenza di energia cinetica delle particelle nei due stati di
aggregazione alla stessa temperatura e pressione.
Il calore latente assorbito in una trasformazione viene ceduto nella trasformazione
inversa.
STATI DI AGGREGAZIONE
Stato Caratteristiche
Solido
possiede forma e volume
propri; è praticamente
incomprimibile; presenta
spesso struttura cristallina che
si riflette nella forma
geometrica regolare
le particelle sono molto vicine
tra loro, con limitatissime
possibilità di movimento, a
causa di forze di coesione di
elevata intensità
Liquido
possiede volume proprio; è
praticamente incomprimibile;
assume la forma del recipiente
che lo contiene
le particelle sono più distanziate
rispetto al caso di un solido e
posseggono una maggiore
possibilità di movimento,
essendo le forze di coesione
meno forti
Aeriforme
non possiede forma e volume
propri; si comprime
facilmente; tende a occupare
tutto il volume del recipiente
che lo contiene
le particelle hanno distanze
reciproche molto elevate, per
cui l'influsso delle forze di
coesione è minimo; esse sono
quindi dotate di movimento
rapido, continuo e disordinato
LE REAZIONI CHIMICHE
Una reazione chimica è una trasformazione della materia che avviene senza
variazioni misurabili di massa, in cui uno o più reagenti iniziali modificano la loro
struttura e composizione originaria per generare i prodotti.
Alcuni processi in cui intervengono reazioni chimiche sono:
- la corrosione del ferro a ruggine (che è composta da ossidi di ferro);
- la combustione del metano o altri combustibili (il metano con l'ossigeno si
trasforma in anidride carbonica e vapore acqueo);
- la digestione (gli alimenti sono decomposti dai succhi gastrici in sostanze chimiche
assimilabili dall'organismo).
La materia è composta da atomi. Ogni atomo possiede proprietà peculiari, derivanti
dalla sua struttura atomica. Gli atomi possono legarsi tra loro per formare le
molecole.
Un composto chimico è un tipo particolare di molecola nella quale gli atomi sono
diversi tra loro. Ad esempio, l'ossigeno forma una molecola fatta con due atomi di
ossigeno, mentre l'acqua è una molecola composta da due atomi di idrogeno legati ad
un atomo di ossigeno, e quindi è anche un composto chimico.
Le molecole si formano attraverso una reazione chimica, che consiste in una rottura e
formazione di legami chimici tra atomi. Più in generale, le reazioni chimiche possono
coinvolgere anche altre specie chimiche (ioni, radicali, ecc.) oltre le molecole.
Le reazioni chimiche non provocano un cambiamento di natura della materia, perché
non influenzano i suoi costituenti fondamentali (gli atomi) ma solo la maniera in cui
sono aggregati in molecole; non influenzano nemmeno l'aggregazione di molecole
simili, quindi le trasformazioni puramente fisiche, come i cambiamenti di stato
(fusione, solidificazione, evaporazione, ebollizione, ecc.), l'usura e l'erosione, la
frattura, ecc. non sono reazioni chimiche.
Allo stesso modo, non fanno parte delle reazioni chimiche le trasformazioni dei
nuclei atomici, cioè le reazioni nucleari. Purtuttavia tali reazioni assumono anche un
certo interesse in chimica e vengono studiate dalla chimica nucleare.
Le reazioni chimiche, dunque, riguardano esclusivamente le variazioni dei legami tra
gli atomi (legame covalente, legame ionico, legame metallico).
I METALLI
Metalli e leghe
I metalli sono tra i materiali più utilizzati in ogni campo, dall’edilizia, all’industria