giovedì 15 febbraio 2018

Dove siamo...

Cari discepoli, questo post è rivolto a voi ed è un invito a fare il punto della situazione in merito al percorso fatto nello studio della chimica generale (tralasciamo il modulo di genetica proposto a inizio anno). 

In questi mesi abbiamo imparato che:
- tutta la materia è composta di atomi (ci era noto fin dalla prima classe, ma abbiamo ripreso ed approfondito...); 
- il numero atomico è il numero di protoni nel nucleo dell'atomo, è caratteristico di ogni elemento e ci permette quindi di distinguere un elemento da un altro;
- le proprietà chimiche di ogni elemento dipendono dalla distribuzione degli elettroni attorno al nucleo dell'atomo e in particolare dagli elettroni di valenza (quelli del guscio esterno). Tale distribuzione determina la capacità di formare legami chimici, la cui natura si ripercuote sulle proprietà macroscopiche (stato fisico, punto di fusione, punto di ebollizione, conducibilità termica ed elettrica, etc.).

Ora, consideriamo i composti (inorganici) che gli elementi formano combinandosi tra loro a due (composti binari) o a tre (composti ternari) e impariamo a classificarli (ossidi, idrossidi, ossiacidi, idracidi, sali), a scriverne la formula e a dare loro il nome.


I composti non sono eterni ed immutabili, ma reagiscono tra loro per formare altri composti diversi da quelli di partenza: i reagenti si trasformano in prodotti attraverso una reazione chimica. 

Una reazione si indica mediante un'equazione chimica, nella quale reagenti e prodotti sono rappresentati mediante le rispettive formule: i reagenti a sinistra della freccia, i prodotti a destra. Lo schema sotto è preso dal web e da me rielaborato.


Vale la legge di conservazione della massa (Lavoisier): la massa dei reagenti è uguale alla massa dei prodotti. Poiché in una reazione chimica gli atomi sono immutabili, dobbiamo trovare lo stesso numero di atomi tra prodotti e reagenti. Cambiano i legami tra gli atomi, non la loro natura. Per evidenziare ciò, davanti alle formule di reagenti e prodotti, quando è necessario, si pongono dei numeri detti coefficienti stechiometrici che fanno "tornare i conti" degli atomi da una parte e dall'altra della freccia. Si parla di bilanciamento di una reazione

Le reazioni sono classificate in reazioni di sintesi, decomposizione, scambio e metatesi (doppio scambio).


In classe ho fatto esempi descrivendo qualche processo industriale di importanza notevole: sintesi dell'acido solforico, sintesi dell'ammoniaca, sintesi dell'acido nitrico.

Dall'equazione scritta è possibile passare al bancone del laboratorio considerando che i coefficienti stechiometrici indicano i rapporti delle moli in cui i reagenti reagiscono e in cui i prodotti si formano.

Una mole di qualsiasi sostanza pura contiene un numero di Avogadro (6.022 * 10^23) di particelle (atomi o molecole, a seconda che si tratti di elementi o di composti) di quella sostanza pura e corrisponde alla massa in grammi numericamente uguale al peso atomico (elemento) o al peso formula (composto) della sostanza considerata. Attraverso il concetto di mole, introdotto da Ostwald, si passa dall'equazione scritta su carta alla bilancia in laboratorio. Questo finché i reagenti sono sostanze solide (o liquide), facili da pesare. 

Le reazioni avvengono spesso in soluzione acquosa, specie se formano prodotti volatili (gas, come idrogeno, anidride carbonica, ammoniaca) oppure precipitati (solidi insolubili). 


Bisogna imparare a calcolare la concentrazione delle soluzioni e a capire come la presenza di un soluto (qualunque esso sia) modifichi le proprietà del solvente (tensione di vapore, temperatura di ebollizione, temperatura di fusione, pressione osmotica).

Per le reazioni in fase gas scopriremo che "uguali volumi di gas diversi alle stesse condizioni di temperatura e pressione contengono lo stesso numero di moli" (principio di Avogadro-Ampere): si tengono conto dei volumi di combinazione (Legge di Gay-Lussac).

Pressione (p), volume (V), numero di moli (n) e temperatura (T) di un gas sono legati dalla relazione: 

pV = nRT 

valida in certe condizioni dette di "gas ideale". Per quel che interessa a noi, basta e avanza questo.


Per concludere l'anno scolastico, parleremo dei minerali (solidi, cristallini, inorganici, di origine naturale: ) e dei composti organici più rappresentativi e importanti (spero di fare un approfondimento sulle materie plastiche utilizzate nei vari aspetti dello sport).

Buono studio!

mc