Concetti Chiave
- Il nucleo dell'atomo è composto da protoni e neutroni, mentre gli elettroni orbitano attorno ad esso, determinando la sua struttura.
- I legami chimici, come il legame ionico e covalente, sono forze d'attrazione tra atomi che si formano attraverso la cessione, acquisizione o condivisione di elettroni.
- Il legame ionico si genera tra ioni di cariche opposte, mentre il legame covalente si forma tramite la condivisione di coppie di elettroni tra atomi.
- Il legame idrogeno si instaura tra molecole polari, coinvolgendo atomi di idrogeno e atomi di ossigeno, azoto o fluoro, risultando un legame relativamente debole.
- Il pH misura l'acidità di una soluzione e i sistemi tampone, come l'acido carbonico e il bicarbonato, aiutano a mantenere stabile il pH nel corpo.
Struttura dell'atomo e legami
Il nucleo di un atomo è formato da protoni (carica positiva, da numero atomico) e neutroni (carica neutra), che sommati danno il numero di massa, mentre gli elettroni (=protoni) ruotano intorno ad esso. Tra gli atomi si instaurarono forze d'attrazione dette legami chimici:
1) Legame ionico: un atomo che cede o acquista elettroni, completando lo strato più esterno, si trasforma in uno ione: ogni volta che esso cede o acquista elettroni c'è un altro atomo che acquista o cede. Tra ione positivo (- elettrone) e quello negativo (+ elettrone) si instaura un legame ionico, un'attrazione elettrostatica tra ioni di carica elettrica opposta. Questi legami sono molto forti ma ri rompono facilmente in acqua.(Es: cloruro di sodio NaCl)
2) Legame covalente: quando due atomi condividono una coppia di elettroni tra di essi si instaura una forza di attrazione chiamata legame covalente; esso è un legame molto forte e si forma quando due orbitali contenenti un solo elettrone si sovrappongono formando un unico orbitale, che circonda entrambi i nuclei dei due atomi. Un atomo può formare legami covalenti con uno o più atomi finché il suo strato più esterno non è completo. Quando si condividono più di una coppia di elettroni si formano legami covalenti doppi. Questo legame è molto forte.
Legame idrogeno e soluzioni
3)Legame idrogeno: nelle molecole polari gli elettroni condivisi nei legami covalenti sono distribuiti asimmetricamente, rendendo un lato della molecola debolmente negativo. Quando due o più molecole polari si trovano una vicino all'altra tra il polo positivo di una e quello negativo dell'altra si stabiliscono forze di attrazione tra cui il legame a idrogeno che si instaura tra un atomo di idrogeno con parziale carica positiva e uno parzialmente negativo di ossigeno azoto o fluoro. Essi si possono formare tra molecole dello stesso tipo (es: proteine) o di tipo diverso. (es: molecole d'acqua). Questi legami sono molto deboli.
Acidità, pH e tamponi
Una miscela formata da sostanze distribuite in modo omogeneo viene chiamata soluzione. La soluzione quantitativamente più abbondante è chiamata solvente e in essa si scioglie il soluto, meno abbondante. L’acidità e la basicità di una soluzione dipendono dal rapporto tra la concentrazione di ioni idrogeno (H+) e ioni idrossido (OH-): maggiore è la concentrazione di H+ maggiore è l’acidità. Il pH di una soluzione è una misura della sua acidità in una scala da 0 a 14 (pH + pOH =14). Un tampone è un sistema che si oppone alle variazioni di pH in una soluzione, rimuovendo o cedendo ioni idrogeno: il più comune sistema nell’organismo è costituito dall’acido carbonico (che interviene se i liquidi sono troppo acidi) e dallo ione bicarbonato (che si ottiene da acido carbonico meno H+ e interviene in caso di troppa basicità).
Reazioni chimiche
Una reazione chimica è un processo in cui una o più sostanze detta reagenti si trasformano in prodotti: essa è rappresentata con un equazione.
Domande da interrogazione
- Qual è la composizione del nucleo di un atomo?
- Come si forma un legame ionico?
- Qual è la differenza tra legame covalente e legame idrogeno?
- Cosa sono i tamponi e quale ruolo svolgono nel pH delle soluzioni?
Il nucleo di un atomo è formato da protoni, che hanno carica positiva, e neutroni, che sono privi di carica. La somma di protoni e neutroni determina il numero di massa dell'atomo.
Un legame ionico si forma quando un atomo cede o acquista elettroni, trasformandosi in uno ione. L'attrazione elettrostatica tra ioni di carica opposta genera questo legame, che è molto forte ma si rompe facilmente in acqua, come nel caso del cloruro di sodio (NaCl).
Il legame covalente si forma quando due atomi condividono coppie di elettroni, risultando in un legame molto forte. Al contrario, il legame idrogeno è una forza di attrazione più debole che si stabilisce tra molecole polari, in cui un atomo di idrogeno con carica parziale positiva interagisce con atomi di ossigeno, azoto o fluoro con carica parziale negativa.
I tamponi sono sistemi che stabilizzano il pH di una soluzione, rimuovendo o cedendo ioni idrogeno. Un esempio comune è l'acido carbonico e il suo derivato bicarbonato, che aiutano a mantenere l'equilibrio acido-base nell'organismo.
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