Riassunto esame Chimica e propedeutica biochimica, prof. Agostini, libro consigliato Chimica biochimica e biologia applicata

CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA

La chimica studia e spiega le trasformazioni della materia a livello molecolare, quindi il suo

scopo è quello di interpretare e razionalizzare la costituzione il comportamento e le

proprietà della materia che ci circonda (la materia è ciò che possiede una massa e occupa

un volume). La chimica poi si basa su 3 modelli:

Modello atomico della materia

1. Modello elettronico dell'atomo

2. Modello del legame chimico

3.

In una trasformazione fisica le sostanze rimangono le stesse, qui le molecole si

dispongono in modo diverso come ad esempio in un passaggio di stato. Si vengono a

formare quindi dei cambiamenti fisici reversibili.

In una trasformazione chimica le sostanze invece cambiano, qui si prevede invece la

formazione o la distruzione di nuove molecole con una conseguente ricombinazione degli

atomi. Si vengono a formare quindi delle trasformazioni irreversibili.

METODO SCIENTIFICO

Una scienza nasce dalla curiosità e dal chiedersi il perche avvengono certi fenomeni.

il metodo scientifico è un modo organizzato di fare scienza:

OSSERVAZIONE DEL

FENOMENO

FORMULAZIONE

DI UNA

FORMULAZIONE

DI UN'IPOTESI

SPERIMENTAZIO

NO SI

ANALIZZARE I ULTERIORI FORMULAZIONE

DATI RICAVATI SPERIMENTAZIO TESI FINALE

Il pensiero scientifico è anche la capacità di adeguarsi alle nuove scoperte.

MATERIA

E' materia tutto ciò che è dotato di massa e che occupa un determinato volume. La massa

è la resistenza del corpo all'accelerazione. Il peso è la forza con cui un corpo è attratto

sulla terra dalla gravità: P = MASSA x ACCELERAZIONE DI GRAVITA'

PROPRIETA' DELLA MATERIA

• Proprietà fisiche: Sono quelle che non dipendono dalla composizione del corpo.

Possono essere:

Estensive: cioè che dipendono dalla composizione del corpo

1. Intensive: cioè che non dipendono dalla composizione del corpo, una

2. principale proprietà intensiva è la densità: D=m/V (massa diviso volume)

• Proprietà chimiche: sono quelle che dipendono dalla composizione del corpo.

CLASSIFICAZIONE DELLA MATERIA

La materia è classificata in due categorie principali:

Sostanze pure

 Hanno una composizione definita e costante, si suddividono a loro volta in altre due

classificazioni:

Elementi: sono sostanze formate da particelle elementari dello stesso tipo e

1. uguali tra di loro. ( carbonio,ossigeno,ferro)

Composti: sono sostanze complesse e solo chimicamente possono essere

2. scomposti negli elementi costitutivi. Si suddividono in:

Composti molecolari: sono costituiti da molecole uguali tra loro

o (acqua)

Composti ionici: sono costituiti da IONI

o Lo ione è derivato da atomi con energia elettrica.

Catione: ione con carica positiva

 Anione: ione con carica negativa



Miscele

 Sono formate da due o più sostanze pure, senza che queste interagiscano tra di

loro. Si dividono in:

Miscele omogenee: dette anche soluzioni quindi si uniscono due o piu

1. sostanze pure (acqua salata).

Miscele eterogenee: dette anche miscugli nel quale si uniscono due o piu

2. sostanze non pure (sabbia).

LA TEORIA ATOMICA DA LAVOISIER A DALTON

1789 Lavoisier afferma che, in una reazione chimica, la massa dei reagenti è uguale alla

massa dei prodotti.(LEGGE DI CONSERVAZIONE DELLA MASSA)

1799 Proust afferma che, in un composto, gli elementi che lo costituiscono sono presenti

secondo rapporti in peso costanti e definiti.(LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE)

1808 Dalton afferma che, quando un elemento si combina, con la stessa massa di un altro

elemento per formare un composto diverso, le masse degli elementi stanno tra loro in

rapporti semplici e si posso esprimere con dei numeri interi piccoli.(LEGGE DELLE

PROPORZIONI MULTIPLE)

Dalton ipotizzò anche un modello atomico con le seguenti caratteristiche:

• La materia è fatta da atomi piccolissimi che sono indivisibili e indistruttibili

• Tutti gli atomi di uno stesso elemento sono uguali e hanno la stessa massa

• Gli atomi di un elemento si combinano solo con numeri interi di atomi di altri

elementi

• Gli atomi non possono essere ne creati ne distrutti, ma si trasferiscono interi da un

composto all'altro

Le proprietà fisiche di una sostanza sono il risultato degli effetti cooperativi di un enorme

numero di atomi e molecole.

1897 Thomson fece degli esperimenti utilizzando i tubi di vetro di crookes. Fu il primo a

proporre un modello atomico chiamato anche modello a panettone. In questo modello

l'atomo è costituito da un insieme di carica positiva dove dentro ad essa sono inserite le

cariche negative.

INSIEME DI

CARICA POSTIIVA ELETTRONI

Thomson affermò anche che i raggi catodici sono formati da particelle negative chiamate

elettroni.

Goldstein successivamente a Thomson fece altri esperimenti con i tubi di vetro di crookes

da cui dedusse:

• Le masse delle particelle positive cambiano a seconda del gas contenuto nel tubo

• La massa della particella più piccola si rinveniva con l'idrogeno

• Le masse delle altre particelle erano multiple di quelle dell'idrogeno

Fu lui che scoprì la particella elementare positiva: protone.

ESPERIMENTO DI RUTHERFORD

Un raggio di particelle positive colpisce un materiale (ORO), questo fascio di particelle,

secondo Rutherford, doveva passare immutato attraverso l'oro ma non fu cosi, perchè un

raggio quando colpisce un nucleo di una particella di oro sposta la sua traiettoria, quindi

Rutherford afferma che: Ogni atomo è costituito da una parte centrale positiva, contornato

da un enorme spazio vuoto. Gli elettroni ruotano attorno al nucleo e sono in numero tale

da bilanciare la carica. INSIEME DI

ELETTRONI PROTONI E

CON ORBITA NUTRONI

ELITTICA

INTORNO AL

NUCLEO ATOMO E LE SUE PARTICELLE

Gli elementi sono formati da atomi

Atomo: è la più piccola particella di un elemento, esso è formato da:

Elettrone: scoperto da Thomson e possiede carica negativa

 Protone: scoperto da Goldstein e possiede carica positiva

 Neutrone: postulato da Rutherford e scoperto da Chadwick è privo di carica elettrica

 NUMERO ATOMICO, NUMERO DI MASSA, ISOTOPI

Un elemento può essere identificato attraverso due parametri:

Numero atomico (Z) : corrisponde al numero di protoni, che è uguale a quello degli

1. elettroni

Numero di massa (A) : corrisponde alla somma di protoni e neutroni del nucleo

2. A

H

3. Z

Isotopi: sono atomi dello stesso elemento che hanno lo stesso numero atomico ma

4. diverso numero di massa

Isotopi dell'idrogeno:

1 2 3

H H H

1 1 1

idrogeno deuterio trizio

MASSA ATOMICA E MASSA MOLECOLARE

Massa atomica : o detta Peso atomico (PA) è la massa relativa rispetto all'atomo di

12

C 12

Unità di massa atomica (u) : corrisponde ad 1/2 dell'atomo di C

Massa molecolare: o detta Peso molecolare (PM) è la somma dei pesi atomici degli

elementi che compongono la molecola oopure la massa molare per il numero di

molecole CONCETTO DI MOLE

Mole: è la quantità di sostanza che contiene un numero di particelle elementari

12

uguale al numero di atomi contenuti in 12 grammi di C , che corrisponde al

23

NUMERO DI AVOGADRO (N)= 6,02 X 10

Massa molare (M) : o detta massa di una mole di un elemento è uguale alla sua

massa atomica relativa espressa in grammi.

NUMERO DI

NUMERO DI MASSA IN

PARTICELLE

NUMERO DI MOLI NUMERO DI PARTICELLE: moltiplico per il numero di avogadro

NUMERO DI PARTICELLE NUMERO DI MOLI : moltiplico per 1/ avogadro

NUMERO DI MOLI MASSA IN GRAMMI: moltiplico per la massa molare

MASSA IN GRAMMI NUMERO DI MOLI: moltiplico per 1/massa molare

NUMERO DI PARTICELLE MASSA IN GRAMMI: moltiplico per massa molare /

avogadro

MASSA IN GRAMMI NUMERO DI PARTICELLE: moltiplico per avogadro / massa

molare

ALTRE PROPRIETA' DELL'ATOMO

Oltre ad essere presenti nell'atomo i protoni e i neutroni si trovano anche nello spazio

libero, i neutroni in circa 800 secondi si trasformano in protoni, elettroni. L'uomo vuole

accelerare questa trasformazione per produrre energia. Oltre ai nucleoni nello spazio

libero si trovano anche i mesoni che fungono da collante fra i protoni tenendoli vicini.

Quando i nucleoni sono all'interno di un nucleo hanno massa minore di quella che

possiedono quando sono liberi, questo comporta che quando uniamo 2 nucleoni, il peso è

2

minore e quindi si perde sia energia che materia (E=MC ), quindi si va incontro ad un

difetto di massa. Un altro modo per produrre energia è la fusione e la fissione nucleare.

Alcuni atomi vengono definiti stabili, perchè grazie a delle barriere di potenziale si

oppongono al decadimento e rimangono inalterati per un tempo lunghissimo.

Energia di legame(totale): è l'energia necessaria per scomporre l'atomo, dipende dal

numero dei suoi nucleoni.

Energia di legame(media): è l'energia rapportata al numero di nucleoni.

DECADIMENTO RADIOATTIVO

Radioattività: è l'emissione di radiazioni elettromagnetiche o di particelle nella

trasformazione di nuclidi instabili.

Esistono 3 tipi di decadimento radioattivo:

• Per emissione di particelle alfa

• per emissione di particelle beta - e +

• per cattura elettronica

LA LUCE

E' composta da:

Lunghezza d'onda (λ)

1. Frequenza (ν)

2.

La natura ondulatoria della luce si evidenzia grazie all'interferenza e alle frange di

interferenza dovuta ad essa.

Lo spettro del visibile copre lunghezze d'onda da 400 a 700 nm.

LA DOPPIA NATURA DELLA LUCE

l'effetto fotoelettrico evidenzia la natura corpuscolare della luce, ogni particella con una

minima quantità di energia viene chiamata fotone.

Meccanica classica: un oggetto può avere una quantità di energia qualsiasi.

Meccanica quantistica: un oggetto può accettare energia sono in quantità discrete

chiamate quanti.

Un quanto è uguale a un fotone.

L'atomo di Bohr

Bohr studiando gli spettri a righe di ogni elemento dedusse la struttura dell'atomo. Lo spettro si

spiega solo se l'elettrone ruota in orbite che appartengono a determinati livelli di energia.

Il suo modello:

• l'elettrone percorre orbite circolari (orbite stazionarie) quindi elettrone che si trova sull'orbita

è stabile e non cade sul nucleo

• Le orbite sono quantizzate quindi sono limitate e si possono contare

• il calore o una scarica elettrica consentono all'elettrone di cambiare orbita esterna

• quando un elettrone passa ad un'orbita inferiore emettere una luce

• l'energia della luce emessa o assorbita è la differenza di energia tra le due orbite

i livelli di energia sono 7, ciascun livello di energia ha uno o più sotto livelli e tutti gli elettroni di uno

stesso sotto livello anno uguale energia.

Il modello ad orbitali

De Broglie ( 1923): l'elettrone si comporta come il fotone, a volte come particella a volte come

materia

Schrodinger (1926): ricavo un equazione da cui si ricavano solo delle informazioni probabilistiche

sulla traiettoria degli elettroni

Heisemberg (1927): formulò il PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE che dice, non possiamo

conoscere nello stesso istante dove si trovi un elettrone e con quale velocità si sta muovendo

Orbitali: regioni dello spazio in cui c'è la massima possibilità di incontrare gli elettroni.

L'orientamento e la forma degli orbitali sono dati dai numeri quantici.

NUMERI QUANTICI

I primi tre numeri quantici servono per determinare in quale orbitale si trova un elettrone, mentre il

quarto descrive una proprietà tipica dell'elettrone

Numero quantico principale(n): assume valori interi che vanno da 1 a 7

Numero quantico secondario(l)o azimutale: stabilisce quanti orbitali di tipo diverso possono

esistere nello stesso livello energetico l=n-1. con l=0 esiste solo s, con l=1 esiste p, con l=2 esiste

d, con l=3 esiste f.

Num