Chimica 1

OUSSAMA RYHANI

November 16, 2024

Contents

1 Introduzione 2

2 Struttura Atomica 2

2.1 Concetti Fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.2 Modelli Atomici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.3 Numeri Atomici e Mastri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.4 Esempio: Calcolo del Numero di Massa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 Tavola Periodica degli Elementi 3

3.1 Organizzazione degli Elementi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3.2 Gruppi e Periodi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3.3 Proprietà Periodiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3.4 Esempio: Metalli Alcalini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

4 Legami Chimici 3

4.1 Tipi di Legami Chimici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

4.2 Esempio di Legame Ionico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4.3 Esempio di Legame Covalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

5 Reazioni Chimiche 4

5.1 Definizione e Tipi di Reazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

5.2 Esempio di Reazione di Sintesi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

5.3 Esempio di Reazione di Decomposizione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

5.4 Esempio di Reazione di Combustione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

6 Stati della Materia 5

6.1 Stati e Trasformazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

6.1.1 Solidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

6.1.2 Liquidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

6.1.3 Gassosi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

6.2 Esempi di Trasformazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

7 Considerazioni Finali 6

A Appendice 6

1

1 Introduzione

La chimica è la scienza che studia la composizione, la struttura, le proprietà e le trasfor-

mazioni della materia. Comprendere la chimica è fondamentale per vari campi come la

biologia, la medicina, l’ingegneria e l’ambiente. In questo documento esploreremo i prin-

cipali concetti di Chimica 1, inclusi la struttura atomica, la tavola periodica, i legami

chimici, le reazioni chimiche, e gli stati della materia.

2 Struttura Atomica

2.1 Concetti Fondamentali

L’atomo è l’unità fondamentale della materia. È composto da particelle subatomiche:

• Protoni: particelle cariche positivamente, situate nel nucleo. Ogni elemento ha un

numero specifico di protoni, noto come numero atomico (Z).

• Neutroni: particelle senza carica, anch’esse nel nucleo. I neutroni insieme ai

protoni costituiscono il numero di massa (A).

• Elettroni: particelle cariche negativamente, disposte in orbite attorno al nucleo.

Gli elettroni sono installati in livelli energetici o gusci, con i livelli più vicini al

nucleo aventi energia inferiore.

2.2 Modelli Atomici

Nel corso della storia, diversi modelli atomici sono stati proposti:

• Modello di Dalton: descrive l’atomo come una sfera solida indivisibile. Ogni

elemento è composto da atomi identici e distinti da quelli di altri elementi.

• Modello di Thomson (plum pudding): suggerisce che gli elettroni sono dis-

tribuiti in una ”zuppa” di cariche positive.

• Modello di Rutherford: propone che gli elettroni orbitano attorno a un nucleo

denso e positivo, con una maggior parte del volume dell’atomo costituito da spazio

vuoto.

• Modello di Bohr: introduce orbite quantizzate per gli elettroni, in cui gli elettroni

possono occupare solo determinati livelli di energia.

2.3 Numeri Atomici e Mastri

Il numero atomico (Z) è il numero di protoni presenti in un atomo e determina l’identità

dell’elemento. Il numero di massa (A) è la somma del numero di protoni e neutroni.

A = Z + N 12

dove N è il numero di neutroni. Ad esempio, per il carbonio ( C):

6

A = 6 + 6 = 12

2

2.4 Esempio: Calcolo del Numero di Massa

14

Per un atomo di carbonio-14 ( C), abbiamo:

6 A = Z + N = 6 + 8 = 14

Questo atomo ha 6 protoni e 8 neutroni.

3 Tavola Periodica degli Elementi

3.1 Organizzazione degli Elementi

La tavola periodica è una rappresentazione sistematica degli elementi chimici, disposti in

ordine crescente di numero atomico. Gli elementi sono portatori di proprietà chimiche e

fisiche simili.

3.2 Gruppi e Periodi

• Gruppi: colonne verticali nella tavola periodica. Elementi nello stesso gruppo

tendono ad avere proprietà chimiche simili (ad esempio, gli alcalini).

• Periodi: righe orizzontali nella tavola periodica. Cambiano gradualmente le pro-

prietà degli elementi da sinistra a destra.

3.3 Proprietà Periodiche

Le proprietà degli elementi mostrano variazioni lungo i gruppi e i periodi, come:

• Energia di Ionizzazione: energia necessaria per rimuovere un elettrone. Aumenta

lungo un periodo da sinistra a destra e diminuisce lungo un gruppo.

• Affinità Elettronica: energia rilasciata o assorbita quando un atomo acquista un

elettrone. Anche questa variabile mostra tendenze simili.

• Elettronegatività: misura della tendenza di un atomo ad attrarre elettroni in un

legame. Aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo.

3.4 Esempio: Metalli Alcalini

Gli elementi del Gruppo 1 sono noti come metalli alcalini (Li, Na, K, Rb, Cs) e sono

altamente reattivi, in particolare con l’acqua, formando idrossidi e rilasciando idrogeno.

4 Legami Chimici

4.1 Tipi di Legami Chimici

Ci sono due tipi principali di legami chimici:

• Legame Ionico: si forma tra atomi che trasferiscono elettroni. Esempi di legami

ionici includono NaCl, dove il sodio perde un elettrone, e il cloro lo guadagna.

3

• Legame Covalente: si forma quando due atomi condividono elettroni. Esempi

includono la molecola di acqua (H O), dove l’ossigeno condivide elettroni con due

2

atomi di idrogeno.

4.2 Esempio di Legame Ionico

Nel legame tra il sodio e il cloro: 1 →

Cl NaCl

Na + 2

2 +

Il sodio cede un elettrone e diventa un catione (N a ), mentre il cloro guadagna un

−

elettrone per diventare un anione (Cl ). Questi ioni si attraggono, formando NaCl.

4.3 Esempio di Legame Covalente

In una molecola di acqua, l’ossigeno e gli idrogeni formano legami covalenti come segue:

→

2H + O H O

2

Qui, ogni atomo di idrogeno condivide un elettrone con l’ossigeno, formando due legami

covalenti.

5 Reazioni Chimiche

5.1 Definizione e Tipi di Reazioni

Una reazione chimica è il processo mediante il quale una o più sostanze (reagenti) si

trasformano in altre sostanze (prodotti). Le reazioni chimiche possono essere classificate

in vari tipi:

• Reazioni di Sintesi: due o più sostanze si combinano per formare un composto

più complesso.

• Reazioni di Decomposizione: un composto si rompe in sostanze più semplici.

• Reazioni di Spostamento Singolo: un elemento sostituisce un altro in un com-

posto.

• Reazioni di Spostamento Doppio: gli scambi tra due composti. Ad esempio:

→

AB + CD AD + CB

• Reazioni di Combustione: un composto reagisce con l’ossigeno, generando calore

e luce. Ad esempio, la combustione degli idrocarburi.

5.2 Esempio di Reazione di Sintesi

La formazione dell’ammoniaca (NH ) da azoto (N ) e idrogeno (H ) è un esempio di

3 2 2

reazione di sintesi: →

N + 3H 2NH

2 2 3

Questa reazione avviene in presenza di una sorgente di energia, come calore o una scintilla.

4