SAPERI FONDAMENTALI

le basi CHIMIChe dell’alimentazione

La materia e le sue proprietà

Materia è tutto ciò che è caratterizzato da massa e volume. La massa si misura in chilogrammi, il volume si misura in metri cubi o in litri usando cilindri graduati o formule geometriche.

La materia ha proprietà fisiche e chimiche. Quelle fisiche la caratterizzano in sé: per esempio, il colore e la conducibilità elettrica e termica. Quelle chimiche, invece, si manifestano solo quando due materie diverse reagiscono fra loro: si tratta per esempio dell’infiammabilità e della solubilità.

La materia è soggetta a trasformazioni fisiche e chimiche. Quelle fisiche riguardano solo il suo aspetto; quelle chimiche, invece, riguardano la sua struttura interna e ne cambiano l’identità.

Stati fisici

La materia si può presentare in tre stati fisici:

• solido, con volume e forma ben definiti;
• liquido, con volume ben definito ma forma non definita;
• gassoso, in cui né forma né volume sono definiti.

La materia può passare da uno stato fisico all’altro; queste trasformazioni sono reversibili e vengono dette passaggi di stato:

• fusione: stato solido → liquido;
• sublimazione: stato solido → aeriforme;
• solidificazione: stato liquido → solido;
• vaporizzazione: stato liquido → aeriforme;
• condensazione: stato aeriforme → liquido;
• brinamento: stato aeriforme → solido.

Sostanze, miscugli e soluzioni

Una sostanza pura ha una composizione chimica ben definita e specifiche proprietà chimico-fisiche. La miscelazione di due o più sostanze pure dà luogo ai miscugli.

Nei miscugli eterogenei i componenti sono mescolati in modo non uniforme (è il caso di schiume ed emulsioni); nei miscugli omogenei o soluzioni i componenti sono miscelati in modo uniforme e non li si può più distinguere.

In una soluzione, il componente presente in maggiore quantità è chiamato solvente; il componente presente in minore quantità è invece il soluto. La quantità di soluto contenuta in una determinata soluzione è definita concentrazione.

Atomi ed elementi

La materia è formata da atomi, costituiti da un nucleo (contenente protoni e neutroni) attorno al quale girano gli elettroni. Quando un atomo perde o acquisisce uno o più elettroni si carica elettricamente e viene detto ione. Gli ioni possono avere carica elettrica positiva (cationi) o negativa (anioni).

Quando una sostanza pura è formata da atomi tra loro uguali viene detta elemento e non si può scomporre in sostanze più semplici.

La tavola periodica classifica tutti gli elementi in base al loro numero atomico – il numero di protoni contenuti in ogni atomo – e li raggruppa sulla base delle loro proprietà. In particolare si distinguono metalli, non metalli e semimetalli.

Molecole

La molecola è la più piccola parte di una sostanza capace di esistere in modo indipendente conservando le caratteristiche della sostanza stessa. Ogni molecola si può rappresentare con formule diverse. La formula molecolare (o bruta) specifica solo tipo e numero di atomi; quella di struttura mette in evidenza tutti i legami; quella razionale è più semplice di quella di struttura, ed evidenzia soprattutto i gruppi funzionali. Atomi e molecole sono “tenuti insieme” da legami di diverso tipo. Quelli che tengono uniti gli atomi si distinguono in ionici e covalenti; fra quelli che tengono unite le molecole il principale è il legame a idrogeno.

Reazioni

Le reazioni sono trasformazioni della materia in cui le sostanze iniziali, dette reagenti, si trasformano in prodotti finali con caratteristiche diverse dai reagenti. Le reazioni sono esotermiche se liberano energia, endotermiche se assorbono energia.

Acidi, basi e sali

In soluzioni acquose gli acidi si dissociano facendo aumentare la quantità di ioni H⁺.

Gli acidi hanno gusto acido e corrodono i metalli. In soluzioni acquose le basi si dissociano facendo aumentare la quantità di ioni OH^–. Hanno gusto amaro e sono viscide al tatto. Dalla reazione tra acidi e basi si originano molecole d’acqua e sali.

Il pH è la scala di valori compresi fra 0 e 14 con cui si indica il grado di acidità o di basicità di una soluzione. Le soluzioni possono essere:

• acide, se gli ioni H⁺ sono più numerosi di quelli OH^– (pH compreso fra 0 e 6,9);
• neutre, se i due tipi di ioni sono presenti nella stessa misura (pH = 7);
• basiche, se gli ioni OH^– sono più numerosi di quelli H⁺ (pH compreso fra 7,1 e 14).

La chimica organica

La chimica organica studia tutti i composti del carbonio (detti composti organici), tranne gli ossidi del carbonio (CO e CO₂). L’elevato numero di composti organici esistenti è dovuto alla capacità degli atomi di carbonio di legarsi tra loro, formando catene carboniose di varia lunghezza e configurazione. A tali catene possono legarsi gruppi di atomi diversi, detti gruppi funzionali, che caratterizzano i vari composti e consentono di raggrupparli in classi omogenee.