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Alunno: Rosario Antonio Cuomo Classe: 2^C Istituto: I.T.N. C. Colombo Dirigente scolastico: Lucia Cimmino Docenti: Lilla Mangano & Lorenzo Esposito Anno.

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1 Alunno: Rosario Antonio Cuomo Classe: 2^C Istituto: I.T.N. C. Colombo Dirigente scolastico: Lucia Cimmino Docenti: Lilla Mangano & Lorenzo Esposito Anno scolastico: 2009/2010

2 Viaggiando con la Chimica

3 Modello atomico nei secoli: da Leucippo a Thomson Sin dal IV a.C. filosofi e matematici come Leucippo, Aristotele, Democrito ipotizzarono che la materia fosse costituita da particelle minuscole ed indistruttibili: gli atomi (dal greco το μ ος - àtomos - indivisibile); fondarono così la corrente filosofica dell atomismo. Sin dal IV a.C. filosofi e matematici come Leucippo, Aristotele, Democrito ipotizzarono che la materia fosse costituita da particelle minuscole ed indistruttibili: gli atomi (dal greco το μ ος - àtomos - indivisibile); fondarono così la corrente filosofica dell atomismo. Solo nel XIX d.C. (1808) John Dalton dette una spiegazione ai fenomeni chimici, affermando che le sostanze sono formate dai loro componenti secondo rapporti ben precisi e ipotizzando che la materia fosse costituita da atomi. Nel corso dei suoi studi, grazie alle leggi di Lavoisier e di Proust, formulò la sua teoria: Solo nel XIX d.C. (1808) John Dalton dette una spiegazione ai fenomeni chimici, affermando che le sostanze sono formate dai loro componenti secondo rapporti ben precisi e ipotizzando che la materia fosse costituita da atomi. Nel corso dei suoi studi, grazie alle leggi di Lavoisier e di Proust, formulò la sua teoria:leggi di Lavoisier e di Proustleggi di Lavoisier e di Proust la materia è formata da piccolissime particelle elementari chiamate atomi, che sono indivisibili e indistruttibili; la materia è formata da piccolissime particelle elementari chiamate atomi, che sono indivisibili e indistruttibili; gli atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali tra loro; gli atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali tra loro; gli atomi di elementi diversi si combinano tra loro (attraverso reazioni chimiche) in rapporti di numeri interi e generalmente piccoli, dando così origine a composti; gli atomi di elementi diversi si combinano tra loro (attraverso reazioni chimiche) in rapporti di numeri interi e generalmente piccoli, dando così origine a composti; gli atomi non possono essere né creati né distrutti; gli atomi non possono essere né creati né distrutti; gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri elementi. gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri elementi. In definitiva questa è la definizione di atomo per Dalton: Un atomo è la più piccola parte di un elemento che mantiene le caratteristiche fisiche di quell'elemento. In definitiva questa è la definizione di atomo per Dalton: Un atomo è la più piccola parte di un elemento che mantiene le caratteristiche fisiche di quell'elemento. Nel 1902, Joseph John Thomson propose il primo modello fisico dell'atomo: aveva infatti dimostrato un anno prima lesistenza dellelettrone. Egli immaginò che un atomo fosse costituito da una sfera di materia carica positivamente in cui gli elettroni (di carica negativa) erano immersi (modello a panettone). Nel 1902, Joseph John Thomson propose il primo modello fisico dell'atomo: aveva infatti dimostrato un anno prima lesistenza dellelettrone. Egli immaginò che un atomo fosse costituito da una sfera di materia carica positivamente in cui gli elettroni (di carica negativa) erano immersi (modello a panettone).

4 Modello atomico nei secoli: da Rutherford ai giorni nostri Nel 1911 Ernest Rutherford scoprì i protoni (dotati di carica elettrica positiva). Da quellistante latomo fu paragonato ad un sistema planetario in miniatura con al centro il nucleo, costituito da protoni, attorno al quale ruotano gli elettroni. Nel 1911 Ernest Rutherford scoprì i protoni (dotati di carica elettrica positiva). Da quellistante latomo fu paragonato ad un sistema planetario in miniatura con al centro il nucleo, costituito da protoni, attorno al quale ruotano gli elettroni. Nel 1913 Niels Bohr propose una modifica al modello di Rutherford. Ipotizzò che gli elettroni avessero a disposizione delle orbite fisse, dette orbite quantizzate, e che possedessero unenergia quantizzata nelle quali gli elettroni non emettevano né assorbivano energia; un elettrone emetteva o assorbiva energia sotto forma di onde elettromagnetiche solo se effettuava una transizione da un orbita allaltra e quindi passava da uno stato di energia minore a uno maggiore. Nel 1913 Niels Bohr propose una modifica al modello di Rutherford. Ipotizzò che gli elettroni avessero a disposizione delle orbite fisse, dette orbite quantizzate, e che possedessero unenergia quantizzata nelle quali gli elettroni non emettevano né assorbivano energia; un elettrone emetteva o assorbiva energia sotto forma di onde elettromagnetiche solo se effettuava una transizione da un orbita allaltra e quindi passava da uno stato di energia minore a uno maggiore. Nel 1926 Erwin Shrödinger ipotizzò che la struttura dellatomo fosse costituita da un nucleo circondato da una nuvola di elettroni, ciò avvenne perché fu abbandonata lidea di orbita e introdotta quella di orbitale regione dove esiste un elevata probabilità di trovare lelettrone. Nel 1926 Erwin Shrödinger ipotizzò che la struttura dellatomo fosse costituita da un nucleo circondato da una nuvola di elettroni, ciò avvenne perché fu abbandonata lidea di orbita e introdotta quella di orbitale regione dove esiste un elevata probabilità di trovare lelettrone. Nel 1932 Chadwick scoprì il neutrone (sprovvisto di carica) per cui si giunse presto ad un modello dell'atomo pressoché completo, in cui al centro vi è il nucleo, composto da protoni e neutroni ed attorno ruotano gli elettroni. Nel 1932 Chadwick scoprì il neutrone (sprovvisto di carica) per cui si giunse presto ad un modello dell'atomo pressoché completo, in cui al centro vi è il nucleo, composto da protoni e neutroni ed attorno ruotano gli elettroni. Negli ultimi decenni, sfruttando sofisticate e potenti apparecchiature elettroniche, è stato possibile determinare in modo più completo anche la struttura del nucleo. In particolare si è scoperto che i protoni e i neutroni sono a loro volta formati da particelle più piccole : i quark. Negli ultimi decenni, sfruttando sofisticate e potenti apparecchiature elettroniche, è stato possibile determinare in modo più completo anche la struttura del nucleo. In particolare si è scoperto che i protoni e i neutroni sono a loro volta formati da particelle più piccole : i quark.

5 Tecniche di separazione Solitamente noi separiamo e purifichiamo le sostanze che compongono una miscela mediante metodi basati sulle differenze di una o più proprietà fisiche. Il metodo di separazione scelto dipende: Dal tipo di m m m m m iiii ssss cccc eeee llll aaaa o o o o m m m m iiii ssss cccc uuuu gggg llll iiii oooo eterogenea o omogenea; Dalla sostanza della miscela a cui siamo interessati. Nome della tecnica SpiegazionePrincipio Filtrazione Separa i componenti di un miscuglio eterogeneo Differenza delle dimensioni delle particelle Decantazione Lasciar riposare il miscuglio Differenza di peso Distillazione Sfrutta la diversa volatilità Diversa volatilità Cristallizzazione Diversa solubilità nei solventi a caldo Passaggio di stato Estrazione Trattare i componenti e separarli Trasformazioni fisiche Centrifugazione Separa i componenti di un miscuglio eterogeneo Differenza di densità Cromatografia Separa i componenti di un miscuglio omogeneo Differenza di peso

6 Legami In un legame chimico, gli atomi partecipano solo con gli elettroni del livello più esterno, mentre quelli più interni non sono coinvolti nel legame. Gli elettroni del livello più esterno sono chiamati elettroni di valenza. In un legame chimico, gli atomi partecipano solo con gli elettroni del livello più esterno, mentre quelli più interni non sono coinvolti nel legame. Gli elettroni del livello più esterno sono chiamati elettroni di valenza.LegamiChimici Legame Metallico Legame Ionico Legame Covalente

7 Il modello quantomeccanico utilizza 4 numeri quantici: Il 1° o Principale indica il livello energetico principale; questi livelli sono identificati dal numero quantico principale n, che assume valori interi che vanno da 1 a (in pratica da 1 a 7). Il 2° o Azimutale indica il sottolivello; ogni livello energetico principale contiene un numero di sotto livelli pari ad n. Essi sono indicati con lettere che sono: s (sharp), p (principal), d (diffuse), f (fundamental) esistono anche altre lettere che non sono utilizzate. Il 3° o Magnetico identifica lorbitale; ciascun orbitale contiene un numero ben definito di orbitali e sono: 1 per s, 3 per p, 5 per d, 7 per f. Lorbitale è la regione Intorno al nucleo dove esiste un elevata probabilità di trovare lelettrone. Il 4° o Spin si riferisce al numero di elettroni in un orbitale e il suo movimento. Secondo il principio di Pauli lorbitale può essere vuoto, semivuoto (1 e ̄ ) o pieno (2 e ̄ ma di spin opposto). Il massimo numero di e ̄ per ogni orbitale è pari a 2.

8 TTTT aaaa vvvv oooo llll aaaa p p p p eeee rrrr iiii oooo dddd iiii cccc aaaa La tavola periodica degli elementi fu inventata dal chimico russo Dimitri Mendeleev nel 1869; egli dispose gli elementi in ordine di massa atomica crescente e notò che ogni 8 o 18 elementi si presentavano elementi con proprietà chimiche e fisiche simili. Mendeleev dispose gli elementi con proprietà simili in colonne in modo da rispettare tale periodicità, però egli constatò che nessuno degli elementi conosciuti aveva determinate proprietà e così lasciò degli spazzi vuoti. Nel 1913 il chimico-fisico Moseley scoprì che le proprietà degli elementi dipendono dal numero atomico e non dalla massa atomica; nella tavola odierna gli elementi sono disposti per numero atomico crescente e le discrepanze della tavola di Mendeleev sono sparite. La tavola periodica degli elementi fu inventata dal chimico russo Dimitri Mendeleev nel 1869; egli dispose gli elementi in ordine di massa atomica crescente e notò che ogni 8 o 18 elementi si presentavano elementi con proprietà chimiche e fisiche simili. Mendeleev dispose gli elementi con proprietà simili in colonne in modo da rispettare tale periodicità, però egli constatò che nessuno degli elementi conosciuti aveva determinate proprietà e così lasciò degli spazzi vuoti. Nel 1913 il chimico-fisico Moseley scoprì che le proprietà degli elementi dipendono dal numero atomico e non dalla massa atomica; nella tavola odierna gli elementi sono disposti per numero atomico crescente e le discrepanze della tavola di Mendeleev sono sparite. La tavola periodica si articola in gruppi e periodi: La tavola periodica si articola in gruppi e periodi: ogni gruppo (colonna della tabella) comprende gli elementi che hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo si trovano elementi con caratteristiche chimiche simili. ogni gruppo (colonna della tabella) comprende gli elementi che hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo si trovano elementi con caratteristiche chimiche simili. ogni periodo (riga della tabella) inizia con un elemento il cui atomo ha come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli atomi successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni passaggio ogni periodo (riga della tabella) inizia con un elemento il cui atomo ha come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli atomi successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni passaggio

9 Composti binari Ossidi Ossidi O 2 +M MO O 2 +M MO Ossido di M Ossido di M Anidridi Anidridi O 2 +nM nMO O 2 +nM nMO Anidride di nM Anidride di nM Idruro Idruro H 2 + M HM H 2 + M HM Idruro di M Idruro di M Acidi Acidi H 2 +nM HnM H 2 +nM HnM Acido di nM idrico Acido di nM idrico Sale Sale nM+M MnM nM+M MnM nM uro di M nM uro di M

10 Composti ternari Ossido ternario Ossido ternario MO+H 2 O M(OH) -1 MO+H 2 O M(OH) -1 Idrossido di M Idrossido di M Ossiacido ternario Ossiacido ternario nMO+H 2 O HnMO nMO+H 2 O HnMO Acido nM Acido nM Sale ternario Sale ternario HnMO+M MnMO+H 2 HnMO+M MnMO+H 2 nM ato/ito di M nM ato/ito di M Ed ora catapultiamoci nel laboratorio di chimica Ed ora catapultiamoci nel laboratorio di chimica

11 Legame Metallico I metalli presentano una serie di proprietà comuni: conducibilità termica ed elettrica, malleabilità e duttilità. La spiegazione più semplice è data dalla delocalizzazione degli elettroni ovvero i nuclei dei reagenti si dispongono lungo un piano e gli elettroni ruotano intorno a tutti i nuclei. I metalli presentano una serie di proprietà comuni: conducibilità termica ed elettrica, malleabilità e duttilità. La spiegazione più semplice è data dalla delocalizzazione degli elettroni ovvero i nuclei dei reagenti si dispongono lungo un piano e gli elettroni ruotano intorno a tutti i nuclei. RRiittoorrnnaaaaLLeeggaammiiRRiittoorrnnaaaaLLeeggaammii

12 Legame Ionico Quando interagiscono un metallo e un non metallo (la differenza di elettronegatività deve essere maggiore a 1,57), si verifica il trasferimento di uno o più elettroni dagli atomi di metallo a quello di non metallo. Gli atomi del metallo, che hanno ceduto e ̄, diventano ioni positivi (cationi), mentre quelli del non metallo, che hanno acquisito e ̄, diventano ioni negativi (anioni). A questo punto gli ioni si attraggono poiché hanno cariche opposte RRiittoorrnnaaaaLLeeggaammiiRRiittoorrnnaaaaLLeeggaammii

13 Legame Covalente Un legame covalente omopolare, eteropolare o dativo si viene a instaurare quando avviene una sovrapposizione degli orbitali atomici di due atomi con una differenza di elettronegatività inferiore o pari a 1,57. Un legame covalente omopolare, eteropolare o dativo si viene a instaurare quando avviene una sovrapposizione degli orbitali atomici di due atomi con una differenza di elettronegatività inferiore o pari a 1,57. Legame covalente Omopolare o puro Questo avviene quando la differenza di elettronegatività è zero Eteropolare Questo avviene quando differenza di elettronegatività è inferiore o pari a 1,57. Dativo Questo avviene quando uno dei reagenti mette a disposizione un orbitale (vuoto) e laltro lo riempie con 2 e ̄ RRiittoorrnnaaaaLLeeggaammiiRRiittoorrnnaaaaLLeeggaammii

14 Miscugli Eterogeneo o Omogeneo Miscuglio Eterogeneo : avviene quando le sostanze che lo compongono sono distinguibili visivamente, o con laiuto del microscopio. Es: il latte è eterogeneo perché col microscopio si vedono le particelle di grasso sospese su un liquido Miscuglio Eterogeneo : avviene quando le sostanze che lo compongono sono distinguibili visivamente, o con laiuto del microscopio. Es: il latte è eterogeneo perché col microscopio si vedono le particelle di grasso sospese su un liquido Miscuglio Omogeneo: avviene quando le sostanze che lo compongono non sono distinguibili neanche col microscopio; esso è anche detto soluzione costituito da soluto(solido disciolto) e solvente(il liquido in cui è disciolto il soluto) Es: acqua di mare (formata da acqua e vari minerali) Miscuglio Omogeneo: avviene quando le sostanze che lo compongono non sono distinguibili neanche col microscopio; esso è anche detto soluzione costituito da soluto(solido disciolto) e solvente(il liquido in cui è disciolto il soluto) Es: acqua di mare (formata da acqua e vari minerali) Ritorna a tecniche Ritorna a tecniche di separazione di separazione

15 Leggi di Lavoisier e di Proust Legge di Lavoisier: Egli riscaldò dei metalli in recipienti chiusi con quantità limitate di aria, la calce che si formava pesava di più del metallo originale, ma il peso dellintero recipiente era immutato, concluse che la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti. Legge di Lavoisier: Egli riscaldò dei metalli in recipienti chiusi con quantità limitate di aria, la calce che si formava pesava di più del metallo originale, ma il peso dellintero recipiente era immutato, concluse che la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti. Legge di Proust: Un composto puro, qualunque sia lorigine o il modo di preparazione, contiene sempre quantità definite e costanti degli elementi proporzionali alla loro massa Legge di Proust: Un composto puro, qualunque sia lorigine o il modo di preparazione, contiene sempre quantità definite e costanti degli elementi proporzionali alla loro massa Ritorna a Ritorna a Modello atomico Modello atomico nei secoli nei secoli

16 Ritorna a tavola periodica Ritorna a tavola periodica

17 Questo è la cromatografia : che separa i colori componenti delle foglie degli spinaci Questo è un esperimento che sfrutta lazione di un catalizzatore per velocizzare la reazione tra acqua e sapone In questo esperimento vi è lazione di un acido su una sostanza vediamo cosa succede: Questo è Il saggio alla fiamma: le colorazioni avvengo perché gli e ̄ si eccitano e sprigionano energia Esperimenti in Laboratorio


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