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La struttura dellatomo ed i legami chimici. Indice generale sulla struttura dellatomo Cosè la materia La struttura dellatomo Un modello su come è fatto.

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Presentazione sul tema: "La struttura dellatomo ed i legami chimici. Indice generale sulla struttura dellatomo Cosè la materia La struttura dellatomo Un modello su come è fatto."— Transcript della presentazione:

1 La struttura dellatomo ed i legami chimici

2 Indice generale sulla struttura dellatomo Cosè la materia La struttura dellatomo Un modello su come è fatto latomo Il numero atomico e la tavola periodica degli elementi I livelli di energia degli elettroni Isotopi e numero di massa Metalli e non metalli; i legami chimici Metalli e non metalli Legame ionico Legame covalente Legame metallico A B C B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4

3 Che cosè la materia Ritorna allindice generale

4 Cosè la materia La materia è tutto ciò che ci circonda, che occupa uno spazio ed ha una sua massa Le sostanze di cui la materia è costituita possono essere: Sostanze semplici o elementi Sostanze composte o composti Qualsiasi elemento è costituito da tante particelle elementari dette atomi Due o più atomi, legandosi tra loro, secondo leggi ben precise, formano le molecole Negli elementi, le molecole sono formate da atomi dello stesso tipo Nei composti, le molecole sono formate da atomi di tipo diverso

5 La struttura dellAtomo Un modello su come è fatto latomo Il numero atomico e la tavola periodica degli elementi I livelli di energia degli elettroni Isotopi e numero di massa Ritorna allindice generale B1 B2 B3 B4

6 Un modello su come è fatto latomo Ritorna allindice generale Ritorna a La struttura dellatomo

7 Anticamente gli atomi sono stati considerati le particelle più piccole della materia che non si potevano dividere in particelle ancora più piccole (la parola atomo significa Indivisibile) Oggi si sa che latomo è formato dalle seguenti particelle: Protoni (particelle relativamente grosse che hanno carica elettrica positiva) Elettroni (particelle molto più piccole dei protoni; hanno carica elettrica negativa) Neutroni (particelle grosse come i protoni; ma che non hanno nessuna carica elettrica) + - p+ e- n I Protoni ed i neutroni si trovano nel nucleo dellatomo mentre gli elettroni vi girano attorno + -

8 Poiché latomo è complessivamente neutro, il numero di protoni deve essere uguale al numero di elettroni (ricorda le regole delladdizione algebrica) Mentre il numero dei neutroni può essere diverso

9 Gli elettroni ruotano attorno al nucleo in delle orbite fisse Nella prima orbita ci stanno al massimo 2 elettroni; nelle altre orbite ci stanno al massimo 8 elettroni

10 N.B.) in realtà non è corretto parlare di orbita degli elettroni. Useremo, il termine improprio di orbita solo per ragioni didattiche, in quanto per gli alunni della scuola secondaria di primo grado, è prematuro introdurre il concetto di orbitale (che non corrisponde esattamente a ciò che indichiamo con la parola orbita), ovvero di porzione di spazio intorno al nucleo dove è più probabile trovare un elettrone.

11 Il numero atomico e la tavola periodica degli elementi Ritorna allindice generale Ritorna a La struttura dellatomo

12 Numero atomico La differenza tra un elemento chimico ed un altro sta proprio nel numero di protoni (e quindi anche di elettroni) presenti in ogni atomo Questo numero prende il nome di numero atomico (si indica con Z) N.B.) mentre protoni ed elettroni caratterizzano un certo elemento chimico, i neutroni possono avere un numero variabile anche per lo stesso elemento Idrogeno (H) Elio (He) Litio (Li) Numero atomico: 1 (Z = 1) Numero atomico: 2 (Z = 2) Numero atomico: 3 (Z = 3)

13 Tavola periodica degli elementi Tutti gli elementi chimici sono stati elencati in ordine di numero atomico in una tabella chiamata tavola periodica degli elementi Ricorda che un elemento è diverso da un altro per il numero di protoni (e quindi di elettroni), cioè per il numero atomico Numero atomico

14 Idrogeno (H) + - Numero atomico: 1 (Z = 1) Cioè ha un solo protone ed un solo elettrone Elio (He) Numero atomico: 2 (Z = 2) Cioè ha 2 protoni e 2 elettroni

15 protone elettrone Ricordiamo che: nella prima orbita ci stanno al massimo 2 elettroni; nelle altre ci stanno al massimo 8 elettroni NB) i neutroni li stiamo trascurando + -

16 I livelli di energia degli elettroni Ritorna a La struttura dellatomo Ritorna allindice generale

17 Ricordiamo quindi: un elemento è diverso da un altro per il numero di protoni e quindi di elettroni presenti nellatomo Questo numero si chiama numero atomico Poiché latomo è neutro, il numero di protoni deve essere uguale al numero di elettroni; i neutroni possono essere diversi. I protoni ed i neutroni stanno nel nucleo, mentre gli elettroni vi girano intorno Nella prima orbita ci stanno al massimo 2 elettroni, mentre nelle altre ci stanno al massimo 8 elettroni + - Le orbite degli elettroni vengono chiamati gusci o strati. Essi sono dei livelli energetici posseduti dagli elettroni

18 Gli elettroni situati negli strati (orbite) più lontani dal nucleo sono più ricchi di energia (si trovano ad un livello energetico superiore); quelli situati negli strati più vicini al nucleo si trovano ad un livello energetico inferiore

19 Quando ad un atomo viene fornita energia, può succedere che gli elettroni saltano negli strati più lontani dal nucleo (strati ad energia più alta) Subito dopo, lelettrone ritorna nello strato iniziale liberando (per esempio sottoforma di luce) lenergia che aveva ricevuto prima + - energia

20 + - Abbiamo detto che quando lelettrone ritorna, si libera lenergia che lo aveva fatto saltare Questa energia spesso è energia luminosa Il colore della luce emessa dipende dalla struttura dellatomo di quel dato elemento chimico

21 Isotopi e numero di massa Ritorna allindice generale Ritorna a La struttura dellatomo

22 ISOTOPI Abbiamo detto che un elemento è diverso da un altro per il numero di protoni e quindi di elettroni (numero atomico) E i neutroni ? + - Uno stesso elemento può essere costituito da atomi aventi un diverso numero di neutroni Atomi di uno stesso elemento con numero diverso di neutroni si dicono ISOTOPI protoni neutroni elettroni Come esempio vediamo gli isotopi dellidrogeno (simbolo H, numero atomico 1 (cioè 1 solo protone ed un solo elettrone))

23 Questi tre atomi chimicamente si comportano allo stesso modo (si tratta sempre di idrogeno) Ma cosa cambia? Cambia solamente il peso!

24 Numero di massa Quindi negli atomi di uno stesso elemento, il numero di protoni non cambia, mentre i neutroni possono essere diversi In ogni singolo atomo il peso è sostanzialmente determinato dai protoni e dai neutroni (il peso degli elettroni viene trascurato perché è bassissimo) La somma dei protoni e dei neutroni presenti in un atomo viene chiamata numero di massa e si indica con la lettera A Per cui: Numero di massa =1 Numero atomico = 1 Numero di massa =2 Numero atomico = 1 Numero di massa =3 Numero atomico = 1

25 Per convenzione il numero atomico si mette in basso al simbolo, mentre il numero di massa si mette in alto Numero di massa =1 Numero atomico = 1 Numero di massa =2 Numero atomico = 1 Numero di massa =3 Numero atomico = 1

26 Ecco due isotopi del carbonio: (carbonio 12) (carbonio 14)

27 Metalli e non metalli; Il legame chimico Metalli e non metalli Legame ionico Legame covalente Legame metallico Ritorna allindice generale C1 C2 C3 C4

28 Metalli e non metalli Ritorna a Il legame chimico Ritorna allindice generale

29 Abbiamo detto che nel primo strato ci stanno al massimo 2 elettroni, mentre negli altri strati ci stanno al massimo 8 elettroni

30 Pertanto, mentre le orbite interne sono piene di elettroni (2 nella prima e 8 nelle altre), lultima orbita può essere completamente riempita oppure non completa Ne (neon) (ultima orbita completa) Na (sodio) (ultima orbita non completa)

31 Tutti gli elementi desiderano avere lultima orbita completa Alcuni tendono a reagire perdendo elettroni (in questo modo rimangono con lorbita sottostante completa) Altri tendono a reagire acquistando elettroni (in questo modo completano lorbita) Altri ancora si uniscono mettendo in comune elettroni (fino ad avere nellultimo strato un assetto completo di elettroni)

32 Gli elementi che tendono a perdere elettroni si chiamano metalli Gli elementi che tendono ad acquistare elettroni si chiamano non metalli

33 MetalliNon metalli Gas nobili Tra gli elementi distinguiamo: Tendono a perdere elettroni Tendono ad acquistare elettroni Hanno lultima orbita completa; non reagiscono con nessuno … Elementi con caratteristiche intermedie tra metalli e non metalli

34 Legame ionico Ritorna allindice generale Ritorna a Il legame chimico

35 Na (sodio) Ha un solo elettrone nellultima orbita, tende a perderlo Il sodio, perdendo un elettrone, non sarà più neutro, ma avrà una carica positiva perché i protoni del nucleo prevalgono sugli elettroni (cè un elettrone in meno) Si chiamerà ione sodio

36 F (fluoro) Ha 7 elettroni nellultima orbita (uno in meno rispetto a 8), tende ad acquistare 1 elettrone per avere lultima orbita completa + - Il fluoro, acquistando un elettrone, non sarà più neutro, ma avrà una carica negativa (cè un elettrone in più) Si chiamerà ione fluoruro

37 Legame ionico Na F Il sodio cede un elettrone al fluoro Il sodio diventa ione positivo Il fluoro diventa ione negativo Ione positivo e ione negativo si attraggono, formando un legame detto legame ionico

38 Quindi il legame ionico si stabilisce tra un atomo che cede elettroni ed un altro atomo che li acquista Latomo che cede gli elettroni diventa caricato positivamente (ione positivo o catione); Latomo che acquista gli elettroni diventa caricato negativamente (ione negativo o anione) Ione positivo e ione negativo si attraggono e si uniscono. La forza elettrica che tiene uniti gli ioni positivi con gli ioni negativi costituisce appunto il legame ionico

39 Altri esempi di legame ionico Li (litio) Cl (cloro) Dallunione di uno di litio ed uno di cloro, si forma il composto ionico LiCl, chiamato cloruro di litio 3

40

41 Na (sodio) Cl (cloro) Dallunione di uno di sodio ed uno di cloro, si forma il composto ionico NaCl, chiamato cloruro di sodio (questo è il sale che usiamo in cucina) 11

42 F F Mg 9 9 Il magnesio può cedere due elettroni Il fluoro può ricevere solo un elettrone Allora il magnesio cede laltro elettrone ad un altro atomo di fluoro Si forma il composto

43 Confrontiamo NaF con Il sodio cede un solo elettrone e diventa con carica +1 Il magnesio cede due elettroni e diventa con carica +2 Si dice che il sodio ha valenza 1, cioè ha una singola capacità di combinazione, in quanto mette in gioco 1 solo elettrone per formare il legame Il magnesio ha valenza 2, cioè ha una doppia capacità di combinazione, in quanto mette in gioco 2 elettroni per formare il legame In entrambi i composti il fluoro ha valenza 1, in quanto ogni atomo acquista 1 solo elettrone

44 Legame covalente Ritorna a Il legame chimico Ritorna allindice generale

45 Abbiamo detto che: I metalli tendono a cedere elettroni diventando ioni positivi (o cationi) I non metalli tendono ad acquistare elettroni diventando ioni negativi (o anioni) Ioni positivi e ioni negativi si attraggono formando un legame ionico Il legame ionico non è il solo tipo di legame esistente: Spesso due o più atomi si uniscono senza che nessuno ceda e nessuno acquisti elettroni, ma mettendo in comune 1 o più elettoni. In questo modo viene raggiunta la completezza nellultima orbita Si parla in questo caso di legame covalente

46 Legame covalente Un atomo di idrogeno ha 1 solo elettrone Per completare lorbita occorre un altro elettrone ( nella prima orbita ci stanno al massimo 2 elettroni ) Due atomi di idrogeno possono completarsi mettendo in comune un elettrone ciascuno - - Quindi i due elettroni impegnati nel legame appartengono ad entrambi gli atomi di idrogeno Si forma la molecola

47 Due atomi di ossigeno si uniscono formando la molecola

48 Legame metallico Ritorna a Il legame chimico Ritorna allindice generale

49 Legame metallico Ricordiamo che i metalli, avendo pochi elettroni nellultima orbita, tendono a perderli Na (sodio) 11

50 In una sbarra di metallo questi elettroni esterni formano una nuvola elettronica che appartiene contemporaneamente a tutti gli atomi del metallo, mantenendoli uniti (legame metallico) Addirittura, applicando una differenza di potenziale elettrico questi elettroni possono spostarsi (corrente elettrica) Ecco perché i metalli sono buoni conduttori di elettricità

51 Lenergia del flusso di elettroni nei metalli può essere utilizzata per fare accendere una lampadina Naturalmente, per fare spostare gli elettroni in un conduttore metallico ci vuole una differenza di potenziale elettrico.

52 Fine


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