Mario Rippa La chimica di Rippa primo biennio

Capitolo 1 La chimica e la struttura dell’atomo

Capitolo 1 La chimica e la struttura dell’atomo §1.1 Una scienza per conoscere la materia dei corpi §1.2 Miscugli, elementi, composti §1.3 La teoria atomica §1.4 Composti e reazioni chimiche §1.5 Le particelle subatomiche §1.6 I costituenti dell’atomo

Capitolo 1 La chimica e la struttura dell’atomo §1.7 L’esperimento di Rutherford §1.8 L’atomo nucleare §1.9 Numero atomico e numero di massa §1.10 Elementi e simboli chimici §1.11 Gli isotopi §1.12 Molecole e formule chimiche

§1.1 Una scienza per conoscere la materia dei corpi La chimica è la scienza che studia la materia e le sue trasformazioni. La materia è tutto ciò che possiede massa e che occupa spazio. Il nostro corpo, il cibo, l’aria sono esempi di materia.

§1.2 Miscugli, elementi, composti La materia può essere classificata in base alla sua composizione in due categorie: miscugli; sostanze pure.

§1.2 Miscugli, elementi, composti I miscugli sono sistemi formati da più di un componente ed hanno composizione variabile. I miscugli vengono classificati in: miscugli omogenei o soluzioni; miscugli eterogenei. I miscugli possono essere separati nei loro componenti tramite trasformazioni fisiche. Nei miscugli omogenei la composizione e quindi le proprietà intensive sono le stesse in ogni parte del sistema; nei miscugli eterogenei la composizione e le proprietà variano da una parte all’altra del sistema.

§1.2 Miscugli, elementi, composti Le sostanze pure sono sostanze formate da un solo componente ed hanno quindi composizione costante. Le sostanze pure vengono classificate in: elementi: sostanze che non possono essere scisse in sostanze più semplici; composti: sono formati da due o più elementi e possono essere scissi negli elementi che li costituiscono tramite metodi chimici.

§1.2 Miscugli, elementi, composti È possibile ottenere i componenti di un miscuglio attraverso trasformazioni fisiche. È possibile ottenere gli elementi costituenti di un composto attraverso trasformazioni chimiche chiamate decomposizioni.

§1.3 La teoria atomica Nell’Ottocento si appurò che la materia era costituita da parti piccolissime, formate da atomi. Un atomo è la parte più piccola di un elemento che conserva tutte le proprietà chimiche dell’elemento stesso. Antica rappresentazione degli atomi Moderna rappresentazione degli atomi

§1.3 La teoria atomica La teoria atomica di Dalton si articola in quattro punti: la materia è costituita da atomi, particelle di materia indivisibili e indistruttibili; un elemento chimico è formato da atomi tutti uguali tra loro; elementi diversi sono formati da atomi diversi per volume, massa e proprietà; atomi diversi possono unirsi tra loro per formare i composti chimici.

§1.4 Composti e reazioni chimiche L’unione di due o più atomi produce una molecola. La molecola è la più piccola parte di un composto che conserva tutte le proprietà chimiche del composto stesso. Le molecole hanno proprietà diverse da quelle degli atomi di cui sono formate. Nei composti gli atomi sono tenuti insieme da forze, i legami chimici. Alcune molecole sono costituite da atomi tutti uguali; molte molecole derivano dall’unione di atomi diversi.

§1.4 Composti e reazioni chimiche In una reazione chimica si hanno nuove combinazioni degli atomi, delle molecole e dei composti ionici tra loro, con la produzione di nuove sostanze. Le sostanze di partenza sono dette reagenti. Le sostanze che si formano sono dette prodotti.

§1.5 Le particelle subatomiche Nel 1897 J.T. Thompson identificò particelle con carica negativa e massa circa duemila volte inferiore dell’atomo di idrogeno. Thompson chiamò queste particelle elettroni.

§1.5 Le particelle subatomiche Nel 1904 J.T. Thompson propose un modello di atomo in cui si faceva riferimento a particelle subatomiche. L’atomo è elettricamente neutro; l’atomo è una sfera positiva; gli elettroni sono distribuiti uniformemente all’interno in modo da neutralizzare le cariche positive.

§1.5 Le particelle subatomiche Nel 1914 venne provata sperimentalmente l’esistenza di una particella subatomica carica positivamente, il protone. Un’altra particella subatomica, il neutrone, così chiamato perché privo di carica elettrica, fu scoperta nel 1932.

§1.6 I costituenti dell’atomo La massa degli atomi e delle particelle subatomiche è espressa in unità di massa atomica (simbolo u): 1 u = 1,66 · 10-24 g

§1.6 I costituenti dell’atomo Gli ioni sono atomi, o gruppi di atomi dotati di cariche elettriche positive o negative in quanto hanno ceduto o acquistato elettroni. Normalmente in un atomo il numero degli elettroni è uguale a quello dei protoni, e l’atomo risulta elettricamente neutro.

§1.7 L’esperimento di Rutherford Rutherford bombardò una sottile lamina d’oro con particelle α (particelle positive costituite da due protoni e due neutroni) e osservò che: La maggior parte delle particelle attraversavano la lamina senza deviare; L’esperimento di E. Rutherford del 1911 ha permesso di stabilire la struttura dell’atomo. alcune particelle venivano deviate; poche altre particelle venivano riflesse.

§1.8 L’atomo nucleare Rutherford interpretò i risultati dell’esperimento formulando una nuova teoria atomica, chiamata modello dell’atomo nucleare: l’atomo è costituito da una parte centrale, chiamata nucleo, in cui è concentrata quasi tutta la massa, e da una parte periferica, molto più grande e quasi vuota, dove ci sono gli elettroni. Il raggio di un atomo è circa 10000 volte più grande del raggio del suo nucleo. L’atomo è praticamente quasi vuoto.

§1.9 Numero atomico e numero di massa Il nucleo di un atomo contiene protoni e neutroni. Le particelle che risiedono nel nucleo sono chiamate nucleoni. I neutroni permettono di tenere unite le particelle nucleari. Quanti più protoni sono presenti nel nucleo tanti più neutroni servono per stabilizzarlo.

§1.9 Numero atomico e numero di massa Il numero dei protoni di un atomo si chiama numero atomico Z: Il numero di protoni di un atomo è uguale al numero di elettroni.

§1.9 Numero atomico e numero di massa Il numero totale dei protoni e dei neutroni è chiamato numero di massa A: Il numero di massa A di un atomo si ottiene sommando il numero di protoni al numero atomico.

§1.10 Elementi e simboli chimici Un elemento chimico è formato da atomi con lo stesso numero di protoni, cioè con lo stesso numero atomico. Ogni elemento è rappresentato con un simbolo chimico: il simbolo chimico di un elemento è costituito dalla lettera iniziale del nome latino dell’elemento scritta in stampatello maiuscolo; Nel caso in cui il nome di più elementi inizi con la stessa lettera, si aggiunge una lettera scritta in minuscolo. il numero di massa A di un atomo si scrive prima del simbolo in alto, il numero atomico Z in basso.

§1.11 Gli isotopi Tutti gli atomi di uno stesso elemento hanno lo stesso numero di protoni, ma possono avere un numero di neutroni diverso: Atomi che hanno lo stesso numero di protoni, ma differente numero di neutroni sono detti isotopi.

Gli isotopi di uno stesso elemento hanno: numero atomico uguale; proprietà chimiche identiche; numero di massa diverso. Gli elementi si presentano in natura in miscugli di isotopi.

§1.12 Le molecole e le loro formule La formula chimica di una molecola indica la composizione qualitativa e quantitativa della molecola, utilizzando i simboli chimici degli elementi che ne fanno parte. Le formule molecolari indicano quali e quanti atomi sono presenti nella molecola. Sono formate da: i simboli chimici degli elementi presenti; gli indici, i numeri interi, scritti come pedice dopo il simbolo chimico, che indicano il numero di atomi presenti;