Il nuovo Invito alla biologia.blu 13/11/11 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini, G. Valitutti, M. Falasca, P. Amadio Il nuovo Invito alla biologia.blu 2 2

Dalle trasformazioni chimiche alla teoria atomica 13/11/11 Capitolo 3 Dalle trasformazioni chimiche alla teoria atomica 3 3

Le trasformazioni della materia 13/11/11 Lezione 1 Le trasformazioni della materia 4 4

Trasformazioni fisiche e chimiche La materia è sottoposta in ogni momento a modificazioni e trasformazioni. I cambiamenti della materia possono essere: trasformazioni fisiche; trasformazioni chimiche.

Le trasformazioni fisiche Le trasformazioni fisiche producono una modificazione fisica reversibile della materia e non producono nuove sostanze.

Le trasformazioni chimiche /1 Le trasformazioni chimiche sono modificazioni che comportano una variazione della composizione chimica delle sostanze originarie con formazione di nuove sostanze. Nelle trasformazioni chimiche le sostanze originarie si dicono reagenti, le nuove sostanze prendono il nome di prodotti.

Le trasformazioni chimiche /2 Le trasformazioni chimiche possono presentare alcuni cambiamenti caratteristici: formazione di bollicine; cambiamento di colore; formazione o scomparsa di un solido; cambiamento di odore; variazione di temperatura del sistema; emissione di luce. È solo attraverso l’analisi chimica che si determina con certezza se una trasformazione è chimica o fisica.

Sostanze elementari e composti 13/11/11 Lezione 2 Sostanze elementari e composti 9 9

Sostanze semplici e sostanze composte È possibile isolare da un miscuglio una o più sostanze pure. Le sostanze pure formate da componenti più semplici si chiamano sostanze composte o composti. Le sostanze che non possono essere trasformate in sostanze più semplici si chiamano sostanze semplici o elementari. Una sostanza semplice è formata da atomi di un unico elemento, singoli o legati fra loro a formare molecole.

Gli elementi Gli elementi presenti in natura sono 89 e oltre una ventina sono sintetizzati artificialmente. Gli elementi sono invariabili: si combinano tra loro nelle reazioni chimiche ma non cambiano mai la propria natura. Gli elementi hanno un proprio nome e un simbolo chimico e sono rappresentati nella tavola periodica proposta dal russo Dmitrij Mendeleev nel 1869.

La tavola periodica /1 La tavola periodica è organizzata in righe orizzontali dette periodi e colonne verticali o gruppi.

La tavola periodica /2 Nella tavola periodica gli elementi sono suddivisi in metalli; non metalli; semimetalli.

I metalli La classe più numerosa è quella dei metalli, che sono: lucenti; buoni conduttori di calore; buoni conduttori di elettricità; duttili; malleabili. I metalli reagiscono facilmente con l’ossigeno e con i non metalli.

I non metalli I non metalli sono: fragili se solidi; gassosi, ma anche liquidi e solidi; cattivi conduttori di calore ed elettricità; buoni conduttori di elettricità; né duttili, né malleabili. I non metalli reagiscono facilmente con i metalli e tra sé. I gas nobili sono non metalli praticamente privi di reattività.

I semimetalli I semimetalli presentano proprietà intermedie fra i metalli e i non metalli: a temperatura ambiente sono solidi; sono semiconduttori (né conduttori né isolanti), ma diventano eccellenti conduttori di elettricità quando contengono impurezze di altri elementi vicini. Germanio e silicio sono impiegati nei transistor e nei circuiti integrati.

Composti e miscugli I composti chimici sono le sostanze più abbondanti in natura. La percentuale in massa degli elementi che costituiscono un composto è costante, ovvero i composti chimici hanno una composizione costante. I miscugli, invece, hanno composizione variabile.

La nascita della moderna teoria atomica 13/11/11 Lezione 3 La nascita della moderna teoria atomica 18 18

L’origine del termine «atomo» La materia è formata da particelle microscopiche, gli atomi. Democrito fu il primo che attribuì il nome «atomi» a particelle infinitamente piccole, immutabili, indistruttibili e indivisibili. Il primo modello atomico fu proposto dopo 22 secoli.

Il primo modello atomico Nel 1803 John Dalton ipotizzò il primo modello atomico su basi sperimentali, a cui seguirono gli studi di Antoine Lavoisier e di Joseph-Louis Proust.

La legge di conservazione della massa Lavoisier studiò sperimentalmente le trasformazioni chimiche e arrivò a enunciare la legge di conservazione della massa: in una reazione chimica, la massa dei reagenti è esattamente uguale alla massa dei prodotti.

La legge delle proporzioni definite Proust, sulla base dei risutati sperimentali ottenuti, enunciò la legge delle proporzioni definite: in un composto, il rapporto tra le masse degli elementi che lo costituiscono è definito e costante.

La legge delle proporzioni multiple /1 Dalton osservò che alcune coppie di elementi possono combinarsi tra loro in modi diversi e dare origine a più di un composto. Arrivò così a enunciare la legge delle proporzioni multiple: quando un elemento si combina con la stessa massa di un secondo elemento per formare composti diversi, le masse del primo elemento stanno fra loro in rapporti semplici, esprimibili tramite numeri interi piccoli.

La legge delle proporzioni multiple /2

La teoria atomica di Dalton /1 Secondo la prima teoria atomica proposta da Dalton: la materia è fatta di atomi piccolissimi indivisibili e indistruttibili; tutti gli atomi di uno stesso elemento sono identici e hanno la stessa massa; gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri elementi; gli atomi di un elemento si combinano solo con numeri interi di atomi di altri elementi; gli atomi non possono essere né creati né distrutti, ma si trasferiscono interi da un composto all’altro.

La teoria atomica di Dalton /2 La teoria di Dalton concorda con le leggi della conservazione della massa, delle proporzioni definite e delle proporzioni multiple.