LE SOSTANZE

CLASSIFICAZIONE DEGLI ELEMENTI In natura esistono soltanto 92 elementi chimici diversi. È il numero di protoni presente nel nucleo che caratterizza e distingue un elemento dall’altro. Con NUMERO ATOMICO si intende il numero di protoni ( e di elettroni) che caratterizza un elemento chimico. Numero atomico Simbolo Numero di massa Gli elementi sono ordinati all’interno di una tavola periodica, ideata da Dmitriy Mendeleev (1834-1907). L’ordine è determinato dal loro numero atomico crescente.

Gli elementi nella tavola periodica sono disposti secondo 7 righe orizzontali, dette PERIODI ed 8 colonne verticali chiamate GRUPPO ( ordinati dal I al VII più un gruppo 0). Gli elementi del gruppo 0 sono chiamati gas nobili, perché non si legano con nessun altro elemento e in natura non formano molecole, ma si trovano soltanto in forma monoatomica. Gli elementi di uno stesso gruppo hanno proprietà chimiche simili.

Struttura dell’atomo e disposizione degli elettroni. Fu il fisico danese Niels Bohr (1885-1962) ad intuire per primo che gli elettroni non si distribuivano casualmente intorno al nucleo di un atomo, ma che tendevano ad occupare gusci concentrici (orbitali), posti a precise distanze tra loro, all’interno dei quali gli elettroni si muovono.

Ogni guscio può ospitare un determinato numero di elettroni: Nel primo guscio al massimo due elettroni; Nel secondo al massimo otto elettroni; Dal terzo in poi il numero di elettroni aumenta. Se proviamo a disegnare la configurazione elettronica degli elementi, ci accorgiamo che quelli appartenenti allo stesso gruppo (per esempio il 1°) , hanno lo stesso numero di elettroni nell’orbitale più esterno (uno nel nostro caso). A quale gruppo appartiene il seguente atomo? Gli elementi con caratteristiche chimiche-fisiche simili hanno lo stesso numero di elettroni nell’orbitale più esterno.

Uno di Azoto e tre di Idrogeno. Le molecole È possibile combinare i 92 elementi della tavola periodica per formare delle sostanze, ma questo è possibile farlo solo seguendo delle regole ben precise, un po’ come le parole con le lettere dell’alfabeto. Le “parole” della chimica sono le molecole, ossia il più piccolo aggregato di atomi che caratterizza una sostanza. Esse sono rappresentate dalle formule. Negli elementi le molecole sono formate da atomi della stessa specie: O2 Questo è il simbolo della molecola di ossigeno e il numero in basso a destra, detto indice, indica il numero di atomi di ossigeno che entrano a far parte della molecola. Nei composti le molecole sono formate da atomi di specie diverse: NH3 Questo è il simbolo della molecola di ammoniaca. Da quali e quanti atomi è formata? Uno di Azoto e tre di Idrogeno.

Come si formano le molecole Non tutti gli atomi reagiscono tra loro per formare delle molecole, come detto prima questo è possibile solo se si rispettano determinate regole e si conoscono le caratteristiche degli elementi. Sappiamo che i gas nobili non reagiscono con altri elementi, sappiamo anche che il loro guscio elettronico più esterno è pieno. Si può pensare che questa sia una configurazione molto stabile. Molti atomi tendono a raggiungere questa configurazione elettronica, acquisendo o cedendo elettroni, per formare una molecola. Per esempio gli elementi del primo gruppo reagiscono molto bene con quelli del settimo formando composti chiamati Sali. La molecola così ottenuta è più stabile dei atomi separati perché si e creata una forza attrattiva, chiamata legame chimico (legame ionico). Con sodio e cloro si ottiene il cloruro di sodio

In certi casi, nella formazione delle molecole, quando gli elementi sono molto vicini sulla tavola periodica, gli elementi non vengono ceduti o acquistati, ma messi in comune (legame covalente). È detta VALENZA la capacità di un atomo di cedete, acquistare o mettere in comune un elettrone. Essa dipende dagli elettroni presenti nel guscio più esterno. Per esempio il sodio (Na) ha nel guscio più esterno un elettrone che tende a cedere per ottenere una configurazione stabile (otto elettroni nel penultimo guscio). Il sodio ha valenza 1 (monovalente). All’ossigeno mancano due elettroni per completare il suo guscio più esterno (il secondo guscio è completo con otto elettroni), quindi tende ad acquistarne due. L’ossigeno ha valenza 2 (bivalente).

LE REAZIONI CHIMICHE Ogni volta che una sostanza si trasforma in altre sostanze, avviene un fenomeno chimico, chiamato reazione chimica. In ogni reazione chimica gli atomi delle sostanze che reagiscono rompono i legami che li uniscono per formarli di nuovi, e quindi nuove sostanze. Per tutte le reazioni valgono due leggi fondamentali della chimica: LEGGE DELLA CONSERVAZIONE DELLA MASSA (Legge di Lavoisier): in ogni reazione chimica la somma delle masse dei reagenti e sempre uguale alla somma delle masse dei prodotti; LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE (Legge di Proust): gli elementi non si combinano a caso, ma secondo quantità definite, seguendo delle precise proporzioni.

Tipi di reazione Esistono diversi tipi di reazioni chimiche, vediamone alcuni: Sintesi o combinazione: a partire da due o più elementi si formano i composti: Es. combinando limatura di ferro e polvere di zolfo si ottiene solfuro di ferro. Per la legge delle proporzioni definite 7 g di ferro reagiscono solo con 4 g di zolfo. Per la legge della conservazione della massa, quanti grammi di solfuro di ferro si formeranno? 11 g Usando le formule degli elementi e dei composti si può scrivere la reazione di sintesi del solfuro di ferro; tale tipo di scrittura e detta equazione chimica: Fe + S  FeS

Bilanciamento di una reazione chimica In una reazione chimica, il numero degli atomi delle sostanze reagenti è sempre uguale al numero di atomi presenti nelle sostanze prodotte. H2 + O2  H2O Questa reazione è bilanciata?