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

Viaggiando con la Chimica

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 ἄτομος - 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: 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 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 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”. Nel 1902, Joseph John Thomson propose il primo modello fisico dell'atomo: aveva infatti dimostrato un anno prima l’esistenza dell’elettrone. 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).

Modello atomico nei secoli: da Rutherford ai giorni nostri Nel 1911 Ernest Rutherford scoprì i protoni (dotati di carica elettrica positiva). Da quell’istante l’atomo 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 un’energia 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 all’altra e quindi passava da uno stato di energia minore a uno maggiore. Nel 1926 Erwin Shrödinger ipotizzò che la struttura dell’atomo fosse costituita da un nucleo circondato da una nuvola di elettroni, ciò avvenne perché fu abbandonata l’idea di orbita e introdotta quella di orbitale regione dove esiste un’ elevata probabilità di trovare l’elettrone. 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.

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 miscela o miscuglio eterogenea o omogenea; Dalla sostanza della miscela a cui siamo interessati. Nome della tecnica Spiegazione Principio 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 Differenza di densità Cromatografia Separa i componenti di un miscuglio omogeneo

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.

Tavola periodica 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: 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

Composti binari Ossidi O2 +M→MO Ossido di M Anidridi O2 +nM→nMO Anidride di nM Sale nM+M →MnM nM uro di M Idruro H2 + M→HM Idruro di M Acidi H2+nM→HnM Acido di nM idrico

Ed ora catapultiamoci nel laboratorio di chimica Composti ternari Ossido ternario MO+H2O →M(OH)-1 Idrossido di M Ossiacido ternario nMO+H2O→HnMO Acido nM Sale ternario HnMO+M→MnMO+H2 nM ato/ito di M Ed ora catapultiamoci nel laboratorio di chimica

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. R i t o r n a L e g m

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 R i t o r n a L e g m

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. R i t o r n a L e g m

Miscugli Eterogeneo o Omogeneo Miscuglio Eterogeneo : avviene quando le sostanze che lo compongono sono distinguibili visivamente, o con l’aiuto 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) Ritorna a tecniche di separazione

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 dell’intero 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 l’origine o il modo di preparazione, contiene sempre quantità definite e costanti degli elementi proporzionali alla loro massa Ritorna a Modello atomico nei secoli

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Esperimenti in Laboratorio Questo è la cromatografia : che separa i colori componenti delle foglie degli spinaci Esperimenti in Laboratorio Questo è un esperimento che sfrutta l’azione di un catalizzatore per velocizzare la reazione tra acqua e sapone In questo esperimento vi è l’azione 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