linguaggio della chimica Struttura dell’atomo Rappresentazione degli elementi Dagli atomi alle molecole Fine della presentazione Ricerca sul linguaggio della chimica Realizzato da: Irene Morreale Noemi Palumbo Piccionello CLASSE 2°D

Struttura dell’atomo Ciao ragazzi accompagnatemi alla scoperta della struttura dell’atomo!!!!!!!!!! L'atomo (dal greco àtomos -, indivisibile, così chiamato perché inizialmente considerato l'unita più piccola ed indivisibile della materia, risalente alla dottrina dei filosofi greci Leucippo, Democrito ed Epicuro, detta atomismo) è la più piccola parte di ogni elemento esistente in natura che ne conserva le caratteristiche chimiche. Nel 1808, John Dalton spiegò i fenomeni chimici secondo i quali le sostanze sono formate dai loro componenti secondo rapporti ben precisi fra numeri interi, ipotizzando che la materia fosse costituita da atomi. Verso la fine dell'Ottocento (con la scoperta dell'elettrone) fu dimostrato che l'atomo non era indivisibile, bensì a sua volta composto da particelle più piccole (alle quali ci si riferisce con il termine "subatomiche"). In particolare, l'atomo è composto da un nucleo carico positivamente e da un certo numero di elettroni, carichi negativamente, che gli vibrano attorno senza un'orbita precisa (l'elettrone si dice infatti delocalizzato), nei cosiddetti gusci elettronici. Il nucleo è composto da protoni, che sono particelle cariche positivamente e da neutroni che sono particelle prive di carica: protoni e neutroni sono detti nucleoni. In proporzione se si considera il nucleo grande come una mela, gli elettroni gli ruotano attorno ad una distanza pari a circa un chilometro; viceversa un nucleone ha massa quasi 1800 volte superiore a quella di un elettrone. Struttura dell’atomo Atomi al microscopio

Rappresentazione degli elementi Gli elementi vengono armoniosamente classificati nella tavola periodica, uno strumento di sintesi estremamente potente!!!!!!!!!! Un elemento chimico è una sostanza pura costituita da un unico tipo di atomi, quelli che appunto lo caratterizzano e si distinguono da quelli degli altri elementi per il numero atomico (Z). Gli elementi possono presentarsi in diverse forme: sotto forma monoatomica: i gas nobili (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). sotto forma molecolare: alcuni esempi sono H2, N2, O2, O3, F2, P4, S8, Cl2, Br2, I2. sotto forma di insieme continuo (cristallino o amorfo) di atomi legati in modo covalente: per esempio C, Si, B, Sb. sotto forma metallica: la maggior parte degli elementi sono metalli, alcuni esempi sono il ferro, il sodio, l'oro, il calcio, l'uranio Lo stesso elemento può esistere in diverse forme allotropiche come il diamante e la grafite, nei quali il carbonio possiede strutture cristalline diverse, oppure l'ossigeno diatomico O2 e l'ozono O3, che differiscono per la struttura molecolare. Gli elementi vengono armoniosamente classificati nella tavola periodica, uno strumento di sintesi estremamente potente. Gli atomi dello stesso elemento possono differire per il numero di massa (A), ossia per il numero di nucleoni. Tali varietà sono dette isotopi, in quanto occupano lo stesso posto nella tavola periodica. Gli elementi rinvenuti sulla Terra sono 90.

Dagli Atomi alle Molecole Si dice molecola qualsiasi aggregato elettricamente neutro di atomi, tenuti assieme abbastanza fortemente così da essere considerati come una sola entità!!!!!!!!!! Il Legame Chimico L'atomo, come abbiamo finora visto, è un sistema elettricamente neutro, ma le cariche elettriche positive e negative che lo costituiscono non sono uniformemente distribuite nel suo volume. Tali cariche, pertanto, possono esercitare forze di attrazione e di repulsione sulle cariche di atomi adiacenti, per cui gli atomi si aggregano e si combinano tra di loro dando luogo a quella miriade di sostanze che compongono il mondo che ci circonda. In particolare, le sostanze in cui sono presenti atomi chimicamente tutti eguali, cioè aventi lo stesso numero atomico, sono dette sostanze elementari o, più semplicemente, elementi; quelle in cui, invece, compaiono atomi appartenenti a specie diverse sono dette sostanze composte o composti. Per moltissimi composti e per alcuni elementi gli atomi che li costituiscono si organizzano in gruppi discreti (tutti eguali fra loro e formati da due o più atomi) a cui si dà il nome di molecole. Si dice molecola qualsiasi aggregato elettricamente neutro di atomi, tenuti assieme abbastanza fortemente così da essere considerati come una sola entità. L’attrazione netta tra due atomi entro una molecola è detta legame chimico. In altri casi, invece, non è possibile individuare un tale aggregato discreto di atomi. Le proprietà chimiche e fisiche di elementi e di composti sono determinate non solo dalla loro composizione chimica, ma anche dal modo in cui i loro atomi sono legati. Di seguito cercheremo di enunciare ed illustrare alcuni semplici criteri che ci permettano sia di capire come e perché gli atomi si uniscono tra di loro, per formare una sostanza, e la natura del legame, il legame chimico, che si instaura tra gli atomi che la compongono. Legame ionico Legame Covalente

Si usa scrivere questo numero come pedice sinistro del simbolo dell'elemento chimico in questione: per esempio 6C, poiché il carbonio ha sei protoni.!!!!!!!!! Numero Atomico Il numero atomico (indicato solitamente con Z , dal tedesco Zahl, e detto anche numero protonico) corrisponde al numero di protoni contenuti in un nucleo atomico. In un atomo neutro il numero atomico è pari anche al numero di elettroni; in caso contrario l'atomo è detto ione. Si usa scrivere questo numero come pedice sinistro del simbolo dell'elemento chimico in questione: per esempio 6C, poiché il carbonio ha sei protoni. Ad ogni numero atomico corrisponde un diverso elemento chimico. Atomi aventi stesso numero atomico ma diverso numero di neutroni sono detti isotopi. In fisica il numero atomico è indicato con la sigla N.A. ed indica il numero di protoni presenti in un atomo cioè se il numero atomico di un atomo è 5 vuol dire che essendo l'atomo neutro avrà 5 protoni e 5 elettroni

Quando di un elemento si vuole specificare il numero di massa, lo si scrive in alto, a sinistra del simbolo chimico. Per esempio, per l'isotopo del carbonio con numero di massa 12 si rappresenta con: 12C..!!!!!!!!! Numero di Massa Il numero di massa (solitamente indicato con A) è pari alla somma delle masse di tutti i protoni e i neutroni presenti in un atomo, siccome le masse di neutroni e protoni sono circa pari a 1 si può dire che il numero di massa sia pari al numero di nucleoni (ovvero protoni e neutroni) contenuti in un nucleo atomico. Quando di un elemento si vuole specificare il numero di massa, lo si scrive in alto, a sinistra del simbolo chimico. Per esempio, per l'isotopo del carbonio con numero di massa 12 si rappresenta con: 12C.

Tavola Periodica La tavola periodica si articola in gruppi e periodi!!!!!!!!! La tavola periodica degli elementi è lo schema col quale vengono ordinati gli atomi sulla base del loro numero atomico Z. Ideata dal chimico russo Dimitrij Mendeleev nel 1869, contemporaneamente ed indipendentemente dal chimico tedesco Julius Lothar Meyer (1830 - 1895), inizialmente contava numerosi spazi vuoti, previsti per gli elementi che sarebbero stati scoperti in futuro, taluni nella seconda metà del 1900. La tavola periodica si articola in gruppi e periodi: ·   Ogni gruppo (colonne verticali della tavola) 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 simili. Ogni periodo (linee orizzontali delle 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.

Tavola Periodica

La formazione di un legame ionico comporta l'asportazione di un elettrone da un atomo!!!!!!!!! Quando due o più atomi si uniscono per formare una molecola, può esserci competizione per gli elettroni disponibili tale da avere il quasi completo trasferimento d'uno o più elettroni da un atomo all'altro. In tal modo gli atomi risultano carichi e sono legati fortemente dalle forze elettrostatiche esistenti tra gli anioni negativi e i cationi positivi. La formazione di un legame ionico comporta l'asportazione di un elettrone da un atomo, un processo chiamato ionizzazione, e l'energia necessaria è il potenziale di ionizzazione di quell'atomo (v. ioni; ionizzazione). L'altro atomo acquista un elettrone e la misura della sua capacità di farlo è detta affinità elettronica dell'atomo. Quando un atomo di sodio e uno di cloro interagiscono, per esempio, si forma il sale da cucina.

Gli elettroni esterni che partecipano al legame si chiamano elettroni di valenza!!!!!!!!! Legame Covalente Quando la competizione per gli elettroni di legame non è tanta quanta nel legame ionico, gli elettroni esterni vengono condivisi e si forma una legame covalente. Gli elettroni esterni che partecipano al legame si chiamano elettroni di valenza. Per esempio, due atomi di idrogeno, ognuno con valenza uno, possono combinarsi per formare la molecola biatomica di idrogeno, mettendo in compartecipazione due elettroni. Mentre i due atomi si avvicinano la nuvola elettronica di un atomo risente della forza attrattiva del nucleo dell'altro. Questa attrazione viene bilanciata, ad una piccola distanza interatomica, dalla repulsione dei due nuclei positivi e delle due nuvole elettroniche. La distanza favorita è quella alla quale vi è la massima stabilizzazione e questa è la distanza internucleare di equilibrio, o distanza di legame.

I protoni sono particelle nucleari dotate di carica positiva uguale e opposta a quella dell’elettrone!!!!!!!!! Protone Particella nucleare dotata di carica positiva uguale e opposta a quella dell’elettrone. Insieme al neutrone, è un costituente fondamentale dei nuclei atomici e per questo motivo ci si riferisce alle due particelle con il termine comune nucleone. Il protone ha massa approssimativamente 1836 volte la massa dell’elettrone; la massa di un atomo è quasi interamente concentrata nel nucleo. Attualmente sono in corso numerosi esperimenti volti a dimostrare l’instabilità del protone, ma finora non è stata ottenuta nessuna prova definitiva. L’antiprotone, cioè l’antiparticella del protone, è stabile nel vuoto e non decade spontaneamente. Quando un antiprotone collide con un protone o un neutrone, le due particelle coinvolte nel processo si trasformano in mesoni, hanno vita media estremamente breve. La particella venne identificata per la prima volta nel 1955 presso Radiation Laboratory dell’universita della California.

Neutrone La caratteristica dei neutroni, che li differenzia dalle altre particelle subatomiche, è l'assenza di carica elettrica!!!!!!!!! In fisica, il neutrone è una particella subatomica senza carica elettrica e con massa a riposo di 939,57 MeV (leggermente superiore a quella del protone, pari a 938,27 MeV). Al di fuori del nucleo, i neutroni sono instabili ed hanno una emivita di circa 15 minuti. Decadono in un protone, emettendo un elettrone e un antineutrino. La caratteristica dei neutroni, che li differenzia dalle altre particelle subatomiche, è l'assenza di carica elettrica. Questa proprietà dei neutroni ritardò la loro scoperta, li rende molto penetranti, e impossibili da osservare direttamente. Anche se gli atomi, nel loro stato normale, sono privi di carica, sono migliaia di volte più grandi di un neutrone e consistono di un complesso sistema di elettroni con carica negativa, spaziati attorno a un nucleo con carica positiva.

Elettrone Delle tre particelle che costituiscono gli atomi, l'elettrone è di gran lunga il più leggero ed il più piccolo!!!!!!!!! Delle tre particelle che costituiscono gli atomi, l'elettrone è di gran lunga il più leggero ed il più piccolo. Per avere un idea del suo peso dobbiamo pensare che ci vorrebbero dieci miliardi di miliardi di miliardi di elettroni per fare un solo grammo di materia! Sappiamo inoltre che l’elettrone è privo di struttura interna, cioè è una particella fondamentale in quanto non composta da altre più piccole. Nell'uso comune, l'elettrone viene abbreviato con il simbolo "e-" e la sua carica elettrica   per convenzione è negativa. La carica dell'elettrone Qe viene identificata come carica elementare. In questo modo, la carica di tutte le altre particelle viene riferita a quella dell'elettrone: la carica elettrica di una particella è sempre un multiplo intero o una frazione, segno a parte, della carica elementare Qe. La scoperta degli elettroni, nel 1897, da parte di J.J. Thompson, ha messo in evidenza per la prima volta l'esistenza delle particelle elementari, o meglio la natura non continua della materia.

Nel 1808, John Dalton spiegò i fenomeni chimici secondo i quali le sostanze sono formate dai loro componenti secondo rapporti ben precisi fra numeri interi, ipotizzando che la materia fosse costituita da atomi!!!!!!!!! John Dalton Nel corso dei suoi studi Dalton si avvalse delle conoscenze chimiche che possedeva (la legge della conservazione della massa e la legge delle proporzioni definite) e formulò la sua teoria atomica, che si fondava su cinque punti: la materia è formata da 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 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. Questa viene considerata la prima teoria atomica della materia perché per primo Dalton ricavò le sue ipotesi per via empirica.