IL LINGUAGGIO DELLA CHIMICA Cosa sono gli elementi L’atomo Dagli atomi alle molecole REALIZZATO DA: CHIARA CRISCENZO-SILVIA SIMONE-ALAIMO LUANA-CRISTINA CURTO-ELISA LENTINI 2D

GLI ELEMENTI Gli elementi conosciuti fino ad oggi sono circa 112. alcuni si trovano in natura allo stato puro,come oro,argento e carbonio,oppure perché si possono separare facilmente dai loro minerali,come ferro e mercurio. Altri elementi si ottengono artificialmente,questi sono chiamati elementi artificiali. Gli atomi degli elementi chimici vengono rappresentati mediante simboli che derivano dal nome latino dell’elemento. Se alcuni elementi si combinano tra loro formano i composti. Nel 1869 il chimico Mendeleev disponendo gli elementi fino ad allora conosciuti in ordine di peso atomico scoprì che alcune loro proprietà chimiche e fisiche si ripetevano ad intervalli regolari, in base al peso atomico. Si formò così la tavola periodica degli elementi.

I SIMBOLI DEGLI ELEMENTI Cu,Au,N,Hg,Na e K sono esempi di simboli che servono a indicare gli atomi degli elementi. Indicano rame da cuprum, oro da aurum, azoto da nitrogenum, mercurio da hydrargirium, sodio da natrium e potassio kalium. Spesso le molecole degli elementi sono costituite da due o più atomi dello stesso tipo. In questo caso vengono rappresentate con il simbolo dell’elemento seguito da un numero scritto in basso,che indica il numero di atomi che lo costituiscono .Ad esempio,la molecola di ossigeno viene indicata con O2 che indica che la molecola è costituita da due atomi di ossigeno. Pietra dell’oro Potassio allo stato solido

I COMPOSTI Un composto chimico è una sostanza formata da due o più elementi, con un rapporto fisso tra di loro che ne determina la composizione. Per esempio l'acqua è un composto chimico formato da idrogeno e ossigeno in rapporto di due a uno. In generale, il rapporto fisso deve essere determinato da proprietà chimiche o fisiche, piuttosto che da arbitrarie selezioni e scelte umane. Pertanto sostanze come ad esempio l'ottone e la cioccolata, sono considerate miscugli e non composti chimici. Una caratteristica fondamentale del composto chimico è la sua formula chimica. La formula descrive il rapporto del numero di atomi nell'unità minima della sostanza. Per esempio, nella formula H2O (acqua) ci sono due atomi di idrogeno per ogni atomo di ossigeno.

La tavola periodica degli elementi Mendeleev disponendo gli elementi orizzontalmente in ordine di peso atomico crescente, rilevò che partendo da un certo numero di elementi, se ne incontrava uno che aveva le stesse proprietà di quello di partenza. Egli chiamò periodi questi insiemi di elementi disposti orizzontalmente e tavola periodica il loro insieme complessivo. Mendeleev riuscì a prevedere anche le proprietà chimiche e fisiche di alcuni elementi sulla base delle proprietà note di altri elementi. La tavola moderna è molto simile a quella dei Mendeleev ma se ne differenzia per alcuni aspetti fondamentali : gli elementi non sono disposti in base al loro peso atomico, ma in base al loro numero atomico. Ogni elemento viene inserito in una casella di forma quadrata o rettangolare. In essa vengono riportati il nome e il simbolo chimico e vengono forniti alcuni dati significativi , funzionali alla sua identificazione e alla previsione del suo comportamento fisico e chimico. Si tratta di dati relativi al peso atomico, al numero atomico, all’ elettronegatività, alla valenza, al comportamento degli ossidi dell’ elemento ecc. Come si può facilmente rilevare, nelle tavola periodica sono presenti sette periodi disposti orizzontalmente. Passando dal primo elemento a quelli successivi appartenenti allo stesso periodo, si osserva una variazione continua e graduale delle loro proprietà. Poiché questa variazione è del tutto generale, ripetendosi in tutti i periodi essa permette di ordinare gli elementi in gruppi disposti verticalmente. Ogni gruppo comprende elementi con proprietà molto simili. I gruppi sono otto, più il blocco dei metalli di transizione.

L’atomo La materia è costituita da atomi, piccolissime particelle elementari che unendosi tra loro in vari modi formano tutte le differenti sostanze. Il nome atomo deriva dalla parola greca àtomos, che significa indivisibile. John Dalton riprese la teoria di Democrito secondo la quale gli atomi sono particelle indivisibili. Lo studioso pervenne ad alcune conclusioni. Queste idee nel loro complesso costituiscono la teoria atomica di Dalton. Oggi,però,sappiamo che l’ atomo non è indivisibile ma è costituito da particelle più piccole e che vengono distrutti quando la materia si trasforma in energia. Nel corso degli anni sono state fatte diverse ipotesi su come sia strutturato un atomo . Gli atomi di un certo elemento Presentano un numero atomico e un numero di massa.

Le conclusioni di dalton sull’atomo La materia è costituita da particelle piccolissime e indivisibili chiamate atomi ; L’ atomo è la più piccola parte di un elemento; Atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali fra loro e hanno una stessa massa;atomi di elementi differenti sono differenti tra loro e hanno masse diverse; Atomi di elementi differenti si combinano insieme per formare i composti; Anche nel corso delle trasformazioni chimiche gli atomi degli elementi conservano le loro proprietà e non vengono distrutti.

Modello atomico moderno Livelli energetici Nel 1808 Dalton immaginava l’atomo come una pallina sferica indivisibile e solida Carica positiva Nel 1897 il fisico inglese Joseph John Thomson immaginò l’atomo come una sfera caricata positivamente all’interno della quale si trovavano delle particelle negative Nucleo Carica negativa Elettroni Orbite Nucleo Elettroni Nel 1913 i fisici Rutherford e Bohr ipotizzarono che l’atomo fosse come un piccolo sistema solare, costituito da una parte densa, il nucleo, caricata positivamente intorno alle quali ruotavano , su orbite ben definite, le particelle chiamate elettroni caricate positivamente. Modello atomico moderno Livelli energetici

Modello atomico moderno Oggi si ritiene che l’atomo sia costituito da un nucleo centrale molto denso, caricato positivamente, circondato da una nuvola, cioè da uno spazio nel quale si muove liberamente un certo numero di elettroni, caricati negativamente. Il nucleo è formato da una o più particelle caricate positivamente, i protoni. Nel nucleo di tutti gli elementi chimici, tranne l’idrogeno, sono presenti anche i neutroni, particelle elettricamente neutre. Il nucleo si può considerare il cuore dell’atomo infatti in esso è concentrata tutta la massa formata dai protoni e dai neutroni. Il nucleo risulta essere 100000 volte più piccolo dell’intero atomo. Ma come sono distribuiti gli elettroni? Essi si trovano all’interno di uno spazio posto intorno del nucleo che viene chiamato nuvola elettronica. Un atomo è costituito per la maggior parte da uno spazio vuoto, all’interno della quale si muovono gli elettroni. Gli elettroni occupano intorno al nucleo su specifici livelli energetici, essi sono le zone in cui è più facile trovare degli elettroni. Gli elettroni con l’energia più bassa occupano il livello più vicino al nucleo, mentre quelli con l’energia più alta stanno nei livelli energetici più distanti. In ciascun livello vi è un determinato numero di elettroni. Il primo livello può contenere massimo due elettroni; mentre il secondo e il terzo massimo otto elettroni A secondo del numero di elettroni dell’ultimo livello energetico le proprietà chimiche di un elemento variano.

Il numero atomico e il numero di massa Gli atomi di un certo elemento di un certo elemento presentano, nel loro nucleo, sempre lo stesso numero di protoni che sono particelle caricate positivamente. Il numero dei protoni degli atomi di un certo elemento si chiama numero atomico di un elemento e si indica con una Z. Esso determina le proprietà del suo elemento e lo rende differente dagli altri. Il nucleo presenta anche il numero di massa ,che si indica con una A, che rappresenta la somma dei protoni e dei neutroni, particelle che non hanno carica. Quindi per ricavare il numero dei neutroni presenti nel nucleo basta fare: A-Z = neutroni. Numero di massa 12 C Simbolo dell’elemento Numero atomico 6 La casella in alto indica il modo in cui l’atomo di un elemento deve essere rappresentato se si conosce il numero atomico e quello di massa.

Le molecole e i legami chimici Gli atomi si uniscono tra loro a formare le molecole . Queste possono essere costituite da atomi dello stesso elemento,per esempio la molecola di ossigeno è formata da due atomi di ossigeno,o da atomi di elementi diversi; la molecola d’acqua, ad esempio, è composta da due atomi di idrogeno e da uno di ossigeno. Le forze che tengono insieme gli atomi di una molecola vengono chiamate legami chimici. Per raggiungere la stabilità un atomo deve avere l’ ultima completa,ma come fanno gli atomi che non ce l’hanno? È facile utilizzano i legami chimici. Di legami ne esistono due tipi: il legame ionico e il legame covalente.

Legame ionico Il legame ionico si realizza tra due atomi, uno dei quali cede elettroni all’altro che li acquista. Ad esempio la combinazione del sodio con il cloro. L’atomo di sodio ha 11 protoni e 11elettroni uno dei quali sta nell’ultima orbita ed è detto elettrone di valenza. Il sodio, quindi, tende ad eliminare questo elettroni. L’atomo di cloro, da parte sua, ha 17 protoni e 17 elettroni. Il cloro tende quindi ad acquistare 1 elettrone per completare il livello energetico più esterno e diventare così molto stabile.

Legame covalente Il legame covalente si realizza mediante la condivisione di una coppia di elettroni da parte di due atomi. Ad esempio l’ idrogeno presenta un solo elettrone e un solo protone, quindi, per diventare stabile ha bisogno di un elettrone e così si combina con un altro atomo di idrogeno mettendo in comune una coppia di elettroni. Gli atomi possono combinarsi mediante un legame covalente anche se sono diversi. Ad esempio l’idrogeno e il cloro. Il cloro presenta 7 protoni e 7 elettroni, quindi, per completarsi, ha bisogno di un elettrone che viene messo in comune dal cloro e dall’ idrogeno che ha un solo elettrone.