Capitolo 1 - La chimica e la struttura dell`atomo

Mario Rippa
La chimica di Rippa
primo biennio
Capitolo 1 La chimica e la struttura dell’atomo
F. Fantini,
M. Rippa
S. Monesi,
– La chimica
S. Piazzini
di Rippa
– La Terra
– versione
e il paesaggio
blu - © Italo
- © Italo
Bovolenta
Bovolenta
editore
editore
2011 2011
2
Capitolo 1
§1.1
§1.2
§1.3
§1.4
§1.5
§1.6
La chimica e la struttura dell’atomo
Una scienza per conoscere la materia dei corpi
Miscugli, elementi, composti
La teoria atomica
Composti e reazioni chimiche
Le particelle subatomiche
I costituenti dell’atomo
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
3
Capitolo 1
La chimica e la struttura dell’atomo
L’esperimento di Rutherford
§1.8 L’atomo nucleare
§1.9 Numero atomico e numero di massa
§1.10 Elementi e simboli chimici
§1.11 Gli isotopi
§1.12 Molecole e formule chimiche
§1.7
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
4
§1.1
Una scienza per conoscere
la materia dei corpi
La chimica è la scienza che studia la materia
e le sue trasformazioni.
La materia è tutto ciò che possiede massa
e che occupa spazio.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
5
§1.2
Miscugli, elementi, composti
La materia può essere classificata in base alla sua
composizione in due categorie:
•miscugli;
•sostanze pure.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
6
§1.2
Miscugli, elementi, composti
I miscugli sono sistemi formati da più di un
componente ed hanno composizione variabile.
I miscugli vengono classificati in:
• miscugli omogenei o soluzioni;
• miscugli eterogenei.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
7
§1.2
Miscugli, elementi, composti
Le sostanze pure sono sostanze formate
da un solo componente
ed hanno quindi composizione costante.
Le sostanze pure vengono classificate in:
• elementi: sostanze che non possono essere
scisse in sostanze più semplici;
• composti: sono formati da due o più elementi e
possono essere scissi negli elementi che li
costituiscono tramite metodi chimici.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
8
§1.2
Miscugli, elementi, composti
È possibile ottenere i
componenti di un miscuglio
attraverso trasformazioni
fisiche.
È possibile ottenere gli elementi
costituenti di un composto
attraverso trasformazioni chimiche
chiamate decomposizioni.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
9
§1.3
La teoria atomica
Nell’Ottocento si appurò che la materia era costituita
da parti piccolissime, formate da atomi.
Un atomo è la parte più piccola di un elemento
che conserva tutte le proprietà chimiche
dell’elemento stesso.
Antica rappresentazione degli atomi
Moderna rappresentazione degli atomi
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
10
§1.3
La teoria atomica
La teoria atomica di Dalton si articola in quattro punti:
• la materia è costituita da atomi, particelle di materia
indivisibili e indistruttibili;
• un elemento chimico è formato da atomi tutti uguali
tra loro;
• elementi diversi sono formati da atomi diversi per
volume, massa e proprietà;
• atomi diversi possono unirsi tra loro per formare i
composti chimici.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
11
§1.4
Composti e reazioni chimiche
L’unione di due o più atomi produce una molecola.
La molecola è la più piccola parte di un composto
che conserva tutte le proprietà chimiche
del composto stesso.
Le molecole hanno
proprietà diverse da
quelle degli atomi di
cui sono formate.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
12
§1.4
Composti e reazioni chimiche
In una reazione chimica si hanno nuove
combinazioni degli atomi, delle molecole
e dei composti ionici tra loro,
con la produzione di nuove sostanze.
Le sostanze di partenza
sono dette reagenti.
Le sostanze che si formano
sono dette prodotti.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
13
§1.5
Le particelle subatomiche
Nel 1897 J.T. Thompson identificò particelle con
carica negativa e massa circa duemila volte inferiore
dell’atomo di idrogeno.
Thompson chiamò queste particelle elettroni.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
14
§1.5
Le particelle subatomiche
Nel 1904 J.T. Thompson propose un modello di atomo
in cui si faceva riferimento a particelle subatomiche.
• L’atomo è elettricamente
neutro;
• l’atomo è una sfera positiva;
• gli elettroni sono distribuiti
uniformemente all’interno
in modo da neutralizzare le
cariche positive.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
15
§1.5
Le particelle subatomiche
Nel 1914 venne provata sperimentalmente l’esistenza
di una particella subatomica carica positivamente, il
protone.
Un’altra particella subatomica, il neutrone, così
chiamato perché privo di carica elettrica, fu scoperta
nel 1932.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
16
§1.6
I costituenti dell’atomo
La massa degli atomi e delle particelle subatomiche è
espressa in unità di massa atomica (simbolo u):
1 u = 1,66 · 10-24 g
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
17
§1.6
I costituenti dell’atomo
Gli ioni sono atomi, o gruppi di atomi dotati di cariche
elettriche positive o negative in quanto hanno ceduto
o acquistato elettroni.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
18
§1.7
L’esperimento di Rutherford
Rutherford bombardò una sottile lamina d’oro con
particelle α (particelle positive costituite da due protoni
e due neutroni) e osservò che:
• La maggior parte delle
particelle attraversavano la
lamina senza deviare;
• alcune particelle venivano
deviate;
• poche altre particelle
venivano riflesse.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
19
§1.8
L’atomo nucleare
Rutherford interpretò i risultati dell’esperimento
formulando una nuova teoria atomica, chiamata
modello dell’atomo nucleare:
• l’atomo è costituito da una
parte centrale, chiamata
nucleo, in cui è
concentrata quasi tutta la
massa, e da una parte
periferica, molto più
grande e quasi vuota,
dove ci sono gli elettroni.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
20
§1.9
Numero atomico e
numero di massa
Il nucleo di un atomo contiene protoni e neutroni.
Le particelle che risiedono nel nucleo sono chiamate
nucleoni.
• I neutroni permettono di
tenere unite le particelle
nucleari.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
21
§1.9
Numero atomico e
numero di massa
Il numero dei protoni di un atomo si chiama numero
atomico Z:
• Il numero di protoni di un
atomo è uguale al numero
di elettroni.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
22
§1.9
Numero atomico e
numero di massa
Il numero totale dei protoni e dei neutroni è chiamato
numero di massa A:
• Il numero di massa A di un
atomo si ottiene
sommando il numero di
protoni al numero atomico.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
23
§1.10 Elementi
e simboli chimici
Un elemento chimico è formato da atomi
con lo stesso numero di protoni,
cioè con lo stesso numero atomico.
Ogni elemento è rappresentato
con un simbolo chimico:
• il simbolo chimico di un elemento è
costituito dalla lettera iniziale del nome
latino dell’elemento scritta in stampatello
maiuscolo;
• il numero di massa A di un atomo si
scrive prima del simbolo in alto, il numero
atomico Z in basso.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
24
§1.11 Gli
isotopi
Tutti gli atomi di uno stesso elemento hanno lo stesso
numero di protoni, ma possono avere un numero di
neutroni diverso:
Atomi che hanno lo stesso numero di protoni, ma
differente numero di neutroni sono detti isotopi.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
25
§1.11 Gli
isotopi
Gli isotopi di uno stesso elemento hanno:
• numero atomico uguale;
• proprietà chimiche identiche;
• numero di massa diverso.
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
26
§1.12 Le
molecole e le loro formule
La formula chimica di una molecola indica la
composizione qualitativa e quantitativa
della molecola, utilizzando i simboli chimici degli
elementi che ne fanno parte.
Le formule molecolari indicano
quali e quanti atomi sono presenti
nella molecola. Sono formate da:
• i simboli chimici degli elementi presenti;
• gli indici, i numeri interi, scritti come pedice
dopo il simbolo chimico, che indicano il
numero di atomi presenti;
M. Rippa – La chimica di Rippa – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2011
27