chimica - Istituto San Giuseppe Lugo
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CHIMICA Un nuovo modo per vedere il mondo Cos’è la chimica? La Chimica è la scienza che studia la materia, le sue strutture e le sue trasformazioni. In altre parole è la scienza che studia come è composto il mondo attorno a noi, da cosa è formato, in che modo cambia e come sono legati fra loro certi fenomeni. Quando è nata? Già nella preistoria si può parlare di chimica: l’uomo primitivo infatti “studiava” la materia attorno per produrre il vetro, accendere il fuoco, cuocere argilla, cucinare selvaggina. MA E’ CHIMICA QUESTA? In un certo senso sì: l’uomo primitivo era abile a trasformare la materia e conosceva le condizioni migliori per cuocere l’argilla, ad esempio, o successivamente per creare bevande alcoliche. Naturalmente la “CHIMICA PRIMITIVA” è diversa dalla concezione odierna di CHIMICA ma sono anche strettamente legate! Alcuni studiosi fanno coincidere la nascita della chimica moderna con l’irlandese Boyle che operò nella seconda metà del 1600 criticando le scoperte pregresse degli scienziati ed invitando i ricercatori a fidarsi SOLO dei propri esperimenti e osservazioni. (METODO SCIENTIFICO) Altri invece fanno coincidere la nascita della chimica moderna con il francese Lavoiser che attraverso i suoi esperimenti, considerati i primi veri esperimenti quantitatavi, ha permesso alla chimica di distaccarsi dalla medicina e diventare una scienza autonoma. LAVOISER “Nulla si crea, nulla si distrugge, Tutto si trasforma” Torniamo però alla scienza La chimica è la scienza che studia la materia e le sue trasformazioni. Come si può trasformare la materia? FENOMENI FISICI FENOMENI CHIMICI Sono i fenomeni che non cambiano la natura delle sostanze. Sono fenomeni che modificano la costituzione della materia. Ad esempio il passaggio di stato (liquido, solido…), deformazione di corpi (una molla che si allunga, una palla che si schiaccia…) Ad esempio la legna che brucia e diventa cenere, la digestione dei cibi che ingeriamo, il sale che si scioglie in acqua… Ma a cosa sono dovuti? Dobbiamo fare un passo indietro e andare prima a studiare la materia, successivamente torneremo alle sue trasformazioni. L’ATOMO L'atomo, la particella che come un mattone costituisce tutta la materia, non è un corpicciolo semplice. Esso è a sua volta composto da particelle elementari piccolissime: i protoni, i neutroni e gli elettroni. I protoni e i neutroni formano insieme quello che possiamo definire il cuore dell'atomo: il nucleo. Queste due particelle hanno più o meno la stessa massa, cioè sono formate da una quantità di materia quasi uguale. Il protone, però, è diverso dal neutrone perché ha una proprietà, chiamata carica elettrica positiva, che il neutrone non possiede. (PARTICELLA ELETTRICAMENTE NEUTRA) Intorno al nucleo si muovono rapidissimamente altre particelle: gli elettroni. Essi hanno una massa così piccola che ne servono 1836 per uguagliare la massa di un protone. Anche gli elettroni hanno una carica elettrica, ma essa è diversa da quella del protone: è una carica elettrica negativa. L’ATOMO NEUTRO In un atomo in condizioni normali il numero degli elettroni è sempre uguale a quello dei protoni: a un certo numero di cariche positive corrisponde un ugual numero di cariche negative. L'atomo, dunque, risulta neutro, né positivo né negativo. Pur essendo tutti formati dalle stesse particelle, gli atomi non sono uguali tra loro: alcuni sono più piccoli, altri più grandi. La piccolezza o la grandezza di un atomo dipende dal numero di protoni del suo nucleo. L'atomo più piccolo ha il nucleo composto da un solo protone (e quindi un solo elettrone) ed è l’atomo di IDROGENO; il più grande in natura possiede ben 92 protoni (e quindi 92 elettroni) ed è l’atomo di URANIO NUMERO ATOMICO E NUMERO DI MASSA NUMERO ATOMICO: indica il numero di protoni dell’atomo. Le caratteristiche di un atomo dipendono proprio dal numero atomico NUMERO DI MASSA: è la somma del numero di protoni e di quello dei neutroni. Il numero atomico permette di distinguere un atomo da un altro: questo consente anche di dare un nome a ciascuno di essi. L'atomo più piccolo, quello con un solo protone, è l'idrogeno; il più grande in natura si chiama uranio e ha 92 protoni. L'atomo che possiede 7 protoni è quello dell'azoto, una sostanza presente nell'aria; l'atomo con numero atomico 8, cioè con 8 protoni, è l'ossigeno, il gas che ci permette di respirare. MASSA ATOMICA MASSA ATOMICA: somma delle masse di protoni, neutroni ed elettroni Abbiamo visto in particolare che la massa di protoni e neutroni determina quasi tutta la massa dell’atomo in quanto quella degli elettroni è estremamente piccola rispetto alle altre due e quindi si dice “trascurabile”. TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI Ogni elemento chimico, per brevità, è indicato con un simbolo, che deriva dal nome dell'atomo. Ogni simbolo è formato dalla prima o dalle prime due lettere del nome dell'atomo, per non creare confusione tra atomi i cui nomi hanno la stessa iniziale. Per esempio il simbolo del carbonio è C (si legge ci), quello del calcio è Ca (si legge ci-a) e quello del cloro è Cl (si legge ci-elle). Ci sono poi alcuni elementi il cui simbolo è molto diverso da quello del loro nome. Così il simbolo dell'oro è Au, perché è ricavato dal termine latino aurum; quello del rame è Cu, perché gli antichi romani chiamavano il rame cuprum. La tavola periodica degli elementi è lo schema col quale vengono ordinati gli atomi sulla base del loro numero atomico. Ideata dal chimico russo Mendeleev nel 1869, inizialmente contava numerosi spazi vuoti, previsti per gli elementi che sarebbero stati scoperti in futuro, taluni nella seconda metà del 1900. •http://www.dayah.com/periodic/ Nella tavola periodica gli elementi sono distinti in: •METALLI •NON METALLI •SEMIMETALLI •GAS NOBILI Noi ci limitiamo a guardare più da vicino solo i metalli e i non metalli in quanto sono elementi che si combinano facilmente. I METALLI •Si trovano a sinistra della tavola periodica •Sono i più numerosi della tavola periodica •Sono tutti allo stato solido a temperatura ambiente (tranne il mercurio che è allo stato liquido) •Sono costituiti da singoli atomi •Sono buoni conduttori •Sono duttili (cioè si possono ridurre in fili) •Sono malleabili (si possono ridurre in lamine) •Sono in grado di riflettere luce, quindi appaiono lucidi e splendenti I NON METALLI •Si presentano in diverse forme a temperatura ambiente. Solo uno però, il Bromo, è allo stato liquido. •Non riflettono luce quindi appaiono opachi •Sono cattivi conduttori •Non sono malleabili •Sono in numero minore rispetto ai metalli ma costituiscono la maggior parte della massa terrestre (pensate a quante volte abbiamo parlato di idrogeno nello studio della Terra!) e dell’universo.
