Struttura della Materia - Documento per l`allievo

Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 1 di 31
3. Esempi di schede per allievi
3.1 SCHEDA 1: “Cosa succede alla massa durante una reazione chimica?”
Esperienza A:
Scopo: vogliamo indagare su cosa succede alla massa durante la seguente reazione
chimica:
nitrato di piombo + ioduro di potassio → nitrato di potassio + ioduro di piombo
Materiale:
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
Procedimento:
1. Procurarsi tutto il materiale necessario per l’esperienza e indossare i guanti.
2. Versare 30 mL di acqua nelle due beute da …………………………………….. .
3. In una beuta da …………………….. sciogliere una punta di spatola di
…………………………………………………. .
4. …………………………………………………………………………………………….……….
…………………………………………………………………………………………….…………..
5. ……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
6. ……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
7. ……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
8. ……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
9. ……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 2 di 31
10. …..………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………….…………..
11. ……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
Disegno:
Raccolta dati:
Prima della reazione
Dopo la
reazione
massa beuta e
soluzione di
nitrato di piombo
in g
massa beuta di
ioduro di potassio
in g
massa beuta e
soluzione di
ioduro di potassio
in g
A
B
C
massa miscela
nella beuta del
nitrato di piombo
in g
massa della miscela differenza
in g
calcolata
matematicamente in
g
A + (C – B)
Interpretazione dei dati raccolti:
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 3 di 31
Esperienza B:
Scopo: proviamo ora a verificare cosa succede alla massa nella reazione tra una
pasticca effervescente e l’acqua.
Materiale: ……………………………………………………………………………..
Procedimento:
1. Determinare la massa di una beuta riempita per ¼ di acqua.
2. Determinare la massa di ½ di pasticca effervescente.
3. ………………………………………………………………………………………
4. ………………………………………………………………………………………
Raccolta dati:
Prima della reazione
massa beuta e
acqua in g
A
massa pasticca
effervescente in g
Dopo la reazione
Somma massa iniziale calcolata massa della beuta con il
matematicamente in g
prodotto di reazione in g
B
A+B
differenza
in g
Interpretazione dei dati raccolti:
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Conclusioni generali
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 4 di 31
3.2 SCHEDA 2: Studio quantitativo di una reazione chimica
Vi è stata presentata la seguente reazione chimica:
magnesio +
→
(polvere bianca)
1. Completate lo “schema” della reazione chimica del nastro di magnesio scritto sopra.
Si tratta di una reazione di _________________________________ con produzione di
______________________________________________ .
2. Tenendo presente la legge della conservazione della massa, quali previsioni siete in grado di
fare?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
3. Come potete procedere sperimentalmente per sapere che effettivamente tutto il magnesio a
vostra disposizione ha reagito? Quando potrete quindi affermare che la reazione è finita, ossia è
completa1?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
4. Di quanto ossigeno avete bisogno per bruciare il vostro pezzo di nastro di magnesio? Come
potete ricavare sperimentalmente i dati?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
1
Trasformazioni chimiche in cui le sostanze reagenti si trasformano completamente in prodotti
di reazione vengono definite reazioni complete. Una reazione completa è una reazione che
avviene fino a completo esaurimento dei reagenti.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 5 di 31
3.3
SCHEDA 3:
Raccolta, elaborazione e analisi dei dati raccolti
nell’esperienza del nastro di magnesio
1. Annotate i dati dei diversi gruppi nelle seguenti tabelle:
a) Massa iniziale del nastro di magnesio: 0,25 g (con la precisione di ± 0,01 g)
Massa ossido di magnesio in g
Tempo (dall’inizio della reazione)
Gruppo 1
m1 = …..
m2 = …..
m3 = …..
m4 = …..
t1 = ….
t2 = ……
t3 = ….
t4 = …..
m1 = …..
m2 = …..
m3 = …..
m4 = …..
t1 = ….
t2 = ….
t3 = ….
t4 = …..
m1 = …..
m2 = …..
m3 = …..
m4 = …..
t1 = ….
t2 = ….
t3 = ….
t4 = …..
m1 = …..
m2 = …..
m3 = …..
m4 = …..
t1 = ….
t2 = ….
t3 = ….
t4 = …..
m1 = …..
m2 = …..
m3 = …..
m4 = …..
t1 = ….
t2 = ….
t3 = ….
t4 = …..
Gruppo 2
Gruppo 3
Gruppo 4
Gruppo 5
b) Massa iniziale del nastro di magnesio: 0,25 g (con la precisione di ± 0,01 g) →
variante
Massa ossido di magnesio in g
Tempo (dall’inizio della reazione)
m1 = …..
t1 = 1 minuti
m2 = …..
t2 = 2 minuti
m3 = …..
t3 = 3 minuti
m4 = …..
t4 = 8 minuti
m5 = …..
t5 = 12 minuti
Gruppo 1
Gruppo 2
Gruppo 3
Gruppo 4
Gruppo 5
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 6 di 31
c) Prove con masse diverse di nastro di magnesio
Massa nastro di magnesio in g
Gruppo 1
Gruppo 2
Gruppo 3
Gruppo 4
Gruppo 5
Versione di lavoro – settembre 2006
Massa ossido di magnesio in g
Massa diossigeno in g
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 7 di 31
2. Con i dati raccolti nelle tabelle, realizzate i seguenti grafici (su un foglio di carta millimetrata o
in aula d’informatica):
a)
Q uantità di diossigeno consum ato nella reazione
2.00
massa del diossigeno
in g
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00
m assa d el m agn esio in g
b)
g
massa dell'ossido di magnesio in
M a s s a d e l p ro d o tto d i re a z io n e in fu n z io n e d e l te m p o
2 .0 0
1 .7 5
1 .5 0
1 .2 5
1 .0 0
0 .7 5
0 .5 0
0 .2 5
0 .0 0
0 .0
2 .0
4 .0
6 .0
8 .0
1 0 .0 1 2 .0 1 4 .0 1 6 .0
te m p o in m in u ti
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 8 di 31
c) Riflettete sui vostri dati e sui grafici da voi realizzati, rispondendo alle seguenti domande:
ƒ
Che significato ha il punto di origine (0;0) nei due grafici?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
ƒ
I dati che si possono ricavare dalla retta sono stati trovati tutti sperimentalmente?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
ƒ Quale grafico vi indica quando la reazione è terminata? Motiva la tua risposta.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
ƒ
Se bruciate 7 g di nastro di magnesio, quanto diossigeno verrà consumato nella reazione?
Quanto ossido di magnesio verrà prodotto?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
ƒ
Esiste una relazione tra le quantità dei due reagenti, ossia tra la quantità di magnesio e quella di
diossigeno?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 9 di 31
3.4 SCHEDA 4
Dopo questa parte sperimentale durante la quale abbiamo avuto modo di familiarizzare con le
reazioni chimiche, è giunto il momento di proporre un modello teorico in grado di spiegare i
fenomeni osservati (conservazione della massa e rapporti di combinazione).
Modello teorico proposto
Il modello teorico proposto è detto modello particellare e si basa sui seguenti postulati:
9
ci si può immaginare la materia come formata da particelle;
9
queste particelle a loro volta sono costituite da uno o più atomi che si
considerano essere indistruttibili (si conservano);
9
ci sono vari tipi di atomi quanti sono gli elementi2: ci sono circa 100
elementi.
¾ Prendiamo in considerazione la sostanza acqua3.
Fatto osservato:
Esempio: descrizione della sostanza
sostanza
acqua
↓
↓
particelle
↓
composta da uno o più
atomi di
uno o più elementi
↓
elemento
ossigeno
elemento
idrogeno
Atomi: 3
Elementi : 2
2
3
Un elemento chimico viene definito come la miscela di più isotopi.
Nella lezione successiva si specificherà che ogni sostanza ha una sola formula chimica.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 10 di 31
¾ Col modello particellare una reazione chimica può essere spiegata come segue:
•
prendiamo in considerazione la seguente reazione chimica:
diidrogeno +
diossigeno → acqua
elemento idrogeno
elemento ossigeno
Osservando la reazione scritta sopra cosa puoi dire?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 11 di 31
¾ Spieghiamo ora l’ultimo postulato:
Ci sono vari tipi di atomi quanti sono gli elementi: ci sono circa 100 elementi.
In natura vi sono circa 100 elementi chimici con i quali è possibile creare delle sostanze come con
le 21 lettere del nostro alfabeto si possono creare le parole. Esistono dei limiti. Le 21 lettere,
infatti, vengono combinate per dare parole di senso compiuto, seguendo precise regole.
Solo precise combinazioni di lettere creano parole di senso compiuto. Allo stesso
modo, non tutte le combinazioni di elementi sono possibili per creare composti
esistenti in natura.
Possiamo schematizzare quanto detto sopra in questo modo:
21 lettere
↓
lettera
→ 100 elementi
↓
→
elemento
↓ combinazione di
parola
→
↓
sostanza (composto)
Esempio: così come con le lettere c a s a possiamo costruire la parola casa (che NON deve essere
confusa con una casa: è solo un modello per rappresentare una casa) allo stesso modo con atomi
degli elementi idrogeno e ossigeno possiamo costruire una particella (molecola) H2O, che mi
rappresenta la sostanza composta acqua.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
SCHEDA 5 :
La struttura della materia
Pagina 12 di 31
Esercitiamo il modello
1. Con la giusta combinazione di lettere potrete risolvere i seguenti rebus illustrati:
2. Simulate la seguente reazione chimica con dei pezzi del Lego:
rame + diossigeno → ossido di rame
Disegnate le vostre composizioni.
Vi ricordo che esiste un’analogia tra il nostro modello e il gioco del Lego: abbiamo circa 100
pezzi (elementi) per costruire tutte le particelle che compongono la materia.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 13 di 31
3.
a) Provate ad applicare il modello proposto alla combustione del nastro di magnesio:
magnesio
+ diossigeno
→
ossido di magnesio (polvere bianca)
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
b) Quale informazione è racchiusa nei numeri posti vicino ai disegni delle sostanze?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
4. Considerate i seguenti simboli per rappresentare elementi e sostanze:
Diidrogeno e Diossigeno reagiscono tra di loro per formare Acqua. Immaginate un recipiente
chiuso come quello riportato di seguito contenente Diidrogeno e Diossigeno. Supponendo che
la reazione avvenga in modo completo, disegnate quale potrebbe essere il contenuto del
bicchiere al termine della stessa.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
5.
6.
Versione di lavoro – settembre 2006
Pagina 14 di 31
Schede per gli allievi
La struttura della materia
3.5 SCHEDA 6:
periodica
Pagina 15 di 31
I simboli chimici degli elementi classificati nella tavola
Durante la scorsa lezione abbiamo avuto modo di familiarizzare con il modello teorico che ti è stato
proposto per spiegare i fenomeni osservati. In questa lezione dobbiamo associare all’elemento
chimico, rappresentato da noi con un disegnino, il relativo simbolo chimico.
In precedenza abbiamo rappresentato:
ƒ
elemento idrogeno
ƒ
elemento ossigeno
1. Consultando la tavola periodica che ti è stata distribuita, prova a cercare il simbolo chimico
dell’elemento:
idrogeno: ………………….;
cloro: ………………………..;
ossigeno: ………………….;
iodio: ………………………..;
carbonio: ………………….;
uranio: ………………………;
azoto: ……………………...;
sodio: ……………………….;
alluminio: …………………;
calcio: ………………………;
2. Prova ora a trasformare le seguenti equazioni chimiche scritte a parole in equazioni chimiche
scritte con i simboli:
9 magnesio
+
diossigeno
→
9 diidrogeno + diossigeno →
9 zolfo
+
diossigeno
ossido di magnesio
acqua
→ diossido di zolfo
Attenzione: le equazioni devono rispettare la legge della conservazione della massa, quindi gli
atomi si conservano.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 16 di 31
3. Dove si trovano nella tavola periodica i seguenti elementi?
a)
b)
c)
d)
i metalli alcalini
gli alogeni
i lantanidi
i gas nobili
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
4. Molto spesso l’elemento e la rispettiva sostanza semplice hanno il medesimo nome e sono
descritti dal medesimo simbolo chimico.
Di seguito è riportata una chiave di lettura presente su di una tavola periodica. Quali delle
proprietà indicate si riferiscono alla sostanza semplice e quali invece all’elemento?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 17 di 31
5.
a) Il metano è una sostanza descritta dalla formula chimica CH4. Quanti elementi vi sono nel
metano?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
b) Quanti atomi vi sono in una molecola di metano?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
6. Durante la reazione chimica 2H2 + O2 → 2H2O l’ossigeno si conserva?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
7. Quanto ossigeno vi è nell’acqua?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
8. Come fanno i pesci a respirare?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 18 di 31
9. Un’allieva chiede al suo docente: “Come mai l’anidride carbonica spegne il fuoco se contiene
ossigeno?”. Sapresti risponderle in modo convincente?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 19 di 31
3.6 SCHEDA 7: Storia della tavola periodica
•
Quando sono stati scoperti gli elementi
H
He
Li Be
B
Na Mg
Al Si P
K
Ca Sc
Ti V
Rb Sr Y
Cs Ba La
Fr Ra Ac
C N O F
Ne
S Cl Ar
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I
Xe
Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
*
**
* Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
**
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Tempi antichi:
Ferro, Rame, Argento, Oro, Mercurio, Carbonio, Stagno, Piombo, Zolfo
Medio-Evo-1700:
Platino, Zinco, Fosforo, Arsenico, Antimonio, Bismuto.
1735-1843:
Idrogeno, Litio, Berillio, Boro, Azoto, Ossigeno, Fluoro, Sodio, Magnesio,
Alluminio, Silicio, Cloro, Potassio, Calcio, Titanio, Vanadio, Cromo, Manganese,
Cobalto, Nichel, Selenio, Bromo, Stronzio, Ittrio, Zirconio, Niobio, Molibdeno,
Rodio, Palladio, Cadmio, Tellurio, Iodio, Bario, Tantalo, Wolframio, Osmio, Iridio,
Cerio, Terbio, Erbio, Torio, Uranio
1843 - 1886:
Elio, Scandio, Gallio, Germanio, Rubidio, Rutenio, Indio, Cesio, Lantanio, Tallio,
Praseodimio, Neodimio, Samario, Gadolinio, Disprosio, Olmio, Tulio, Itterbio.
1894-1918:
Neon, Argon, Cripto, Xeno, Radon, Polonio, Radio, Attinio, Europio, Lutezio,
Protoattinio.
1923-1961:
Tecnezio, Afnio, Renio, Astato, Francio, Promezio, Nettunio, Plutonio, Americio,
Curio, Berkelio, Californio, Einstenio, Fermio, Mendelevio, Nobelio, Laurenzio.
1965 - :
Gli altri
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
•
La struttura della materia
Pagina 20 di 31
Origine dei nomi degli Elementi
He
H
Li Be
B
Na Mg
Al Si P
K
Ca Sc
Ti V
Fr Ra Ac
*
Ne
S Cl Ar
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I
Rb Sr Y
Cs Ba La
C N O F
Xe
Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
**
* Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
**
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Prechimici:
Carbonio, Zolfo, Ferro, Rame, Argento, Oro, Mercurio, Stagno, Piombo.
Proprietà:
Idrogeno, Azoto Ossigeno, Fosforo, Zinco, Bromo, Antimonio, Osmio,
Platino.
Minerali:
Berillio, Boro, Fluoro, Sodio, Magnesio, Alluminio, Silicio, Potassio,
Calcio, Manganese, Stronzio, Ittrio, Zirconio, Molibdeno, Cadmio, Bario,
Samario, Gadolinio, Terbio, Olmio, Erbio, Tulio, Itterbio.
Mitologia/Superstizione:
Titanio, Vanadio, Cobalto, Nichel, Arsenico, Niobio, Tantalo, Wolframio,
Promezio, Torio.
Corpi Celesti:
Elio, Selenio, Tellurio, Palladio, Cerio, Uranio, Nettuno, Plutonio.
Colore:
Cloro, Cromo, Rubidio, Rodio, Indio, Iodio, Cesio, Iridio, Tallio.
Luoghi Geografici:
Scandio, Gallio, Germanio, Rutenio, Afnio, Renio, Polonio, Francio,
Europio, Lutezio, Americio, Berkelio, Californio.
Costruiti:
Litio, Neon, Argon, Cripto, Xeno, Radon, Tecnezio, Lantanio, Bismuto,
Astato, Radio, Attinio, Praseodimio, Neodimio, Disprosio, Protoattinio.
Persone:
Curio, Einstenio, Fermio, Mendelevio, Nobelio, Laurenzio
IUPAC: Gli altri
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
•
La struttura della materia
Pagina 21 di 31
Retrospettiva storica sui nomi degli elementi
1 Tempi antichi
In tempi antichi l'uomo conosceva 7 metalli e 2 non-metalli. I nomi di questi elementi si sono
sviluppati durante i secoli allo stesso modo in cui si sono sviluppate le altre parole. Una particolarità
che deve aver attratto i nostri antenati deve essere stata l'apparenza lucente dei metalli. Le parole
"gold" (oro), "silver" (argento), "platinum" (platino) e "tin" (stagno) possono essere ricondotte a
questa proprietà.
Nome
Simbolo
Carbonio
C
Carbonis (greco) = carbon (Latino) = carbone di legna. Lavoisier riconobbe per
primo che il carbone, la grafite ed il diamante erano composti da carbonio.
Rame
Cu
Kyprion (greco) = Cuprum ((latino).
Oro
Au
Aurum (latino) da hari (sanscrito) = giallo. Aurora era anche la dea dell'alba.
Ferro
Fe
Ferrum (latino) probabilmente non deriva da firmus (latino) ma da una parola
ebraica o arabica.
Mercurio
Hg
Deriva dal dio romano dei messaggeri e dal pianeta mercurio. Hydrargyrum
(Hg) da hydro-argyros (greco) = acqua argentea (il mercurio è infatti un
metallo liquido e lucente).
Argento
Ag
La parola latina argentum deriva dal sanscrito argunas = lucente
Stagno
Sn
La parola stagno ha origini indoeuropee e significa gocciolante, così chiamato
poiché fonde facilmente (232˚C).
2 Medio-Evo - 1700
Non solo l'aspetto metallico, ma anche altre proprietà devono essere state prese in considerazione
nell'evoluzione dei nomi degli elementi. Alcuni nomi infatti indicano proprietà degli elementi o dei
composti formati da questi elementi. L'antimonio (Sb) per esempio deve il proprio nome dal latino
stibium: una chiara allusione alla linea nera lasciata dalla stibnite (Sb2S3) sulla carta o sulle
sopracciglia. In generale comunque i nomi traggono origine da sostanze che i popoli usavano prima
che la chimica venisse classificata come scienza e l'origine di molti nomi rimane incerta.
Il primo elemento legato ad una particolare scoperta fu il fosforo, scoperto dal tedesco German
Henning Brand nel 1670.
3 1735-1843
La seconda metà del XVIII secolo fu contraddistinta da numerose riforme nella nomenclatura degli
elementi chimici. Nel 1798 Antoine Lavoisier propose una tavola degli elementi con nuovi nomi e
nuovi elementi. Egli sosteneva che i nomi degli elementi dovessero contenere informazioni sul
comportamento chimico degli stessi.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 22 di 31
Nome
Simbolo
Bromo
Br
Bromos (greco) = puzza, cattivo odore.
Idrogeno
H
Hydros (greco) = acqua, - gen (greco) = produttore. La reazione tra idrogeno ed
ossigeno genera acqua.
Azoto
N
In inglese nitrogen. Senza vita. Infatti gli animali muoiono respirando aria
senza ossigeno.
Ossigeno
O
Oksys (greco) = acido, -gen (greco) = produttore. Secondo una teoria proposta
da Lavoisier nel 1774 (rivelatasi poi sbagliata) tutti gli acidi conterrebbero
ossigeno.
Fosforo
P
Osmio
Os
Phos (greco) = luce, -phero (greco) = portatore. Il fosforo bianco emette luce al
buio se in contatto con ossigeno.
Osme (greco) = odore. OsO4 è molto volatile e porta con sé uno sgradevole
odore.
Un'altra proprietà specifica sovente utilizzata per sottolineare il nome degli elementi fu il colore. Il
colore dell'elemento o dei suoi composi stette alla base del nome di 5 elementi scoperti tra il 1774
ed il 1811:
Nome
Simbolo
Cloro
Cl
Iodio
I
Khloros (greco) = verde-giallo. Il colore del gas.
Ioeides (greco) = colorato di violetto.
Cromo
Cr
Khroma (greco) = colore. Composti del cromo esibiscono colori differenti.
Rodio
Rh
Rhodon (greco) = rosa. Così chiamato per le soluzioni rosse dei sali di rodio.
Iridio
Ir
Iris (greco) = arcobaleno. Soluzioni di composti dell'iridio mostrano colori
disparati.
Dal 1735 al 1830 si prese l'abitudine di associare al nome dei nuovi elementi nomi provenienti dalla
mitologia o dalle credenze popolari.
Nome
Simbolo
Cobalto
Co
Kobold (tedesco) = spirito maligno. Quando un minerale non produceva
abbastanza metallo secondo le consuete tecniche metallurgiche di estrazione, si
pensava che vi fossero presenti i Kobold. Il cobalto fu appunto isolato da uno di
questi minerali.
Nichelio
Ni
Nickel (tedesco) = demonio. Se un minerale grezzo che assomigliava a dei
normali minerali di rame non conteneva rame, i minatori tedeschi esclamavano:
"Kupfer-Nickel!" (demonio di rame!). Fu proprio da un tale minerale che fu
isolato il nichelio.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 23 di 31
Tantalo
Ta
Tantalo, figlio di Giove, fu condannato all'inferno immerso in acqua fino al
collo. Quando però chinava il capo per bere, l'acqua si abbassava. Allo stesso
modo Ta2O5 non reagisce con l'acqua.
Vanadio
V
Vanadis -nomignolo di Freya dea norvegese della bellezza. Il nome fu coniato
dagli Svedesi N. G. Sefstrøme J.J. Berzelius a seguito della bellezza dei
composti multicolori di questo elemento.
Titanio
Ti
Titani - i giganti, secondo la mitologia greca figli di Urano. Klaproth aveva
infatti scoperto da poco l'elemento Uranio.
Dal 1782 al 1817 5 nuovi elementi ricevettero il loro nome da quello dei pianeti. Gli enormi
progressi fatti registrare dall'astronomia in quegli anni si riflettono quindi anche nella chimica.
Nome
Simbolo
Uranio
U
Così chiamato in onore al pianeta Urano che era stato scoperto qualche anno
prima (Urano nel 1781 e l'uranio nel 1789).
Cerio
Ce
In onore a Ceres, il primo asteroide scoperto. Il cerio fu scoperto proprio un
anno dopo nel 1803.
Palladio
Pa
Così chiamato in onore a Palla (Atena), il secondo asteroide ad essere scoperto.
Pallas fu scoperto nel 1802 ed il Palladio nel 1803.
Elio
He
Helio (greco) = sole. Identificato grazie all'analisi spettroscopica della corona
solare durante un'eclissi nel 1868. All'inizio si pensava che l'elio non esistesse
sulla Terra.
Tellurio
Te
Tellus (latino) = Terra. Nel 1798 nessun elemento era ancora stato chiamato col
nome Terra. A questa incresciosa situazione si doveva porre rimedio.
Selenio
Se
Selene (greco) = Luna. Il Selenio è molto simile al Tellurio nelle sue proprietà
fisiche e chimiche e quindi ricevette un nome prossimo a quello del Tellurio.
Dal 1750 in poi e per i successivi 100 anni i nuovi elementi furono chiamati a partire dai minerali
dai quali furono isolati aggiungendo appositi suffissi.
Nome
Simbolo
Bario
Ba
Barys (greco) = pesante. Il Bario è il metallo presente nella barite (BaSO4), che
ha una densità relativamente elevata (4,5 g cm-3)
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 24 di 31
4 1843-1886
L'invenzione dello spettroscopio ad opera di R.W. Bunsen e G.R. Kirchhoff permise di scoprire
altri elementi.
Nome
Simbolo
Cesio
Cs
Caesius (latino) = grigio bluastro. Lo spettro di emissione del cesio presenta
due intense linee di questo colore.
Indio
In
Indicum (latino) = indaco. L'indio manifesta delle linee indaco-azzurre nel suo
spettro di emissione. Il pigmento indaco fu così chiamato da indicon (greco) in
allusione al fatto che proveniva dall'India.
Tallio
Tl
Thallus (latino) = verde ramoscello che germoglia. Il Tallio ha delle intense
linee verdi nel suo spettro di emissione.
Alla fine del XIX secolo i nuovi elementi vennero battezzati in base al domicilio o al nome del
posto di lavoro dei ricercatori che li avevano scoperti.
Nome
Simbolo
Europio
Eu
E.A. Demarçay, Francia.
Gallio
Ga
Nome Latino per Francia. Scoperto da P.M. Lecoq de Boisbaudran.
Germanio
Ge
Nome Latino per Germania. Scoperto da C.A.Winkler.
Lutezio
Lu
Nome Latino per Parigi (Lutetia) G. Urbain, Francia.
Rutenio
Ru
Nome Latino per Russia, K.K. Klaus, Russia.
Scandio
Sc
Scandinavia, L.F. Nilson, Svezia. Lo scandio fu isolato da due minerali
(euxinite e gadolinite) che fino ad allora furono trovati solo in Scandinavia.
Afnio
Hf
Nome Latino per Copenaghen. Scoperto da D. Coster e G.C. de Hevesy
nell'istituto Bohr a Copenaghen in Danimarca.
Alcuni elementi furono anche chiamai in base all'origine geografica dei minerali da cui furono
isolati.
Nome
Simbolo
Magnesio
Mg
Isolato dalla Magnesia alba un minerale estratto a Magnesia, località dell'antica
Grecia.
Stronzio
Sr
Isolato dalla stronzianite un minerale estratto a Strontian, località della Scozia.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 25 di 31
5 1894-1918
Nel 1835 Michael Faraday cominciò a coniare nuovi nomi scientifici utilizzando parole greche e
latine. Tale moda si riflesse immancabilmente anche per il nome di alcuni elementi
Nome
Simbolo
Neon
Ne
Neos (greco) = nuovo. Un altro gas nobile scoperto tra le componenti dell'aria
liquida. Cripto ed Argon erano appena stati isolati.
Argo
Ar
A-ergon (greco) = nessun lavoro - nessuna azione. L'argo è un elemento non
reattivo.
Kripto
Kr
Kryptos (greco) = nascosto. Dopo la distillazione dell'azoto, dell'ossigeno e
dell'Argo dall'aria liquida c'era ancore un elemento nascosto nel liquido.
Radon
Rn
Radius (latino) = raggio. Il radon viene emesso dal radio in seguito a
decadimento radioattivo.
Radio
Ra
Radius (latino) = raggio. Un metallo radioattivo.
Disprosio
Dy
Dysprositos (greco) = difficile da raggiungere. Fu particolarmente difficile
isolare questo elemento.
6 1923-1965
Fino a questo periodo nessun elemento ricevette il nome dal suo scopritore anche perché non
sempre era facile individuare il nome tra i molti scienziati coinvolti nella ricerca di nuovi elementi.
Fu infatti solo nel 944 che i fisici nucleari iniziarono a battezzare i nuovi elementi con nomi di
famosi chimici e fisici.
Nome
Simbolo
Curio
Cm
Marie Curie (1867-1934) e Pierre Curie (1859-1906). Francesi. Furono insigniti
del premio Nobel per la Fisica nel 1903 e Marie Curie ricevette anche quello
per la Chimica nel 1911.
Einstenio
Es
Albert Einstein (1879-1955). Ricevette il Nobel per la fisica nel 1921.
Fermio
Fm
Enrico Fermi (1901-1954). Fisico nucleare. Italiano. Ricevette il Nobel per la
Fisica nel 1938.
Mendelevio
Md
Dimitri I. Mendeleev (1834-1907). Russo, padre della moderna tavola periodica
degli elementi.
7 1965Dal 1965 sono in vigore delle regole IUPAC per designare il nome di nuovi elementi.
Liberamente tratto da
Vivi Ringnes, Origin of the names of the chemical elements, Journal of chemical education, Vol 66
Number 9 September 1989 pp 731-737
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 26 di 31
Allegato 1
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 27 di 31
Breve descrizione della tavola periodica degli elementi
Il chimico russo D. I. Mendeleev (1834-1907) fu il primo a pubblicare la classificazione degli
elementi disposti secondo il loro peso atomico. Risultò quindi che:
ordinando gli elementi in base al loro peso atomico (proprietà dell’elemento), le proprietà
delle rispettive sostanze semplici si ripetono periodicamente.
La tavola periodica comunemente usata oggi si differenzia da quella di Mendeleev per un aspetto
fondamentale: gli elementi sono ordinati secondo il loro numero atomico crescente e non secondo il
loro peso atomico.
Anche nella moderna tavola periodica si può evidenziare che:
le proprietà delle rispettive sostanze semplici si ripetono periodicamente.
•
Ogni elemento viene inserito in una casella di forma quadrata o rettangolare dove vengono
riportati il nome e il simbolo chimico dell’elemento e sono forniti alcuni dati significativi.
•
Le righe orizzontali o periodi, indicate con numeri cardinali, sono 7.
•
Le colonne verticali o gruppi (famiglie chimiche), indicati con numeri ordinali, sono invece 8,
suddivisi in sottogruppi A e B.
•
Gli elementi appartenenti ai gruppi contrassegnati con la lettera B sono detti elementi di
transizione: presentano caratteri uniformi, per cui la variazione delle loro proprietà da destra
verso sinistra non è molto accentuata.
La tavola si completa con la serie dei lantanidi (o terre rare) e con la serie degli attinidi.
Entrambe queste serie sono costituite da elementi di transizione.
•
Alcuni gruppi possono essere chiamati con un nome:
- gruppo IA
→
- gruppo IIA
→
- gruppo IIIA
→
- gruppo VIIA
→
- gruppo VIIIA (gruppo 0)
→
famiglia dei metalli alcalini
famiglia dei metalli alcalino-terrosi
famiglia dei metalli terrosi
famiglia degli alogeni
famiglia dei gas nobili
•
L’idrogeno viene collocato in testa al gruppo IA, anche se la somiglianza con gli altri elementi
del gruppo non sia molto accentuata. D’altro canto, presenta proprietà particolari che gli
conferiscono una posizione di rilievo nel sistema periodico.
•
Una linea a zig-zag separa i metalli, alla sua sinistra, dai non metalli, alla sua destra.
A cavallo di questa linea vi sono elementi con caratteristiche intermedie tra quelle dei metalli e
dei non metalli: i semimetalli.
•
Nel sistema periodico sono presenti elementi artificiali.
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 28 di 31
3.7 SCHEDA 8: Energia nucleare e incidenti nucleari
A 20 anni dal disastro nucleare accaduto a Chernobyl, cittadina dell’Ucrania, si cerca di fare un
bilancio delle conseguenze.
Dopo aver visto il filmato, cerca di rispondere con i tuoi compagni di gruppo alle domande riportate
di seguito.
Domande:
1. A quale scopo vengono costruite le centrali nucleari?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
2. In base a quanto documentato nel filmato e osservando lo schema di un reattore nucleare sotto
riportato, sapreste spiegare brevemente come viene convertita l’energia nucleare in energia
elettrica?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 29 di 31
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
3. Cosa sono le scorie radioattive?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
4. Nell’articolo apparso su “La Regione Ticino” il 26 aprile 2006 si legge quanto segue:
“…ma non appena la Svezia fornì i dati sulla radioattività misurati dopo il transito sul suo
territorio di una nuvola contaminata, tutti si resero conto della drammaticità della situazione.
In Svizzera la nuvola radioattiva, che fu captata per la prima volta verso le due del mattino del 30
aprile dalla stazione di misurazione del Weissfluhjoch (presso Davos), non provocò dappertutto gli
stessi effetti.”
a. I nostri sensi sono in grado di percepire le radiazioni? Cosa potete ancora dedurre da quanto
scritto sopra?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 30 di 31
b. Quali sono le conseguenze di un disastro nucleare o di una fuga di radiazioni?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
5. Cosa significa, secondo voi, emanazione naturale di Radon? Ne avete già sentito parlare?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
6. Elencate i pro e i contro dell’utilizzo delle centrali nucleari.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Versione di lavoro – settembre 2006
Schede per gli allievi
La struttura della materia
Pagina 31 di 31
7. Come si può tutelare la popolazione civile da incidenti nucleari o aumenti di radioattività?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Versione di lavoro – settembre 2006