L'atomo e la teoria atomica

La materia è costituita da atomi. Gli atomi sono così piccoli che la luce non ci consente di distinguerli. Dopo secoli di esperimenti, grazie alle nuove tecnologie possiamo vedere gli atomi.

LE LEGGI PONDERALI

Lavoisier: in una reazione chimica, la massa dei reagenti è esattamente uguale alla massa dei prodotti. Lo strumento di misura che accompagnò Lavoisier nei suoi esperimenti fu la BILANCIA.

Lavousier

Proust: In un composto gli elementi che lo costituiscono sono presenti secondo rapporti in massa costanti e definite.

Proust

Dalton: quando un elemento si combina con la stessa massa di un secondo elemento per formare composti diversi, le masse del primo elemento stanno tra loro in rapporti esprimibili editante numeri interi piccoli

Dalton

LA PRIMA TEORIA ATOMICA

Dalton nel 1803 elaboró la prima teoria atomica che si basa su cinque punti

1-la materia è costituita da atomi, particelle piccolissime, indivisibili e indistruttibili;

2-tutti gli atomi di un elemento sono uguali fra loro e hanno la stessa massa;

3-dagli atomi di un elemento non è possibile ottenere atomi di un altro elemento;

4- gli atomi di un elemento si combinano solo con numeri interi di atomi di un altro elemento;

5- in una reazione chimica gli atomi di un elemento non possono essere né creati ne distrutti e si trasferiscono interi formando nuovi composti.

La materia è formata da sostanze pure, suddivise in elementi e composti. Immaginiamo di dividere un oggetto in campioni sempre più piccoli; dopo numerose suddivisioni, supponiamo di arrivare alla singola particella,chiamata atomo, che conserva intatte le proprietà chimiche dell'elemento.

Gli elementi sono costituiti da atomi che hanno identiche proprietà chimiche.

Gli atomi però,non possiedono le stesse proprietà fisiche. Le proprietà fisiche di un elemento sono il risultato dell'unione di tantissime particelle,atomi,che costituiscono un oggetto: esse sono chiamate proprietà macroscopiche della materia.

La molecola è un raggruppamento di più atomi che possiede proprietà chimiche caratteristiche

Le molecole possono essere costituite da atomi dello stesso tipo oppure da atomi diversi.Le molecole dei composti sono costituite da atomi di tipo diverso. I composti hanno una composizione definita a cui partecipano atomi di natura diversa. ogni molecola è rappresentata da una formula chimica.

La formula di una molecola indica da quali elementi essa è costituita e quanti atomi di ciascuno elemento essa contiene.

La materia è formata da sostanze pure ,suddivise in elementi e composti. L'oro (Au),alluminio (Al)sono esempi di elementi a noi ben noti che possiamo riconoscere facilmente. Immaginando ora di dividere un oggetto di alluminio in campioni sempre più minuti;dopo numerosissime suddivisioni,possiamo supporre di arrivare alla singola particella,chiamata atomo,che conserva intatte le proprietà chimiche dell'elemento alluminio.

Gli elementi sono costituiti da atomi che hanno identiche proprietà chimiche.

Più atomi legati tra poco costituiscono una molecola.

La molecola è un raggruppamento di due o più atomi che possiede proprietà chimiche caratteristiche. Le molecole possono essere costituiste da atomi dello stesso tipo oppure da atomi diversi.Ogni molecola è rappresentata da una formula chimica che specifica la composizione chimica della costanza o del composto.La formula di una molecola indica da quali elementi essa è costituita e quanti atomi di ciascun elemento essa contiene.L'ossigeno per esempio è una sostanza semplice le cui molecole biatomiche hanno formula chimica O2 ,cioè sono formate da due atomi di ossigeno legati tra loro.Il numero due in basso a destra del simbolo viene chiamato indice numerico e specifica il numero di atomi di un dato elemento.L'acqua è un composto costituito da molecole la cui formula chimica è H2O: questo significa che la molecola dell'acqua è formata dall'unione di due atomi di idrogeno e uno si ossigeno. In altre parole gli atomi di idrogeno e ossigeno sono legati tra loro con un rapporto di combinazione 2:1. La massa d'acqua contenuta in un bicchiere è formata in realtà da miliardi e miliardi di molecole d'acqua,ciascuna costituita da due atomi di idrogeno legati a un atomo di ossigeno.Alcune formule possono essere più complesse. La formula Ca(NO3)2, per esempio,ci indica che il gruppo di atomi racchiuso tra parentesi è ripetuto due volte; avremo quindi, in totale, un atomo di Ca ,due atomi di N e sei atomi di O.La formula che utilizziamo per indicare quali e quanti atomi costituiscono la molecola di un composto è chiamata formula bruta o grezza.

Atomi e molecole non sono gli unici costituenti dei materiali. Molte sostanze risultano costituite da altre particolari particelle:gli ioni.

Gli ioni sono particelle elettricamente cariche. La loro carica elettrica può essere positiva o negativa: se è positiva sono chiamati cationi, se è negativa sono chiamati anioni.

Si definiscono ioni gli atomi con una o più cariche elettriche,positive o negative. Per rappresentare uno ione,si scorge il simbolo dell'elemento,riportando in alto a destra il tipo e il numero delle cariche elettriche che possiede. La scritta Na+ indica lo ione sodio ,cioè un catione con una sola carica elettrica positiva.

Secondo la teoria cinetico-molecolare, le particelle di cui è costituita la materia,cioè atomi,molecole e ioni, non sono ferme ma in continuo movimento:

•nei solidi le particelle vibrano intorno a posizioni fisse;

•nei liquidi sono in grado di compiere dei movimenti reciproci;

•negli aeriformi sono del tutto svincolate e capaci di moto disordinato.

Le particelle posseggono energia cinetica, che sommata all'energia potenziale fornisce l'energia interna del sistema. Tanto più un corpo ha temperatura elevata,tanto maggiore è il contenuto di energia interna che esso possiede.

Ogni atomo è costituito da particelle molto piccole chiamate particelle subatomiche,che hanno localizzazione e caratteristiche diverse. Oggi sappiamo che ogni atomo è formato da tre particelle fondamentali: elettroni,portoni,neutroni.

La carica elettrica del protone è identica a quella dell'elettrone,ma di segno opposto; la sua massa però è maggiore di quella dell'elettrone. Il neutrone,invece,è privo di carica elettrica ed ha una massa maggiore di quella dell'elettrone. Ogni atomo contiene un nucleo,una zona molto piccola e densa in cui ci sono protoni e neutroni,per la loro particolare posizione vengono chiamate nucleoni.

Prendiamo in considerazione due fatti fondamentali del nucleo:

* I nucleoni (protoni+neutroni) occupano uno spazio ridotto rispetto al volume totale dell'atomo;

* L'atomo ha una struttura essenzialmente vuota, nella quale ci sono gli elettroni, la qui massa viene considerata trascurabile.

Il numero di protoni presente nel nucleo di un atomo si chiama numero atomico (Z). Se l'atomo è neutro, questo numero è uguale a quello degli elettroni.

Questo numero viene scritto in basso a sinistra dal simbolo chimico.

Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento aventi proprietà CHIMICHE e identiche ma masse diverse , perché contengono n diverso numero di neutroni.

In un isotopo, il numero in alto, a sinistra del simbolo dell'elemento è il numero di massa, e si indica con A.

Il numero di massa (A) è uguale alla somma del numero di protoni (Z) e del numero di neutroni (n°) contenuti nel nucleo

Il modo in cui un tomo reagisce chimicamente,cioè tende a legarsi ad altri atomi , è determinato dal numero e dalla disposizione dei suoi elettroni. La distanza media di un elettrone dal suo nucleo e determinato dalla quantità di energia posseduto dall'elettrone: maggiore è l'energia ,maggiore è la sua probabile distanza dal nucleo. Un atomo ha maggiore stabilità quando tutti i suoi elettroni si trovano nei livelli energetici più bassi; perciò il primo livello è riempito prima dal secondo, il secondo prima del terzo e così via. Il primo livello energetico può contenere al massimo due elettroni mentre il secondo è il terzo ne possono contenere otto ciascuno.

Quando gli atomi si avvicinano per dare origine a ioni o molecole solo gli elettroni più esterni partecipano all'operazione. Il nucleo e i rimanenti elettroni non intervengono . Il legame chimico e quel legame che permette agli atomi di unirsi per formare molecole o agli gluons di segno opposto di esercitare un'attrazione reciproca tra loro. I gas nobili hanno una struttura ad ottetto nello strato più esterno. Nel 1916 nella formazione dei legami tendono ad assumere questa struttura cadendo ,acquistando o mettendo in comune elettroni con altri atomi. Un atomo è particolarmente stabile quando ha otto elettroni nello strato di valenza.

I principali legami chimici sono una conseguenza della regola dell'ottetto. Abbiamo il legame covalente e il legame ionico.

Il legame covalente è responsabile della formazione delle molecole ed è reso possibile dalla condivisione degli elettroni piú esterni.

Il legame covalente si divide in:

•legame covalente puro, ovvero tra atomi dello stesso elemento,

•legame covalente polare, ovvero tra atomi di elementi diversi

Nella simbologia usata per rappresentare la struttura delle molecole, i legami covalenti sono disegnati con trattini che collegano i simboli degli atomi coinvolti. Un trattino significa che sussiste un solo legame, LEGAME SEMPLICE, due trattini invece che vi è un DOPPIO LEGAME e, tre trattini che c'è un TRIPLO LEGAME.

Il legame ionico si stabilisce attraverso il trasferimento di uno o più elettroni da un atomo o un altro; gli atomi diventati ioni resteranno uniti tramite una forza di tipo elettrostatico.

L'atomo che perde gli elettroni diventa IONE POSITIVO, mentre l'atomo che li acquista diventa IONE NEGATIVO.

Affinché la legge di Lavoisier sia rispettata, è necessario eseguire un'operazione chiamata bilanciamento. Con il bilanciamento si introducono dei numeri detti coefficienti stechiometrici davanti alle formule dei reagenti e dei prodotti. Gli indici numerici delle formule devono restare inalterati.

I coefficienti stechiometrici sono numeri opportuni, da anteporre alle formule di un'equazione chimica, con i quali è possibile mantenere, per ciascuna specie, L'uguaglianza tra il numero di atomi dei reagenti e quello dei prodotti.

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