Alunno: Rosario Antonio CuomoAlunno: Rosario Antonio Cuomo
Classe: 2^C Classe: 2^C
Istituto: I.T.N. C. ColomboIstituto: I.T.N. C. Colombo
Dirigente scolastico: Lucia CimminoDirigente scolastico: Lucia Cimmino
Docenti: Lilla Mangano & Lorenzo EspositoDocenti: Lilla Mangano & Lorenzo Esposito
Anno scolastico: 2009/2010Anno scolastico: 2009/2010
Viaggiando Viaggiando con la con la
ChimicaChimica
Modello atomico nei secoli:Modello atomico nei secoli:da Leucippo a Thomsonda Leucippo a Thomson
Sin dal IV a.C. filosofi e matematici come Leucippo, Aristotele, Democrito Sin dal IV a.C. filosofi e matematici come Leucippo, Aristotele, Democrito ipotizzarono che la materia fosse costituita da particelle minuscole ed ipotizzarono che la materia fosse costituita da particelle minuscole ed indistruttibili: gli atomi (dal greco ἄτομος - àtomos - indivisibile); fondarono indistruttibili: gli atomi (dal greco ἄτομος - àtomos - indivisibile); fondarono così la corrente filosofica dell’ “atomismo”.così la corrente filosofica dell’ “atomismo”.
Solo nel XIX d.C. (1808) John Dalton dette una spiegazione ai fenomeni chimici, Solo nel XIX d.C. (1808) John Dalton dette una spiegazione ai fenomeni chimici, affermando che le sostanze sono formate dai loro componenti secondo rapporti affermando che le sostanze sono formate dai loro componenti secondo rapporti ben precisi e ipotizzando che la materia fosse costituita da atomi. Nel corso ben precisi e ipotizzando che la materia fosse costituita da atomi. Nel corso dei suoi studi, grazie alle dei suoi studi, grazie alle leggi di leggi di LavoisierLavoisier e di Proust e di Proust, formulò la sua teoria:, formulò la sua teoria: la materia è formata da piccolissime particelle elementari chiamate atomi, la materia è formata da piccolissime particelle elementari chiamate atomi,
che sono indivisibili e indistruttibili;che sono indivisibili e indistruttibili; gli atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali tra loro;gli atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali tra loro; gli atomi di elementi diversi si combinano tra loro (attraverso reazioni gli atomi di elementi diversi si combinano tra loro (attraverso reazioni
chimiche) in rapporti di numeri interi e generalmente piccoli, dando così chimiche) in rapporti di numeri interi e generalmente piccoli, dando così origine a composti;origine a composti;
gli atomi non possono essere né creati né distrutti;gli atomi non possono essere né creati né distrutti; gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri
elementi. elementi. In definitiva questa è la definizione di atomo per Dalton: “Un atomo è la più In definitiva questa è la definizione di atomo per Dalton: “Un atomo è la più
piccola parte di un elemento che mantiene le caratteristiche fisiche di piccola parte di un elemento che mantiene le caratteristiche fisiche di quell'elemento”.quell'elemento”.
Nel 1902, Joseph John Thomson propose il primo modello fisico dell'atomo: Nel 1902, Joseph John Thomson propose il primo modello fisico dell'atomo: aveva infatti dimostrato un anno prima l’esistenza dell’elettrone. Egli aveva infatti dimostrato un anno prima l’esistenza dell’elettrone. Egli immaginò che un atomo fosse costituito da una sfera di materia carica immaginò che un atomo fosse costituito da una sfera di materia carica positivamente in cui gli elettroni (di carica negativa) erano immersi (modello a positivamente in cui gli elettroni (di carica negativa) erano immersi (modello a panettone).panettone).
Modello atomico nei secoli:Modello atomico nei secoli: da Rutherford ai giorni nostri da Rutherford ai giorni nostri
Nel 1911 Ernest Rutherford scoprì i protoni (dotati di carica elettrica Nel 1911 Ernest Rutherford scoprì i protoni (dotati di carica elettrica positiva). Da quell’istante l’atomo fu paragonato ad un sistema planetario positiva). Da quell’istante l’atomo fu paragonato ad un sistema planetario in miniatura con al centro il nucleo, costituito da protoni, attorno al quale in miniatura con al centro il nucleo, costituito da protoni, attorno al quale ruotano gli elettroni. ruotano gli elettroni.
Nel 1913 Niels Bohr propose una modifica al modello di Rutherford. Nel 1913 Niels Bohr propose una modifica al modello di Rutherford. Ipotizzò che gli elettroni avessero a disposizione delle orbite fisse, dette Ipotizzò che gli elettroni avessero a disposizione delle orbite fisse, dette “orbite quantizzate”, e che possedessero un’energia quantizzata nelle “orbite quantizzate”, e che possedessero un’energia quantizzata nelle quali gli elettroni non emettevano né assorbivano energia; un elettrone quali gli elettroni non emettevano né assorbivano energia; un elettrone emetteva o assorbiva energia sotto forma di onde elettromagnetiche solo emetteva o assorbiva energia sotto forma di onde elettromagnetiche solo se effettuava una transizione da un orbita all’altra e quindi passava da se effettuava una transizione da un orbita all’altra e quindi passava da uno stato di energia minore a uno maggiore.uno stato di energia minore a uno maggiore.
Nel 1926 Erwin Shrödinger ipotizzò che la struttura dell’atomo fosse Nel 1926 Erwin Shrödinger ipotizzò che la struttura dell’atomo fosse costituita da un nucleo circondato da una nuvola di elettroni, ciò avvenne costituita da un nucleo circondato da una nuvola di elettroni, ciò avvenne perché fu abbandonata l’idea di orbita e introdotta quella di orbitale perché fu abbandonata l’idea di orbita e introdotta quella di orbitale regione dove esiste un’ elevata probabilità di trovare l’elettrone. regione dove esiste un’ elevata probabilità di trovare l’elettrone.
Nel 1932 Chadwick scoprì il neutrone (sprovvisto di carica) Nel 1932 Chadwick scoprì il neutrone (sprovvisto di carica) per cui si per cui si giunse presto ad un modello dell'atomo pressoché completo, in cui al giunse presto ad un modello dell'atomo pressoché completo, in cui al centro vi è il nucleo, composto da protoni e neutroni ed attorno ruotano centro vi è il nucleo, composto da protoni e neutroni ed attorno ruotano gli elettroni.gli elettroni.
Negli ultimi decenni, sfruttando sofisticate e potenti apparecchiature Negli ultimi decenni, sfruttando sofisticate e potenti apparecchiature elettroniche, è stato possibile determinare in modo più completo anche la elettroniche, è stato possibile determinare in modo più completo anche la struttura del nucleo. In particolare si è scoperto che i protoni e i neutroni struttura del nucleo. In particolare si è scoperto che i protoni e i neutroni sono a loro volta formati da particelle più piccole : i quark.sono a loro volta formati da particelle più piccole : i quark.
Tecniche di separazioneTecniche di separazione Solitamente noi separiamo e purifichiamo le sostanze che Solitamente noi separiamo e purifichiamo le sostanze che
compongono una miscela mediante metodi basati sulle differenze di compongono una miscela mediante metodi basati sulle differenze di una o più proprietà fisiche. Il metodo di separazione scelto dipende:una o più proprietà fisiche. Il metodo di separazione scelto dipende:
Dal tipo di Dal tipo di miscela o miscugliomiscela o miscuglio eterogenea o omogenea; eterogenea o omogenea; Dalla sostanza della miscela a cui siamo interessati.Dalla sostanza della miscela a cui siamo interessati.
Nome della tecnicaNome della tecnica SpiegazioneSpiegazione PrincipioPrincipio
FiltrazioneFiltrazione Separa i componenti Separa i componenti di un miscuglio di un miscuglio eterogeneoeterogeneo
Differenza delle Differenza delle dimensioni delle dimensioni delle particelleparticelle
DecantazioneDecantazione Lasciar riposare il Lasciar riposare il miscugliomiscuglio
Differenza di pesoDifferenza di peso
DistillazioneDistillazione Sfrutta la diversa Sfrutta la diversa volatilitàvolatilità
Diversa volatilitàDiversa volatilità
CristallizzazioneCristallizzazione Diversa solubilità nei Diversa solubilità nei solventi a caldosolventi a caldo
Passaggio di statoPassaggio di stato
Estrazione Estrazione Trattare i componenti Trattare i componenti e separarlie separarli
Trasformazioni fisicheTrasformazioni fisiche
CentrifugazioneCentrifugazione Separa i componenti Separa i componenti di un miscuglio di un miscuglio eterogeneoeterogeneo
Differenza di densitàDifferenza di densità
CromatografiaCromatografia Separa i componenti Separa i componenti di un miscuglio di un miscuglio omogeneo omogeneo
Differenza di pesoDifferenza di peso
LegamiLegami
In un legame chimico, gli atomi partecipano In un legame chimico, gli atomi partecipano solo con gli elettroni del livello più esterno, solo con gli elettroni del livello più esterno, mentre quelli più interni non sono coinvolti mentre quelli più interni non sono coinvolti nel legame. Gli elettroni del livello più nel legame. Gli elettroni del livello più esterno sono chiamati elettroni di valenza.esterno sono chiamati elettroni di valenza.
Legami Legami ChimiciChimici
Legame Legame MetallicoMetallico
LegameLegameIonico Ionico
LegameLegameCovalenteCovalente
Il modello Il modello quantomeccanicoquantomeccanicoutilizza 4 numeriutilizza 4 numeri
quantici:quantici:
Il 1° o Principale indica il livello energetico
principale; questi livelli sono
identificati dal numero
quantico principale n, che assume valori interi
che vanno da 1 a ∞ (in pratica da 1 a 7).
Il 2° o Azimutale indica il sottolivello; ogni livello
energetico principalecontiene un numero di
sotto livelli pari ad n. Essi sono indicati con lettere
che sono: s (sharp), p (principal), d (diffuse), f (fundamental) esistono
anche altre lettere che non sono utilizzate.
Il 3° o Magnetico identifica l’orbitale; ciascun orbitale
contiene un numero ben definito di orbitali e sono:
1 per s, 3 per p, 5 per d, 7 per f.
L’orbitale è la regione Intorno al nucleo dove
esiste un’ elevata probabilità di
trovare l’elettrone.
Il 4° o Spin si riferisce alnumero di elettroni
in un orbitale e il suo movimento. Secondo
il principio di Paulil’orbitale può essere
vuoto, semivuoto (1 e T )o pieno (2 e T ma di spinopposto). Il massimo numero di e T per ogni
orbitale è pari a 2.
Tavola periodicaTavola periodica La tavola periodica degli elementi fu inventata dal chimico russo Dimitri La tavola periodica degli elementi fu inventata dal chimico russo Dimitri
Mendeleev nel 1869; egli dispose gli elementi in ordine di massa Mendeleev nel 1869; egli dispose gli elementi in ordine di massa atomica crescente e notò che ogni 8 o 18 elementi si presentavano atomica crescente e notò che ogni 8 o 18 elementi si presentavano elementi con proprietà chimiche e fisiche simili. Mendeleev dispose gli elementi con proprietà chimiche e fisiche simili. Mendeleev dispose gli elementi con proprietà simili in colonne in modo da rispettare tale elementi con proprietà simili in colonne in modo da rispettare tale periodicità, però egli constatò che nessuno degli elementi conosciuti periodicità, però egli constatò che nessuno degli elementi conosciuti aveva determinate proprietà e così lasciò degli spazzi vuoti. aveva determinate proprietà e così lasciò degli spazzi vuoti. Nel 1913 il Nel 1913 il chimico-fisico Moseley scoprì che le proprietà degli elementi dipendono chimico-fisico Moseley scoprì che le proprietà degli elementi dipendono dal numero atomico e non dalla massa atomica; nella tavola odierna gli dal numero atomico e non dalla massa atomica; nella tavola odierna gli elementi sono disposti per numero atomico crescente e le discrepanze elementi sono disposti per numero atomico crescente e le discrepanze della tavola di Mendeleev sono sparite.della tavola di Mendeleev sono sparite.
La tavola periodica si articola in gruppi e periodi:La tavola periodica si articola in gruppi e periodi: ogni gruppo (colonna della tabella) comprende gli elementi che ogni gruppo (colonna della tabella) comprende gli elementi che
hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo si trovano elementi con caratteristiche chimiche simili. si trovano elementi con caratteristiche chimiche simili.
ogni periodo (riga della tabella) inizia con un elemento il cui atomo ogni periodo (riga della tabella) inizia con un elemento il cui atomo ha come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ha come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli atomi successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una atomi successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni passaggiounità ad ogni passaggio
Composti binariComposti binari
OssidiOssidi
OO22 +M→MO+M→MO
Ossido diOssido di M M
AnidridiAnidridi
OO22 +nM→nMO+nM→nMO
Anidride diAnidride di nM nM
IdruroIdruro
HH22 + M→HM + M→HM
Idruro diIdruro di M M
AcidiAcidi
HH22+nM+nM→HnM→HnM
Acido diAcido di nM nM idricoidrico
• Sale Sale
nM+M nM+M →MnM→MnM
nM nM uro diuro di MM
Composti ternariComposti ternari Ossido ternarioOssido ternario
MOMO++HH22O O →M(OH)→M(OH)-1-1
Idrossido diIdrossido di M M
Ossiacido ternarioOssiacido ternario
nMO+HnMO+H22O→HnMOO→HnMO
AcidoAcido nM nM
Sale ternarioSale ternario
HnMO+M→MnMO+HHnMO+M→MnMO+H22
nM nM ato/ito diato/ito di M M
Ed ora catapultiamoci nel laboratorio di Ed ora catapultiamoci nel laboratorio di chimicachimica
Legame MetallicoLegame Metallico
I metalli presentano una serie di I metalli presentano una serie di proprietà comuni: conducibilità proprietà comuni: conducibilità termica ed elettrica, malleabilità e termica ed elettrica, malleabilità e duttilità. La spiegazione più semplice duttilità. La spiegazione più semplice è data dalla delocalizzazione degli è data dalla delocalizzazione degli elettroni ovvero i nuclei dei reagenti elettroni ovvero i nuclei dei reagenti si dispongono lungo un piano e gli si dispongono lungo un piano e gli elettroni ruotano intorno a tutti i elettroni ruotano intorno a tutti i nuclei.nuclei.
RRiittoorrnnaa
aa
LLeeggaammii
Legame IonicoLegame Ionico Quando interagiscono un metallo e un non Quando interagiscono un metallo e un non
metallo (la differenza di elettronegatività metallo (la differenza di elettronegatività deve essere maggiore a 1,57), si verifica il deve essere maggiore a 1,57), si verifica il trasferimento di uno o più elettroni dagli trasferimento di uno o più elettroni dagli atomi di metallo a quello di non metallo. atomi di metallo a quello di non metallo. Gli Gli atomi del metallo, che hanno ceduto atomi del metallo, che hanno ceduto e T , , diventano ioni positivi (cationi), mentre quelli diventano ioni positivi (cationi), mentre quelli del non metallo, che hanno acquisito del non metallo, che hanno acquisito e T , , diventano ioni negativi (anioni). diventano ioni negativi (anioni). A questo punto gli ioni A questo punto gli ioni si attraggono poiché hanno cariche oppostesi attraggono poiché hanno cariche opposte
RRiittoorrnnaa
aa
LLeeggaammii
Legame CovalenteLegame Covalente Un legame covalente omopolare, eteropolare o dativo si viene a Un legame covalente omopolare, eteropolare o dativo si viene a
instaurare quando avviene una sovrapposizione degli orbitali instaurare quando avviene una sovrapposizione degli orbitali atomici di due atomi con una differenza di elettronegatività atomici di due atomi con una differenza di elettronegatività inferiore o pari a 1,57inferiore o pari a 1,57. .
Legame covalenteLegame covalente
Omopolare oOmopolare opuropuro EteropolareEteropolare DativoDativo
Questo avviene quando Questo avviene quando uno dei reagenti mette a uno dei reagenti mette a disposizione un orbitaledisposizione un orbitale
(vuoto) e l’altro lo riempie (vuoto) e l’altro lo riempie con 2 e Tcon 2 e T
Questo avviene quandoQuesto avviene quandodifferenza didifferenza di
elettronegatività è inferioreelettronegatività è inferioreo pari a 1,57. o pari a 1,57.
Questo avviene Questo avviene quando la differenza quando la differenza
di elettronegatività è zerodi elettronegatività è zero
RRiittoorrnnaa
aa
LLeeggaammii
Miscugli Eterogeneo o OmogeneoMiscugli Eterogeneo o Omogeneo
Miscuglio Eterogeneo : Miscuglio Eterogeneo : avviene quando le avviene quando le sostanze che lo sostanze che lo compongono sono compongono sono distinguibili distinguibili visivamente, o con visivamente, o con l’aiuto del microscopio. l’aiuto del microscopio. Es: il latte è Es: il latte è eterogeneo perché col eterogeneo perché col microscopio si vedono microscopio si vedono le particelle di grasso le particelle di grasso sospese su un liquidosospese su un liquido
Miscuglio Omogeneo: Miscuglio Omogeneo: avviene quando le avviene quando le sostanze che lo sostanze che lo compongono non sono compongono non sono distinguibili neanche col distinguibili neanche col microscopio; esso è microscopio; esso è anche detto soluzione anche detto soluzione costituito da soluto(solido costituito da soluto(solido disciolto) e solvente(il disciolto) e solvente(il liquido in cui è disciolto il liquido in cui è disciolto il soluto) soluto) Es: acqua di mare Es: acqua di mare (formata da acqua e vari (formata da acqua e vari minerali)minerali)
Ritorna a tecniche Ritorna a tecniche di separazionedi separazione
Leggi di Lavoisier e di ProustLeggi di Lavoisier e di Proust
Legge di Lavoisier: Legge di Lavoisier: Egli riscaldò dei metalli Egli riscaldò dei metalli in recipienti chiusi con in recipienti chiusi con quantità limitate di aria, quantità limitate di aria, la calce che si formava la calce che si formava pesava di più del pesava di più del metallo originale, ma il metallo originale, ma il peso dell’intero peso dell’intero recipiente era immutato, recipiente era immutato, concluse che la somma concluse che la somma delle masse dei reagenti delle masse dei reagenti è uguale alla somma è uguale alla somma delle masse dei prodotti.delle masse dei prodotti.
Legge di Proust: Legge di Proust: Un composto puro, Un composto puro, qualunque sia l’origine qualunque sia l’origine o il modo di o il modo di preparazione, preparazione, contiene sempre contiene sempre quantità definite e quantità definite e costanti degli elementi costanti degli elementi proporzionali alla loro proporzionali alla loro massamassa
Ritorna a Ritorna a Modello atomico Modello atomico
nei secolinei secoli
Ritorna a tavola periodicaRitorna a tavola periodica
Questo è la cromatografia : che separa i
colori componenti delle foglie
degli spinaciQuesto è un
esperimento che sfrutta l’azione di un catalizzatore
per velocizzare la reazione tra
acqua e sapone
In questo esperimento vi è
l’azione di un acido su una sostanza vediamo cosa
succede:
Questo è Il saggio alla fiamma:
le colorazioni avvengo perché gli e T si eccitano e sprigionano energia
Esperimenti in LaboratorioEsperimenti in Laboratorio