La chimica è una scienza sperimentale
La Chimica è completamente fondata sull'evidenza
sperimentale. Ogni affermazione della Chimica ha alla
base degli esperimenti.
La Chimica è parte integrante della scienza moderna.
Condivide il metodo sperimentale, proprio di tutte le
scienze. Progredisce nel tempo perché sa usare
anche le scoperte e i concetti che provengono dalle
altre scienze.
A sua volta, la Chimica fornisce strumenti teorici e
sperimentali alle altre scienze. Non è possibile
studiare la Biologia o la Geologia senza una profonda
comprensione dei fenomeni chimici.
Alcuni concetti generali della Chimica
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La Chimica è attraversata da alcune idee molto
generali. Una è quella di cercare di capire e
spiegare le proprietà della materia riferendosi
alla scala atomica, cioè in termini di particelle
piccolissime, gli atomi e le molecole.
Le leggi della Fisica, come sono state
conosciute per secoli, non valgono alla scala
atomica. Per discutere le proprietà degli atomi e
delle molecole è indispensabile servirsi della
meccanica quantistica.
Le proprietà e il comportamento delle sostanze
dipendono non solo da quali tipi di atomi
(elementi) sono fatte, ma ancor più dal modo in
cui gli atomi si legano fra di loro. Lo studio
della forma delle molecole si chiama
stereochimica.
La Chimica è la madre della teoria atomica
• La teoria atomica è una delle più grandi
conquiste della scienza moderna.
• La scoperta degli atomi risale all'800, quando
i progressi della Chimica si sono consolidati
e hanno richiesto una spiegazione generale.
• Quello che ha portato originariamente a
Rappresentazione di
formulare la teoria atomica è stata
un atomo. Le vedute
l'osservazione dei rapporti costanti degli
moderne sulla struttura
dell'atomo sono molto
elementi nei composti. Questo si può
spiegare solo ammettendo che la materia è diverse da questa
semplice figura.
fatta di particelle indivisibili, gli ATOMI.
LEGGE DI CONSERVAZIONE DELLA MASSA
La massa totale delle sostanze rimane invariata durante una reazione chimica
Carbonio + Ossigeno
6.00 g
16.0 g
anidride carbonica
22.0 g
LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE
Un determinato composto chimico è costituito dagli stessi elementi negli stessi
rapporti di massa
{ 8.0 g Ca
40%
20.0 g di carbonato di calcio
{ 2.4 g C
12%
{ 9.6 g O
48%
LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE
Se due elementi, A e B, formano diversi composti, i rapporti tra le diverse masse di B
che si combinano con la stessa massa di di A sono espressi da numeri interi piccoli
12 g C + 16 g O
28 g monossido di carbonio
12 g C + 32 g O
44 g anidride carbonica
TEORIA ATOMICA DI DALTON
La materia è composta da atomi, particelle indivisibili estremamente piccole
Tutti gli atomi di un elemento hanno stessa massa e identiche proprietà chimiche
Gli atomi non vengono né creati né distrutti durante una reazione chimica
Gli atomi si combinano per formare composti in rapporti semplici, fissi e fra
numeri interi
Il metano CH4 reagisce con
l’ossigeno O2 dando biossido di
carbonio CO2 e acqua H2O
Gli atomi si riorganizzano, ma
restano gli stessi
Legge di conservazione della massa
Interpretata secondo la teoria atomica
Legge delle proporzioni definite
interpretata
secondo la teoria atomica
+
4 atomi di
4 atomi di zolfo
piombo
4 unità di solfuro di
piombo
+
4 atomi di
+
6 atomi di zolfo
piombo
4 unità di solfuro di
2 atomi di zolfo
piombo
(in eccesso)
+
8 atomi di
piombo
4 atomi di zolfo
+
4 unità di solfuro di
piombo
4 atomi di piombo
(in eccesso)
Per ogni 2 atomi di azoto ci
sono 1, 2 o 4 atomi di ossigeno
Legge delle proporzioni multiple interpretata secondo
la teoria atomica
6 protoni
7 neutroni
13C
6 protoni
8 neutroni
14C
Stesso numero di protoni diverso numero di neutroni
Stesso numero atomico diverso numero di massa
Gli isotopi sono atomi diversi dello stesso elemento in quanto
hanno stesso numero atomico Z e diverso numero di massa A
Le molecole
La molecola è un gruppo di atomi legati con legami
covalenti (condivisione di elettroni). Il numero degli
atomi è di solito piccolo, ma può anche essere grande.
I legami fra gli atomi sono forti, e la molecola può
essere considerata un unico oggetto, che è la parte più
piccola di una sostanza. Le molecole possono anche
essere legate alle molecole vicine, ma questi legami
sono deboli, e a volte possono essere trascurati.
Na
Na+ + e-
Cl + e-
Cl-
Molecole ed atomi sono fatti di particelle con carica
elettrica, i nuclei e gli elettroni. La somma di tutte le cariche
(positive e negative) deve essere zero. Una molecola
contiene tutti i nuclei e gli elettroni degli atomi che la
costituiscono.
Molte sostanze sono costituite da molecole, ma non tutte.
Fra le sostanze non molecolari ci sono i composti ionici, i
metalli e alcuni solidi covalenti come il diamante.
A volte si formano particelle simili a molecole, ma con una
carica netta (negativa se ci sono elettroni in eccesso e
positiva in difetto). Si chiamano ioni molecolari e si
devono combinare con ioni di segno opposto per formare i
composti.