Alunno: Rosario Antonio Cuomo
Classe: 2^C
Istituto: I.T.N. C. Colombo
Dirigente scolastico: Lucia Cimmino
Docenti: Lilla Mangano & Lorenzo Esposito
Anno scolastico: 2009/2010
Viaggiando
con la
Chimica
Modello atomico nei secoli:
da Leucippo a Thomson
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Sin dal IV a.C. filosofi e matematici come Leucippo, Aristotele, Democrito ipotizzarono
che la materia fosse costituita da particelle minuscole ed indistruttibili: gli atomi (dal
greco ἄτομος - àtomos - indivisibile); fondarono così la corrente filosofica dell’
“atomismo”.
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 ben
precisi e ipotizzando che la materia fosse costituita da atomi. Nel corso dei suoi studi,
grazie alle leggi di Lavoisier e di Proust, formulò la sua teoria:
 la materia è formata da piccolissime particelle elementari chiamate atomi, che
sono indivisibili e indistruttibili;
 gli atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali tra loro;
 gli atomi di elementi diversi si combinano tra loro (attraverso reazioni chimiche)
in rapporti di numeri interi e generalmente piccoli, dando così origine a composti;
 gli atomi non possono essere né creati né distrutti;
 gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri elementi.
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 quell'elemento”.
Nel 1902, Joseph John Thomson propose il primo modello fisico dell'atomo: aveva
infatti dimostrato un anno prima l’esistenza dell’elettrone. Egli immaginò che un
atomo fosse costituito da una sfera di materia carica positivamente in cui gli elettroni
(di carica negativa) erano immersi (modello a panettone).
Modello atomico nei secoli:
da Rutherford ai giorni nostri
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Nel 1911 Ernest Rutherford scoprì i protoni (dotati di carica elettrica 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 ruotano gli elettroni.
Nel 1913 Niels Bohr propose una modifica al modello di Rutherford. Ipotizzò che
gli elettroni avessero a disposizione delle orbite fisse, dette “orbite quantizzate”, e
che possedessero un’energia quantizzata nelle quali gli elettroni non emettevano
né assorbivano energia; un elettrone emetteva o assorbiva energia sotto forma di
onde elettromagnetiche solo se effettuava una transizione da un orbita all’altra e
quindi passava da uno stato di energia minore a uno maggiore.
Nel 1926 Erwin Shrödinger ipotizzò che la struttura dell’atomo fosse costituita da
un nucleo circondato da una nuvola di elettroni, ciò avvenne perché fu
abbandonata l’idea di orbita e introdotta quella di orbitale regione dove esiste
un’ elevata probabilità di trovare l’elettrone.
Nel 1932 Chadwick scoprì il neutrone (sprovvisto di carica) per cui si 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 gli elettroni.
Negli ultimi decenni, sfruttando sofisticate e potenti apparecchiature
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 sono a
loro volta formati da particelle più piccole : i quark.
Tecniche di separazione

Solitamente noi separiamo e purifichiamo le sostanze che compongono una
miscela mediante metodi basati sulle differenze di una o più proprietà fisiche. Il
metodo di separazione scelto dipende:
 Dal tipo di miscela o miscuglio eterogenea o omogenea;
 Dalla sostanza della miscela a cui siamo interessati.
Nome della tecnica
Spiegazione
Principio
Filtrazione
Separa i componenti di un
miscuglio eterogeneo
Differenza delle dimensioni
delle particelle
Decantazione
Lasciar riposare il miscuglio Differenza di peso
Distillazione
Sfrutta la diversa volatilità Diversa volatilità
Cristallizzazione
Diversa solubilità nei
solventi a caldo
Passaggio di stato
Estrazione
Trattare i componenti e
separarli
Trasformazioni fisiche
Centrifugazione
Separa i componenti di un
miscuglio eterogeneo
Differenza di densità
Cromatografia
Separa i componenti di un
miscuglio omogeneo
Differenza di peso
Legami

In un legame chimico, gli atomi partecipano solo
con gli elettroni del livello più esterno, mentre quelli
più interni non sono coinvolti nel legame. Gli
elettroni del livello più esterno sono chiamati
elettroni di valenza.
Legami
Chimici
Legame
Metallico
Legame
Ionico
Legame
Covalente
Il modello
quantomeccanico
utilizza 4 numeri
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 principale
contiene 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 al
numero di elettroni
in un orbitale e il suo
movimento. Secondo
il principio di Pauli
l’orbitale può essere
vuoto, semivuoto (1 e ̄ )
o pieno (2 e ̄ ma di spin
opposto). Il massimo
numero di e ̄ per ogni
orbitale è pari a 2.
Tavola periodica


La tavola periodica degli elementi fu inventata dal chimico russo Dimitri
Mendeleev nel 1869; egli dispose gli elementi in ordine di massa 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
simili in colonne in modo da rispettare tale periodicità, però egli constatò che
nessuno degli elementi conosciuti aveva determinate proprietà e così lasciò
degli spazzi vuoti.
Nel 1913 il chimico-fisico Moseley scoprì che le proprietà degli elementi
dipendono dal numero atomico e non dalla massa atomica; nella tavola
odierna gli elementi sono disposti per numero atomico crescente e le
discrepanze della tavola di Mendeleev sono sparite.
La tavola periodica si articola in gruppi e periodi:

ogni gruppo (colonna della tabella) comprende gli elementi che hanno la
stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli elettroni si
dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo si trovano
elementi con caratteristiche chimiche simili.

ogni periodo (riga della tabella) inizia con un elemento il cui atomo ha
come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ns dove n
è il numero quantico principale, e procedendo verso gli atomi successivi del
periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni passaggio
Composti binari
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Ossidi
O2 +M→MO
Ossido di M
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Anidridi
O2 +nM→nMO
Anidride di nM
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Acidi
H2+nM→HnM
Acido di nM idrico
• Sale
nM+M →MnM
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Idruro
H2 + M→HM
Idruro di M
nM uro di M
Composti ternari
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Ossido ternario
MO+H2O →M(OH)-1
Idrossido di M

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Ossiacido ternario
nMO+H2O→HnMO
Acido nM
Sale ternario
HnMO+M→MnMO+H2
nM ato/ito di M
Ed ora catapultiamoci nel laboratorio di chimica
Legame Metallico

I metalli presentano una serie di proprietà
comuni: conducibilità termica ed elettrica,
malleabilità e duttilità. La spiegazione più
semplice è data dalla delocalizzazione degli
elettroni ovvero i nuclei dei reagenti si
dispongono lungo un piano e gli elettroni
ruotano intorno a tutti i nuclei.
R
i
t
o
r
n
a
a
L
e
g
a
m
i
Legame Ionico
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Quando interagiscono un metallo e un non metallo
(la differenza di elettronegatività deve essere
maggiore a 1,57), si verifica il trasferimento di uno o
più elettroni dagli atomi di metallo a quello di non
metallo.
Gli atomi del metallo, che hanno ceduto e ̄ ,
diventano ioni positivi (cationi), mentre quelli del
non metallo, che hanno acquisito e ̄ , diventano ioni
negativi (anioni).
A questo punto gli ioni si attraggono poiché hanno
cariche opposte
R
i
t
o
r
n
a
a
L
e
g
a
m
i
Legame Covalente

Un legame covalente omopolare, eteropolare o dativo si viene a instaurare
quando avviene una sovrapposizione degli orbitali atomici di due atomi con una
differenza di elettronegatività inferiore o pari a 1,57.
Legame covalente
Omopolare o
puro
Eteropolare
Dativo
R
i
t
o
r
n
a
a
Questo avviene
quando la differenza
di elettronegatività è zero
Questo avviene quando
differenza di
elettronegatività è inferiore
o pari a 1,57.
Questo avviene quando
uno dei reagenti mette a
disposizione un orbitale
(vuoto) e l’altro lo riempie
con 2 e ̄
L
e
g
a
m
i
Miscugli Eterogeneo o Omogeneo

Miscuglio Eterogeneo :
avviene quando le sostanze
che lo compongono sono
distinguibili visivamente, o
con l’aiuto del microscopio.
Es: il latte è eterogeneo
perché col microscopio si
vedono le particelle di
grasso sospese su un liquido

Miscuglio Omogeneo:
avviene quando le sostanze
che lo compongono non
sono distinguibili neanche
col microscopio; esso è
anche detto soluzione
costituito da soluto(solido
disciolto) e solvente(il
liquido in cui è disciolto il
soluto)
Es: acqua di mare (formata
da acqua e vari minerali)
Ritorna a tecniche
di separazione
Leggi di Lavoisier e di Proust

Legge di Lavoisier:
Egli riscaldò dei metalli in
recipienti chiusi con
quantità limitate di aria, la
calce che si formava pesava
di più del metallo originale,
ma il peso dell’intero
recipiente era immutato,
concluse che la somma
delle masse dei reagenti è
uguale alla somma delle
masse dei prodotti.
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Legge di Proust:
Un composto puro,
qualunque sia l’origine o il
modo di preparazione,
contiene sempre quantità
definite e costanti degli
elementi proporzionali alla
loro massa
Ritorna a
Modello atomico
nei secoli
Ritorna a tavola periodica
Questo è la
cromatografia :
che separa i
colori
componenti delle
foglie degli
spinaci
Esperimenti in Laboratorio
Questo è un
esperimento che
sfrutta l’azione di un
catalizzatore per
velocizzare la
reazione tra acqua e
sapone
Questo è Il saggio alla
fiamma:
le colorazioni avvengo
perché gli e ̄ si eccitano e
sprigionano energia
In questo esperimento
vi è l’azione di un acido
su una sostanza
vediamo cosa succede: