Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010
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Valitutti, Tifi, Gentile
Esploriamo la
chimica
Seconda edizione di Chimica: molecole in
movimento
Capitolo 4 Le teorie della materia
1.L’atomo e la sua storia
2.La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoiser a Dalton
3.La teoria atomica e le proprietà della
materia
4.La teoria cinetico-molecolare della
materia
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1. L’atomo e la sua storia
La materia è formata da particelle microscopiche, gli
atomi.
Democrito (470-380 a.C.) fu il primo che attribuì il nome
«atomi» a particelle infinitamente piccole, immutabili,
indistruttibili e indivisibili.
Il primo modello atomico fu proposto dopo ventidue
secoli.
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2. La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoisier a Dalton
Nell’Ottocento, John Dalton ipotizzò il primo modello
atomico su basi sperimentali, a cui seguirono gli studi di
Antoine Lavoisier e di Joseph-Louis Proust.
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2. La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoisier a Dalton
Lavoisier studiò sperimentalmente le trasformazioni
chimiche arrivando a enunciare la legge di
conservazione della massa.
In una reazione chimica, la massa dei reagenti è
esattamente uguale alla massa dei prodotti.
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2. La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoisier a Dalton
Proust scompose numerosi composti minerali negli
elementi costitutivi misurandone le diverse quantità e
proporzioni, arrivando a enunciare la legge delle
proporzioni definite.
In un composto, il rapporto tra le masse degli elementi
che lo costituiscono è definito e costante.
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2. La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoisier a Dalton
John Dalton fu il primo a
formulare una teoria
atomica.
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2. La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoisier a Dalton
Dalton osservò che alcune coppie di elementi possono
combinarsi tra loro in modi diversi e dare origine a più di
un composto.
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2. La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoisier a Dalton
Dalton arrivò così a enunciare la legge delle proporzioni
multiple.
Quando un elemento si combina con la stessa massa di
un secondo elemento per formare composti diversi, le
masse del primo elemento stanno fra loro in rapporti
semplici, esprimibili tramite numeri interi piccoli.
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2. La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoisier a Dalton
La prima teoria atomica proposta da Dalton si basa sui
seguenti
puntiè fatta di atomi piccolissimi, indivisibili e
1. la materia
indistruttibili;
2. tutti gli atomi di uno stesso elemento sono identici e
hanno la stessa massa;
3. gli atomi di un elemento possono essere convertiti in
atomi di altri elementi;
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2. La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoisier a Dalton
4. gli atomi di un elemento si combinano solo con
numeri interi di atomi di un altro elemento;
5. gli atomi non possono essere né creati né distrutti,
ma si trasferiscono interi da un composto all’altro.
La teoria concorda con le leggi della conservazione
della massa e delle proporzioni definite.
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2. La nascita della moderna teoria
atomica: da Lavoisier a Dalton
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
Gli elementi sono costituiti da atomi che hanno identiche
proprietà chimiche.
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
Le proprietà macroscopiche
• sono il risultato dell’unione dei tantissimi atomi che
costituiscono un oggetto;
• non sono il prodotto delle proprietà microscopiche.
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
La molecola è un raggruppamento di due o più atomi che
possiede proprietà chimiche caratteristiche.
Esistono molecole formate da atomi dello stesso tipo
come le molecole diatomiche.
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
Altre molecole sono formate anche da più di due atomi
dello stesso tipo.
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
La formula di una molecola indica da quali elementi essa
è costituita e quanti atomi di ciascun elemento essa
contiene.
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
La formula che utilizziamo per indicare quali e quanti
atomi costituiscono la molecola di un composto è
chiamata formula bruta o grezza.
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
Le proprietà microscopiche, ovvero le proprietà
chimiche, dipendono dalla natura degli atomi e delle
molecole che costituiscono le sostanze.
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
La materia non è costituita soltanto da atomi e da
molecole: molte sostanze sono costituite da particelle
cariche elettricamente (gli ioni).
Si definiscono ioni gli atomi (o i gruppi di atomi) con una
o più cariche elettriche positive o negative.
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
Gli ioni carichi positivamente (per esempio, Na+) si
chiamano cationi.
Gli ioni carichi negativamente (per esempio, Cl-) si
chiamano anioni.
I composti ionici (come i sali) sono formati da cationi e
anioni.
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3. La teoria atomica e le proprietà
della materia
Le sostanze formate da ioni sono composti ionici.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
La teoria cinetica spiega il comportamento della materia
quando viene sottoposta a scambi di energia.
Il contenuto di energia cinetica è diverso a seconda dello
stato di aggregazione della materia.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Nei solidi le particelle non si
muovono ma oscillano e
vibrano intorno a posizioni
fisse ben precise.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Nei liquidi le particelle sono
a contatto, ma hanno
maggiore libertà di
movimento.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Le particelle dei gas hanno
massima libertà di
movimento con un moto
totalmente disordinato.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
La teoria cinetica spiega la relazione fra la temperatura e
l’energia cinetica media:
la temperatura assoluta di un corpo è direttamente
proporzionale all’energia cinetica media delle particelle
che lo costituiscono.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Scaldando un corpo, tuttavia, aumenta anche l’energia
potenziale perché le particelle che lo compongono si
allontanano le une dalle altre.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
La somma dell’energia cinetica Ec e dell’energia
potenziale EP delle particelle che costituiscono un
sistema è detta energia interna:
Einterna = Ec + Ep
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
All’aumentare della temperatura cresce l’energia interna
di un sistema, ovvero aumentano anche l’agitazione e la
distanza media delle particelle.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Le particelle si liberano dalle forze attrattive
elettrostatiche passando da uno stato ordinato a uno via
via più disordinato.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
A parità di massa, l’aumento del contenuto energetico è
maggiore quando si passa dallo stato liquido a quello
aeriforme che da solido a liquido.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Il calore latente di fusione è la quantità di energia
necessaria per fondere completamente 1 kg di sostanza
pura alla temperatura di fusione.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Il calore latente di vaporizzazione è la quantità di
energia necessaria per fare evaporare completamente
1 kg di sostanza pura alla temperatura di ebollizione.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Durante un passaggio di stato, la temperatura rimane
costante anche se si continua a fornire (o a sottrarre)
calore.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Il calore latente di fusione e il calore latente di
vaporizzazione sono proprietà intensive della materia e
vengono utilizzati per identificare le sostanze pure.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Il calore latente di vaporizzazione di una qualsiasi
sostanza pura è molto maggiore del calore latente di
fusione.
Infatti, è più difficile annullare le forze di coesione tra le
particelle di un liquido che indebolire le forze di coesione
di un solido.
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4. La teoria cinetico-molecolare
della materia
Fanno eccezione quei
solidi, come la naftalina e
lo iodio, le cui forze di
coesione sono così deboli,
che passano dallo stato
solido direttamente a
quello aeriforme
(sublimazione).
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