Cosa studia la chimica? LA CHIMICA. La chimica studia le trasformazioni della materia.

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1 LA CHIMICA

2 Cosa studia la chimica? LA CHIMICA La chimica studia le trasformazioni della materia.

3 LA CHIMICA A che scala stiamo lavorando?

4 LA SCOPERTA DELLA STRUTTURA DELL ATOMO 1897: L esperimento di Thomson Video

5 LA SCOPERTA DELLA STRUTTURA DELL ATOMO 1897: L esperimento di Thomson Con questo esperimento, Thompson SCOPRI L ESISTENZA DELL ELETTRONE. Elettrone: particella subatomica carica negativamente (-). In tutti gli atomi, per ogni carica negativa (-) deve esistere una carica positiva (+). ma Come sono distribuite nell atomo?? Struttura atomica ipotizzata da Thomson

6 LA SCOPERTA DELLA STRUTTURA 1911: L esperimento di Rutherford DELL ATOMO Video App

7 LA SCOPERTA DELLA STRUTTURA DELL ATOMO 1911: L esperimento di Rutherford Con questo esperimento, Rutherford SCOPRI L ESISTENZA DEL NUCLEO ATOMICO. Sulla base dei risultati sperimentali Rutherford propose un nuovo modello di atomo: l atomo è composto da un nucleo in cui sono concentrate carica positiva e massa; gli elettroni occupano lo spazio vuoto intorno al nucleo e vi ruotano intorno come pianeti; il numero di elettroni è tale da bilanciare la carica positiva del nucleo.

8 LA STRUTTURA DELL ATOMO Gli atomi sono formati da tre tipi di particelle fondamentali: Orbita l elettrone con carica negativa; il protone con carica positiva; il neutrone privo di carica. Protone Neutrone Nucleo Elettrone Neutroni e protoni non sono particelle elementari, ma sono composte da altre particelle: i quark.

9 LA STRUTTURA DELL ATOMO Gli atomi sono formati da tre tipi di particelle fondamentali: l elettrone con carica negativa; il protone con carica positiva; il neutrone privo di carica. Ma cosa differenzia un tipo di atomo da un altro?

10 LA STRUTTURA DELL ATOMO I nuclei di atomi diversi presentano diversa carica positiva, quindi contengono un diverso numero di protoni. Il numero di protoni presenti nel nucleo di un atomo è detto numero atomico (Z). Se l atomo è neutro il numero dei protoni è uguale al numero degli elettroni.

11 LA STRUTTURA DELL ATOMO Il numero di protoni ed il numero di elettroni determinano il numero di massa (A). protoni + neutroni = A Conoscendo il numero atomico e il numero di massa di un elemento si può calcolare il numero di neutroni contenuti nel suo nucleo: n = A - Z

12 LA STRUTTURA DELL ATOMO Esempi: Z = 1 A = 1 Z = 2 A = 4 Z = 8 A = 16

13 ORBITE O ORBITALI? NUCLEO: formato da protoni e neutroni L atomo è formato da: MANTELLO : formato da elettroni Ma come sono disposti gli ELETTRONI? Gli elettroni si dispongono occupando GUSCI CONCENTRICI, partendo dal PIU INTERNO.

14 ORBITE O ORBITALI? Ogni guscio contiene uno specifico numero di elettroni. 1 guscio: 2 elettroni; 2 guscio: 8 elettroni; 3 guscio: 8 elettroni;... Non è possibile sapere con precisione assoluta la posizione degli elettroni: si può solo definire una zona dove è probabile si trovino gli elettroni. Non si può quindi parlare di ORBITE, ma di ORBITALI.

15 GLI ELEMENTI CHIMICI Nel 1800, si conoscevano 63 elementi chimici, a cui corrispondono altrettanti tipi di atomi. Zolfo Litio Berillio Boro Carbonio Azoto Magnesio Calcio Sodio Idrogeno Fluoro Cloro Ossigeno Alluminio Potassio Silicio Cosa accomuna alcuni elementi tra loro? Perché alcune proprietà sono comuni a certi gruppi di elementi? Fosforo

16 DIMITRI MENDELEEV Poche persone nella storia della cultura occupano una posizione così rilevante come Dimitri Mendeleev ( ), il chimico russo che scoprì e divulgò una delle più straordinarie proprietà della materia, la regolarità del comportamento degli atomi. La scoperta di quella che oggi di chiama Tabella di Mendeleev aprì nuovi orizzonti alla conoscenza del mondo ed è dovuta a un grande scienziato che fu anche un personaggio pittoresco. Nato in Siberia nel 1834, si trasferì da ragazzo a Mosca e studiò a Pietroburgo, la città che si sarebbe chiamata Leningrado e che oggi è stata denominata di nuovo San Pietroburgo. Continuò e approfondì gli studi di chimica nei laboratori europei più famosi, in Francia e in Germania. Nel 1866, a 32 anni, diventò professore universitario di chimica e tre anni dopo, nel 1869, pubblicò la prima edizione della tavola periodica degli elementi.

17 DIMITRI MENDELEEV Alla base di questa scoperta sta una visione illuministica: l idea che le faccende della natura dovessero essere disposte in ordine. Che ci fosse un ordine anche nelle proprietà degli elementi che compongono tutta la materia? Per tentare una risposta a questa domanda Mendeleev cominciò a disporre, sulla carta, gli elementi noti in quel tempo, una sessantina, in ordine di peso atomico crescente. Il peso atomico è un numero che indica di quante volte un atomo pesa più di un atomo di idrogeno, il cui peso atomico è preso uguale ad uno. Mendeleev incontrò una serie di elementi con proprietà che non si erano ancora incontrate. Dovette allora predisporre, dopo due righe corte, alcune righe lunghe, ma il principio della periodicità delle caratteristiche chimiche continuava, in maniera sorprendente, ad essere rispettato. Continuando con questo criterio Mendeleev sistemò i 63 atomi che conosceva nel 1869; se non trovava al posto giusto l atomo giusto lasciava vuota una casella e andava avanti.

18 DIMITRI MENDELEEV Il riconoscimento della scoperta non fu, però, né rapido né facile. La scoperta fu accolta infatti con scetticismo e la sua importanza fu riconosciuta soltanto perché, nel corso degli anni settanta dell Ottocento, furono identificati e analizzati vari nuovi elementi che si collocavano perfettamente nelle caselle lasciate vuote nella prima edizione della tabella. Questa verifica della validità della sua intuizione assicurò a Mendeleev una celebrità mondiale e, nel 1906, il premio Nobel per la chimica. Nonostante la celebrità, la vita del grande scienziato fu abbastanza agitata; Mendeleev fu anche un progressista e un contestatore. Mendeleev viaggiava in ferrovia in terza classe per stare in mezzo al popolo e capirne i problemi. Si tagliava i capelli e la barba una volta all anno; quando lo zar che era un tiranno, ma rispettava gli scienziati lo invitò a corte, gli addetti al cerimoniale chiesero a Mendeleief di mettersi un po in ordine i capelli. Il grande chimico rispose che o lo zar lo riceveva così com era, oppure sarebbe rimasto a casa propria. E la ebbe vinta.

19 LA TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI La TAVOLA PERIODICA è una tabella utilizzata per classificare gli elementi chimici. La prima versione della TAVOLA PERIODICA venne proposta attorno al 1870 da D. Mendeleev. Nella TAVOLA PERIODICA, gli elementi sono allineati in - 7 righe (chiamate periodi) Le proprietà periodiche cambiano gradualmente all interno della stessa riga.

20 LA TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI La TAVOLA PERIODICA è una tabella utilizzata per classificare gli elementi chimici. La prima versione della TAVOLA PERIODICA venne proposta attorno al 1870 da D. Mendeleev. Nella TAVOLA PERIODICA, gli elementi sono allineati in - Colonne (chiamate gruppi). Gli elementi appartenenti alla stessa colonna (gruppo) hanno proprietà molto simili. La ragione è legata alla presenza dello stesso numero di elettroni nel guscio più esterno.

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25 riassumendo Prova l App Costruire un atomo!

26 I LEGAMI CHIMICI Perché gli atomi reagiscono tra loro? Esistono atomi che non reagiscono con nessuno?

27 I LEGAMI CHIMICI VALENZA Valenza: 1 Valenza: 2 Valenza: 1 Valenza: 2 Valenza: 1 Valenza: 1 Valenza: 0 Valenza: 0 Per comprendere la valenza è necessario contare gli elettroni nello strato più esterno.. La VALENZA è il numero di elettroni che un atomo tende a cedere, acquistare o mettere in comune con altri atomi.

28 I LEGAMI CHIMICI

29 I LEGAMI CHIMICI

30 I LEGAMI CHIMICI Esistono diversi tipi di legami chimici. -LEGAME COVALENTE -LEGAME IONICO -LEGAME METALLICO A seconda degli elementi chimici coinvolti, si formeranno diversi tipi di legami chimici.

31 TIPI DI LEGAMI CHIMICI LEGAME COVALENTE I LEGAMI CHIMICI Due atomi mettono in comune un elettrone ciascuno.

33 TIPI DI LEGAMI CHIMICI LEGAME COVALENTE I LEGAMI CHIMICI Due atomi mettono in comune due elettroni ciascuno.

35 TIPI DI LEGAMI CHIMICI LEGAME COVALENTE I LEGAMI CHIMICI Tre atomi mettono in comune più elettroni.

36 TIPI DI LEGAMI CHIMICI I LEGAMI CHIMICI LEGAME IONICO Un atomo cede uno dei suoi elettroni. L altro atomo acquista un elettrone.

37 TIPI DI LEGAMI CHIMICI I LEGAMI CHIMICI LEGAME METALLICO Molti elettroni sono liberi di muoversi tra i nuclei di molti atomi.

38 I LEGAMI CHIMICI Perché gli atomi reagiscono tra loro? Per diventare chimicamente stabili rendendo lo strato esterno pieno di elettroni. Esistono atomi che non reagiscono con nessuno? I gas nobili, cioè gli elementi che hanno già lo strato esterno pieno di elettroni.

39 Esempi: ATOMI E MOLECOLE ATOMO: è la parte più piccola in cui si può suddividere una sostanza. MOLECOLA: è la parte più piccola in cui si può suddividere una sostanza senza che perda le sue proprietà. Ogni MOLECOLA è formata da due o più ATOMI legati tra loro. Nome comune: acqua Formula chimica: H 2 O Composizione: 2 atomi di H 1 atomo di O Nome comune: metano Formula chimica: CH 4 Composizione: 1 atomo di C 4 atomo di H Nome comune: sale da cucina Formula chimica: NaCl Composizione: 1 atomo di Na 1 atomo di Cl

40 LE REAZIONI CHIMICHE Numero di atomi Numero di molecole reagiscono per dare Una reazione chimica è un processo in una o più sostanze (dette REAGENTI) si trasformano in sostanze diverse (dette PRODOTTI).

41 LE REAZIONI CHIMICHE Una reazione chimica è un processo in una una o più sostanze (dette REAGENTI) si trasformano in sostanze diverse (PRODOTTI).

42 LE LEGGI DELLA CHIMICA LEGGE DELLA CONSERVAZIONE DELLA MASSA (1789) Antoine Lavoisier 6 atomi di carbonio (C) nei reagenti. 12 atomi di idrogeno (H) nei reagenti. 18 atomi di ossigeno (O) nei reagenti. 6 atomi di carbonio (C) nei prodotti. 12 atomi di idrogeno (H) nei prodotti. 18 atomi di ossigeno (O) nei prodotti. In una reazione chimica, il numero di atomi di un elemento nei reagenti deve essere uguale al numero di atomi nei prodotti.