ATOMO = indivisibile. + TOMO τόμος «sezione, taglio, fetta» A α «senza»

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2 ATOMO = indivisibile A α «senza» + TOMO τόμος «sezione, taglio, fetta» anormale tomo (volume, parte ) amorale tomografia (TAC) apatico dicotomo (diviso in due parti) atipico un bel tomo

3 Tavola delle affinità 1718 Etienne-François Geoffroy( )

4 Prima edizione francese 1789

5 LA MISURA IN CHIMICA Lavoisier (1785) : nel corso di una reazione chimica la materia non si crea e non si distrugge. Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma Senza la bilancia di precisione non si sarebbe potuto stabilire la legge

6 Elemento Chimico 1785 Lavoisier( : ghigliottinato: La Repubblica non ha bisogno di geni) gli elementi chimici sono sostanze non ulteriormente scomponibili dalle reazioni chimiche E una definizione operativa! qualsiasi campione di uno stesso elemento puro è identico nella sua costituzione

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8 J.L. Proust ( ) dimostrò sperimentalmente: un composto è caratterizzato dall'avere rapporti definiti e costanti tra gli elementi componenti Legge delle proporzioni definite Questo rapporto tra le masse di ferro e zolfo è sempre lo stesso, indipendentemente dal metodo usato per la sintesi

9 John Dalton ( ) 1803 confronta le analisi di più composti dello stesso elemento e riconosce che può entrare in combinazione con rapporti differenti ma sempre esprimibili con numeri interi (legge delle proporzioni multiple) 7 g di azoto (N) si combinano con l'ossigeno (O) nei seguenti modi: 4 g di ossigeno 11 g di ossido nitroso (N 2 O) 4:7 1 2:1 8 g di ossigeno 15 g di ossido nitrico (NO) 8:7 2 2:2 12 g di ossigeno 19 g di triossido di diazoto (N 2 O 3 ) 12:7 3 3:2 16 gdi ossigeno 23 g di biossido di azoto (NO 2 ) 16:7 4 4:2 20 gdi ossigeno 27 g di anidride nitrica (N 2 O 5 ) 20:7 5 5:2 Da questi rapporti derivano i coefficienti delle attuali formule chimiche

10 1808 Dalton per spiegare la legge delle proporzioni multiple costruisce una ipotesi atomica: 1) ogni elemento consiste di atomi il cui peso è invariabile ed è caratteristico dell'elemento. Esistono un numero limitato di tipi di atomi, uno per ogni elemento 2) i composti chimici si formano per unione di atomi di elementi diversi secondo rapporti numerici semplici.

11 Evoluzione delle formule chimiche 1808 ~ ~1920

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13 Gay-Lussac( ) legge delle combinazioni in volume in una reazione chimica, i volumi dei gas reagenti sono tra loro in rapporto semplice il volume del prodotto è anch'esso in rapporto semplice con la somma dei volumi dei primi.

14 la legge delle proporzioni multiple di Dalton e la legge delle proporzioni in volume di Gay- Lussac davano risultati discordi Si confondevano gli atomi con le molecole

15 1811 : Avogadro( ) rielabora le misure di Dalton, Gay-Lussac Conclude che le masse delle particelle più piccole sono proporzionali alla densità gassosa e afferma: 1) volumi uguali di gas diversi, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, contengono un ugual numero di particelle (molecole) 2) le molecole dei gas semplici sono formate da più "molecole elementari" (gli atomi di oggi).

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17 una piramide formata da un numero di Avogadro di palline da ping pong avrebbe una base di circa 4872 km un'altezza di circa 3445 km, 770 volte quella del Cervino, o circa meta' del raggio terrestre sul lato di base ci sarebbero circa 122 milioni di palline

18 Cratere Avogadro

19 1816 William Prout( ) riconosce che i pesi atomici degli elementi stanno in un rapporto semplice con quello dell'idrogeno (forzando un po i numeri). Alla fine arriva ad ipotizzare che tutti gli atomi siano costituiti da idrogeno (πρωτη υλη= sostanza prima)

20 A metà 800 c era una grande confusione sui pesi atomici dovuta alla non chiara distinzione tra atomi e molecole Molti pensavano che l ipotesi atomica andasse abbandonata Johann Samuel Traugott Gehler's physikalisches Wörterbuch 1840

21 I pesi atomici nel tempo Dalton Berzelius Valori attuali Anno 1803 Anno 1808 Anno 1818 Anno 1826 (IUPAC 1995) Idrogeno ,00794(7) Ossigeno 5,5 7 16, ,9994(3) Azoto 4,2 5 14,18 14,00674(7) Carbonio 4,3 5 12,12 12,24 12,0107(8) Fosforo 7,2 9 31,4 30,97376(2) Zolfo 32,3 32,21 32,066(6) Ferro 109,1 54,4 55,845(2) Rame ,4 63,546(3) Argento 433,7 216,6 107,8682(2) Mercurio ,8 200,59(2) Sodio 93,5 46,6 22,989770(2) Potassio 157,6 78,5 39,0983(1) Acqua 6,5 8 Ammoniaca 5,2 6

22 Congresso di Karlsruhe 1860 prima conferenza mondiale di chimica proposta da Kekulé Mette ordine su pesi atomici, nomenclatura e notazione Si stabiliscono i pesi atomici: Idrogeno 1 Carbonio 12 Ossigeno 16 Quindi la molecola di ossigeno è biatomica! Importante l intervento di Stanislao Cannizzaro

23 1858 Stanislao Cannizzaro ( ) propone una teoria unificata che comprende la teoria atomica di Dalton e quella molecolare di Avogadro, tentando di mettere ordine nella definizione dei pesi atomici Diventa chiara la distinzione tra atomi e molecole

24 Cannizzaro sottolinea che la proprietà principale di un atomo è la sua massa si comincia a ordinare gli elementi in funzione del peso atomico occorrono pesi atomici accurati La legge di Avogadro è la chiave per ricavare i pesi atomici Permette formule brute corrette

25 Regola di Cannizzaro "le varie quantità in peso di uno stesso elemento, contenute nelle molecole di sostanze diverse, sono tutte multipli interi di una stessa quantità, la quale deve ritenersi il peso atomico dell'elemento".

26 diverse formule dell acido acetico C2H4O2 al tempo del congresso di Karlsruhe, 1860

27 1862 A. E. Béguyer de Chancourtois ( ) pone gli elementi in ordine dei nuovi pesi atomici (proposti da Cannizzaro) li dispone in una spirale avvolta su una superficie cilindrica con una circonferenza corrispondente a 16 unità. Insiemi di elementi simili sono sulla stessa linea.

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29 1864 Alexander Newlands ( ) Ordinando gli elementi per peso atomico nota delle ripetizioni di proprietà propone la legge delle ottave.

30 Lothar Meyer( )

31 Tavola Periodica di Lothar Meyer 1870 I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. B=11,0 Al=27,3 --?In=113,4 Tl= C=11,97 Si=28 -- Sn=117,8 Pb=206,4 Ti=48 Zr=89,7 -- N=14,01 P=30,9 As=74,9 Sb=122,1 Bi=207,5 V=51,2 Nb=93,7 Ta=182,2 O=15,96 S=31,98 Se=78 Te=128? -- Cr=52,4 Mo=95,6 W=183,5 -- F=19,1 Cl=35,38 Br=79,75 J=126,5 -- Mn=54,8 Ru=103,5 Os=198,6? Fe=55,9 Rh=104,1 Ir=196,7 Co=Ni=58,6 Pd=106,2 Pt=196,7 Li=7,01 Na=22,99 K=39,04 Rb=85,2 Cs=132,7 -- Cu=63,3 Ag=107,66 Au=196,2?Be=9.3 Mg=23,9 Ca=39,9 Sr=87,0 Ba=136,8 -- Zn=64,9 Cd=111,6 Hg=199,8

32 Mendeleev( ) Raggruppa gli elementi sia In ordine di peso atomico che Per proprietà simili La difficoltà maggiore era che si conoscevano pochi elementi

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34 Mendeleev 1869

35 Mendeleev paragona tutti i dati disponibili densità volume atomico (rapporto tra peso atomico e densità) punto di fusione e di ebollizione aspetto e colore comportamento chimico, come la capacità, o meno, di formare certi composti: cloruri e solfuri rapporti di combinazione rispetto all'idrogeno ed all'ossigeno, cioè la valenza

36 Tavolaperiodica di Mendeleev(anno 1869) Ti=50 Zr=90? =180 V=51 Nb=94 Ta= 182 Cr=52 Mo=96 W=186 Mn=55 Rh=104,4 Pt=197,4 Fe=56 Ru=104,4 Ir=198 Ni=Co=59 Pd=106,6 Os=199 H=1 Cu=63,4 Ag=108 Hg=200 Be=9,4 Mg=24 Zn=65,2 Cd=112 B=11 Al=27,4? =68 Ur=116 Au=197? C=12 Si=28? =70 Sn=118 N=14 P=31 As=75 Sb=122 Bi=210? O=16 S=32 Se=79,4 Te=128? F=19 Cl=35,5 Br=80 J=127 Li=7 Na=23 K=39 Rb=85,4 Cs=133 Tl=204 Ca=40 Sr=87,6 Ba=137 Pb=207? =45 Ce=92? Er=56 La=94? Yt=60 Di=95? In=75,6 Th=118?

37 Mendeleev il sistema periodico di Mendeleev prevede dei fatti nuovi e non si limita ad organizzare le conoscenze ma pretende di dire qualcosa sull'effettiva struttura della materia vengono scoperti tre degli elementi di cui Mendeleevaveva previsto l'esistenza e le proprietà: 1877 Gallio che coincide con l'elemento di peso atomico 68 nel gruppo IIIB 1880 Scandio, gruppo III A 1886 Germanio, gruppo IV B

38 2 a versione della tavola periodica di Mendeleev (anno 1872)

39 Previsioni di Mendeleev per il Germanio eka-silicio Germanio Peso atomico 72 72,61(2) Aspetto Metallo grigio Metallo grigio Punto di Alto 985 C fusione Densità 4,7 4,7 Solfuro EsS 2, solubile in ammoniaca GeS 2, solubile in ammoniaca Cloruro EsCl 4 GeCl 4

40 Appunti autografi di Mendeleev

41 Cratere Mendeleev

42 Il Gruppo dei gas nobili 1894 Raileigh e Ramsay isolano l Argon 1895 Ramsay isola l'elio dalla legge periodica nasce l'esigenza di cercare gli altri gas nobili che completano il gruppo: Neon, Kripton, Xenon vengono separati da Ramsey 1898 il Radon, verrà nel non formano composti, viene assegnata valenza 0 Mendeleev propone un apposito gruppo

43 J. Perrin ricava il numero di Avogadro mentre verifica sperimentalmente la teoria di Einstein sul moto browniano: dimostra l'esistenza fisica degli atomi e delle molecole L ipotesi atomica non è più un ipotesi!

44 Misure del numero di Avogadro ricavato con metodi differenti (Perrin) Valore attuale: 60, (2010 CODATA)

45 1911 van derbroek-1913 Moseley suggeriscono che l'ordine in cui gli elementi compaiono nella tavola periodica corrisponda alla carica del nucleo e quindi al numero di elettroni (numero atomico). La serie degli elementi in ordine di numero atomico rende conto delle inversioni, in ordine di peso atomico, compiute da Mendeleev

46 tenendo conto di tutti fattori, e non solo il peso, Mendeleevè riuscito scoprire una proprietà che non ha mai conosciuto! L ordine nella tavola periodica è una proprietà fisica (numero atomico) Ovvero: numero di elettroni = carica del nucleo

47 La scoperta della costituzione del nucleo : Protoni(anno 1920) + Neutroni(anno 1932) di massa quasi uguale: 1,00727 e 1,00866 Verifica l ipotesi di Prout(1816) che i pesi atomici siano tutti multipli interi del peso del Idrogeno numero di protoni + numero neutroni = numero di massa

48 Atomo = indivisibile? «indivisibili solo in quanto alla nostra percezione comportansi, talmente da non essere più capaci di ulteriore divisione; un atomo consisterebbe in un gruppo di molte particelle assai minori le quali trovansicollegate in un tutto mercé una o più forze assai maggiori di tutte le forze terrestri ai nostri ordini onde ottenere una divisione ulteriore di quella» Justus Liebig, Lettere Chimiche,1845

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