Esploriamo la chimica

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2 Valitutti, Tifi, Gentile Esploriamo la chimica Seconda edizione di Chimica: molecole in movimento

3 Capitolo 4 Le teorie 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 3

4 1. L atomo e la sua storia La materia è formata da particelle microscopiche, gli atomi. Democrito ( 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. 4

5 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. 5

6 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. 6

7 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. 7

8 2. La nascita della moderna teoria atomica: da Lavoisier a Dalton John Dalton fu il primo a formulare una teoria atomica. 8

9 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. 9

10 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. 10

11 2. La nascita della moderna teoria atomica: da Lavoisier a Dalton La prima teoria atomica proposta da Dalton si basa sui 1. seguenti la materia punti è fatta di atomi piccolissimi, indivisibili e 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; 11

12 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. 12

13 2. La nascita della moderna teoria atomica: da Lavoisier a Dalton 13

14 3. La teoria atomica e le proprietà Gli elementi sono costituiti da atomi che hanno identiche proprietà chimiche. 14

15 3. La teoria atomica e le proprietà Le proprietà macroscopiche sono il risultato dell unione dei tantissimi atomi che costituiscono un oggetto; non sono il prodotto delle proprietà microscopiche. 15

16 3. La teoria atomica e le proprietà 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. 16

17 3. La teoria atomica e le proprietà Altre molecole sono formate anche da più di due atomi dello stesso tipo. 17

18 3. La teoria atomica e le proprietà La formula di una molecola indica da quali elementi essa è costituita e quanti atomi di ciascun elemento essa contiene. 18

19 3. La teoria atomica e le proprietà La formula che utilizziamo per indicare quali e quanti atomi costituiscono la molecola di un composto è chiamata formula bruta o grezza. 19

20 3. La teoria atomica e le proprietà Le proprietà microscopiche, ovvero le proprietà chimiche, dipendono dalla natura degli atomi e delle molecole che costituiscono le sostanze. 20

21 3. La teoria atomica e le proprietà 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. 21

22 3. La teoria atomica e le proprietà 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. 22

23 3. La teoria atomica e le proprietà Le sostanze formate da ioni sono composti ionici. 23

24 4. La teoria cinetico-molecolare La teoria cinetica spiega il comportamento quando viene sottoposta a scambi di energia. Il contenuto di energia cinetica è diverso a seconda dello stato di aggregazione. 24

25 4. La teoria cinetico-molecolare Nei solidi le particelle non si muovono ma oscillano e vibrano intorno a posizioni fisse ben precise. 25

26 4. La teoria cinetico-molecolare Nei liquidi le particelle sono a contatto, ma hanno maggiore libertà di movimento. 26

27 4. La teoria cinetico-molecolare Le particelle dei gas hanno massima libertà di movimento con un moto totalmente disordinato. 27

28 4. La teoria cinetico-molecolare 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. 28

29 4. La teoria cinetico-molecolare Scaldando un corpo, tuttavia, aumenta anche l energia potenziale perché le particelle che lo compongono si allontanano le une dalle altre. 29

30 4. La teoria cinetico-molecolare La somma dell energia cinetica E c e dell energia potenziale E P delle particelle che costituiscono un sistema è detta energia interna: E interna = E c + E p 30

31 4. La teoria cinetico-molecolare All aumentare della temperatura cresce l energia interna di un sistema, ovvero aumentano anche l agitazione e la distanza media delle particelle. 31

32 4. La teoria cinetico-molecolare Le particelle si liberano dalle forze attrattive elettrostatiche passando da uno stato ordinato a uno via via più disordinato. 32

33 4. La teoria cinetico-molecolare 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. 33

34 4. La teoria cinetico-molecolare Il calore latente di fusione è la quantità di energia necessaria per fondere completamente 1 kg di sostanza pura alla temperatura di fusione. 34

35 4. La teoria cinetico-molecolare Il calore latente di vaporizzazione è la quantità di energia necessaria per fare evaporare completamente 1 kg di sostanza pura alla temperatura di ebollizione. 35

36 4. La teoria cinetico-molecolare Durante un passaggio di stato, la temperatura rimane costante anche se si continua a fornire (o a sottrarre) calore. 36

37 4. La teoria cinetico-molecolare Il calore latente di fusione e il calore latente di vaporizzazione sono proprietà intensive e vengono utilizzati per identificare le sostanze pure. 37

38 4. La teoria cinetico-molecolare 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. 38

39 4. La teoria cinetico-molecolare 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). 39

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