C.I. CHIMICA-TECNOLOGIA DEI MATERIALI Modulo di Chimica. Lezione del 7 Marzo 2016

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1 C.I. CHIMICA-TECNOLOGIA DEI MATERIALI Modulo di Chimica Lezione del 7 Marzo 2016

2 Particelle Elementari Carica Massa SI (C) Atom. SI (kg) Atom. Protone 1.602x x Neutrone x Elettrone 1.602x x

3 L Esperimento di Rutherford

4 L Atomo Un atomo è costituito da un nucleo dove si addensano i neutroni ed i protoni. Attorno al nucleo si muovono nello spazio gli elettroni Date le caratteristiche delle particelle, la massa dell atomo è concentrata nel nucleo. Il nucleo è caricato positivamente, mentre gli elettroni creano nello spazio attorno al nucleo una nuvola di carica negativa

5 Le Dimensioni degli Atomi Un atomo ha un diametro di circa m. Il nucleo ha un diametro di circa m. Se il nucleo fosse delle dimensioni di una mosca e stesse al centro del cerchio di centrocampo, gli elettroni starebbero in Curva Fiesole. Se gli elettroni si muovessero sulla superficie del nucleo, gli oggetti si contrarrebbero di 10 5 volte conservando la stessa massa. L Everest diventerebbe una montagna alta 8 cm.

6 Atomi e Molecole Atomo: La più piccola particella di un elemento che ne conservi le proprietà chimiche. Secondo la teoria atomica si tratta di una specie elettricamente neutra costituita da un nucleo contenente neutroni e protoni e dagli elettroni che lo circondano. Elemento: sostanza costituita da un unica specie di atomi

7 Atomi e Molecole Molecola: Aggregato neutro di atomi che costituisce la più piccola particella di una sostanza che ne conservi le proprietà chimiche. Ione:Atomo o molecola che possiedono una carica elettrica. Si formano quando la specie chimica perde od acquista elettroni rispetto a quelli che bilanciano la carica nucleare.

8 Numero Atomico e di Massa Numero atomico: Numero dei protoni contenuti nel nucleo atomico: è il parametro che identifica un elemento. Si indica con la lettera Z. Numero di massa: Numero totale dei nucleoni (protoni più neutroni) presenti nel nucleo di un dato atomo: è il parametro che identifica i vari isotopi di uno stesso elemento. Si indica con la lettera A.

9 Isotopi Gli Isotopi sono atomi di uno stesso elemento che possiedono un numero di neutroni differente. Gli isotopi di uno stesso elemento hanno eguale numero atomico (Z) ma differente numero di massa (A). Esempio: 12 C, 13 C e 14 C sono tutti e tre isotopi del carbonio. Gli isotopi di un dato elemento hanno tutti le stesse proprietà chimiche.

10 La Nomenclatura in Chimica Ad ogni numero atomico (Z) corrisponde un dato elemento. Ogni elemento ha un nome. Ogni nome è sintetizzato con un simbolo.

11 Gli Elementi di Mendelejev

12 La Nomenclatura in Chimica Per secoli, ai composti sono stati attribuiti dei nomi di fantasia che non erano legati alle specie chimiche contenute nella sostanza ma altri aspetti. Nomi come Polvere di algaroth, Spirito di Venere o Acqua fagadenica sono fantasiosi ma sostanzialmente inutili.

13 La Nomenclatura in Chimica Nei secoli dominati dagli Alchimisti, le ricette per preparare i composti erano scritte più per gli adepti di una setta segreta che per dare informazioni. Prendiamo la ricetta per preparare un noto purgante ancora oggi usato: Magnesia + Vetriolo = Sale di Epsom

14 La Nomenclatura in Chimica Alla fine del 1700, uno dei più grandi chimici mai esistiti, Antoine Lavoisier, propose di introdurre dei nomi che indicassero il contenuto atomico della sostanza. Nacque così la FORMULA CHIMICA Ad esempio, la reazione : Magnesia + Vetriolo = Sale di Epsom diventa : MgCO 3 + H 2 SO 4 = MgSO 4 + CO 2 + H 2 O

15 Formula Chimica La forma più semplice di formula chimica è la FORMULA EMPIRICA o BRUTA La formula empirica è composta dai simboli di tutti gli elementi che sono presenti nella unità base della sostanza. Inoltre, la formula indica la proporzione numerica tra gli atomi dei vari elementi. Ad esempio, il glucosio (una componenente dello zucchero che si mette nel caffè) ha una formula empirica : CH 2 O

16 Formula Chimica La Formaldeide è un liquido velenoso che viene largamente utilizzato per la conservazione dei reperti biologici proprio per la sua bio-tossicità. La formula della Formaldeide è CH 2 O. La stessa del glucosio. Per evitare di confondere le due sostanze c è bisogno di qualche ulteriore informazione in quanto, evidentemente, essendo sostanze diverse devono essere formate da molecole differenti

17 Formula Chimica La formula empirica (CH 2 O) ci dice che la molecola dello zucchero o della formaldeide contengono carbonio, idrogeno ed ossigeno in proporzione 1:2:1 L informazione più completa è fornita dalla FORMULA MOLECOLARE. La formula molecolare riporta il numero effettivo di atomi di ciascun elemento partecipanti alla struttura della molecola

18 Formula Chimica La formula molecolare zucchero è C 6 H 12 O 6 mentre quella della formaldeide è CH 2 O Ogni molecola di glucosio è costituita da sei atomi di carbonio, dodici di idrogeno e sei di ossigeno. E importante sottolineare che tutte le molecole di glucosio (e questo vale per qualunque sostanza) hanno esattamente la stessa formula molecolare.

19 Formula Chimica Esiste, infine, un terzo tipo di formula chimica detta FORMULA DI STRUTTURA. In questo caso si disegna uno schema della molecola tenendo conto della sequenza e disposizione spaziale dei vari atomi

20 Glucosio (C 6 H 12 O 6 )

21 Formaldeide (CH 2 O)

22 Particelle Elementari Carica Massa SI (C) Atom. SI (kg) Atom. Protone 1.602x x Neutrone x Elettrone 1.602x x

23 Unità di Massa Atomica Unità di Massa Atomica (UMA) =1/12 della massa dell isotopo 12 C 1 UMA = 1, x10-27 kg

24 Sistema SI Lunghezza: Metro Simbolo: m Massa: Chilogrammo Simbolo: kg Tempo: secondo Simbolo: s Corrente Elettrica: Ampere Simbolo: A Temperatura: Kelvin Simbolo: K Quantità di sostanza: mole Simbolo: mol Intensità Luminosa: candela Simbolo:cd