Alunno: Rosario Antonio CuomoAlunno: Rosario Antonio Cuomo

Classe: 2^C Classe: 2^C

Istituto: I.T.N. C. ColomboIstituto: I.T.N. C. Colombo

Dirigente scolastico: Lucia CimminoDirigente scolastico: Lucia Cimmino

Docenti: Lilla Mangano & Lorenzo EspositoDocenti: Lilla Mangano & Lorenzo Esposito

Anno scolastico: 2009/2010Anno scolastico: 2009/2010

Viaggiando Viaggiando con la con la

ChimicaChimica

Modello atomico nei secoli:Modello atomico nei secoli:da Leucippo a Thomsonda Leucippo a Thomson

Sin dal IV a.C. filosofi e matematici come Leucippo, Aristotele, Democrito Sin dal IV a.C. filosofi e matematici come Leucippo, Aristotele, Democrito ipotizzarono che la materia fosse costituita da particelle minuscole ed ipotizzarono che la materia fosse costituita da particelle minuscole ed indistruttibili: gli atomi (dal greco ἄτομος - àtomos - indivisibile); fondarono indistruttibili: gli atomi (dal greco ἄτομος - àtomos - indivisibile); fondarono così la corrente filosofica dell’ “atomismo”.così la corrente filosofica dell’ “atomismo”.

Solo nel XIX d.C. (1808) John Dalton dette una spiegazione ai fenomeni chimici, Solo nel XIX d.C. (1808) John Dalton dette una spiegazione ai fenomeni chimici, affermando che le sostanze sono formate dai loro componenti secondo rapporti affermando che le sostanze sono formate dai loro componenti secondo rapporti ben precisi e ipotizzando che la materia fosse costituita da atomi. Nel corso ben precisi e ipotizzando che la materia fosse costituita da atomi. Nel corso dei suoi studi, grazie alle dei suoi studi, grazie alle leggi di leggi di LavoisierLavoisier e di Proust e di Proust, formulò la sua teoria:, formulò la sua teoria: la materia è formata da piccolissime particelle elementari chiamate atomi, la materia è formata da piccolissime particelle elementari chiamate atomi,

che sono indivisibili e indistruttibili;che sono indivisibili e indistruttibili; gli atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali tra loro;gli atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali tra loro; gli atomi di elementi diversi si combinano tra loro (attraverso reazioni gli atomi di elementi diversi si combinano tra loro (attraverso reazioni

chimiche) in rapporti di numeri interi e generalmente piccoli, dando così chimiche) in rapporti di numeri interi e generalmente piccoli, dando così origine a composti;origine a composti;

gli atomi non possono essere né creati né distrutti;gli atomi non possono essere né creati né distrutti; gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri

elementi. elementi. In definitiva questa è la definizione di atomo per Dalton: “Un atomo è la più In definitiva questa è la definizione di atomo per Dalton: “Un atomo è la più

piccola parte di un elemento che mantiene le caratteristiche fisiche di piccola parte di un elemento che mantiene le caratteristiche fisiche di quell'elemento”.quell'elemento”.

Nel 1902, Joseph John Thomson propose il primo modello fisico dell'atomo: Nel 1902, Joseph John Thomson propose il primo modello fisico dell'atomo: aveva infatti dimostrato un anno prima l’esistenza dell’elettrone. Egli aveva infatti dimostrato un anno prima l’esistenza dell’elettrone. Egli immaginò che un atomo fosse costituito da una sfera di materia carica immaginò che un atomo fosse costituito da una sfera di materia carica positivamente in cui gli elettroni (di carica negativa) erano immersi (modello a positivamente in cui gli elettroni (di carica negativa) erano immersi (modello a panettone).panettone).

Modello atomico nei secoli:Modello atomico nei secoli: da Rutherford ai giorni nostri da Rutherford ai giorni nostri

Nel 1911 Ernest Rutherford scoprì i protoni (dotati di carica elettrica Nel 1911 Ernest Rutherford scoprì i protoni (dotati di carica elettrica positiva). Da quell’istante l’atomo fu paragonato ad un sistema planetario positiva). Da quell’istante l’atomo fu paragonato ad un sistema planetario in miniatura con al centro il nucleo, costituito da protoni, attorno al quale in miniatura con al centro il nucleo, costituito da protoni, attorno al quale ruotano gli elettroni. ruotano gli elettroni.

Nel 1913 Niels Bohr propose una modifica al modello di Rutherford. Nel 1913 Niels Bohr propose una modifica al modello di Rutherford. Ipotizzò che gli elettroni avessero a disposizione delle orbite fisse, dette Ipotizzò che gli elettroni avessero a disposizione delle orbite fisse, dette “orbite quantizzate”, e che possedessero un’energia quantizzata nelle “orbite quantizzate”, e che possedessero un’energia quantizzata nelle quali gli elettroni non emettevano né assorbivano energia; un elettrone quali gli elettroni non emettevano né assorbivano energia; un elettrone emetteva o assorbiva energia sotto forma di onde elettromagnetiche solo emetteva o assorbiva energia sotto forma di onde elettromagnetiche solo se effettuava una transizione da un orbita all’altra e quindi passava da se effettuava una transizione da un orbita all’altra e quindi passava da uno stato di energia minore a uno maggiore.uno stato di energia minore a uno maggiore.

Nel 1926 Erwin Shrödinger ipotizzò che la struttura dell’atomo fosse Nel 1926 Erwin Shrödinger ipotizzò che la struttura dell’atomo fosse costituita da un nucleo circondato da una nuvola di elettroni, ciò avvenne costituita da un nucleo circondato da una nuvola di elettroni, ciò avvenne perché fu abbandonata l’idea di orbita e introdotta quella di orbitale perché fu abbandonata l’idea di orbita e introdotta quella di orbitale regione dove esiste un’ elevata probabilità di trovare l’elettrone. regione dove esiste un’ elevata probabilità di trovare l’elettrone.

Nel 1932 Chadwick scoprì il neutrone (sprovvisto di carica) Nel 1932 Chadwick scoprì il neutrone (sprovvisto di carica) per cui si per cui si giunse presto ad un modello dell'atomo pressoché completo, in cui al giunse presto ad un modello dell'atomo pressoché completo, in cui al centro vi è il nucleo, composto da protoni e neutroni ed attorno ruotano centro vi è il nucleo, composto da protoni e neutroni ed attorno ruotano gli elettroni.gli elettroni.

Negli ultimi decenni, sfruttando sofisticate e potenti apparecchiature Negli ultimi decenni, sfruttando sofisticate e potenti apparecchiature elettroniche, è stato possibile determinare in modo più completo anche la elettroniche, è stato possibile determinare in modo più completo anche la struttura del nucleo. In particolare si è scoperto che i protoni e i neutroni struttura del nucleo. In particolare si è scoperto che i protoni e i neutroni sono a loro volta formati da particelle più piccole : i quark.sono a loro volta formati da particelle più piccole : i quark.

Tecniche di separazioneTecniche di separazione Solitamente noi separiamo e purifichiamo le sostanze che Solitamente noi separiamo e purifichiamo le sostanze che

compongono una miscela mediante metodi basati sulle differenze di compongono una miscela mediante metodi basati sulle differenze di una o più proprietà fisiche. Il metodo di separazione scelto dipende:una o più proprietà fisiche. Il metodo di separazione scelto dipende:

Dal tipo di Dal tipo di miscela o miscugliomiscela o miscuglio eterogenea o omogenea; eterogenea o omogenea; Dalla sostanza della miscela a cui siamo interessati.Dalla sostanza della miscela a cui siamo interessati.

Nome della tecnicaNome della tecnica SpiegazioneSpiegazione PrincipioPrincipio

FiltrazioneFiltrazione Separa i componenti Separa i componenti di un miscuglio di un miscuglio eterogeneoeterogeneo

Differenza delle Differenza delle dimensioni delle dimensioni delle particelleparticelle

DecantazioneDecantazione Lasciar riposare il Lasciar riposare il miscugliomiscuglio

Differenza di pesoDifferenza di peso

DistillazioneDistillazione Sfrutta la diversa Sfrutta la diversa volatilitàvolatilità

Diversa volatilitàDiversa volatilità

CristallizzazioneCristallizzazione Diversa solubilità nei Diversa solubilità nei solventi a caldosolventi a caldo

Passaggio di statoPassaggio di stato

Estrazione Estrazione Trattare i componenti Trattare i componenti e separarlie separarli

Trasformazioni fisicheTrasformazioni fisiche

CentrifugazioneCentrifugazione Separa i componenti Separa i componenti di un miscuglio di un miscuglio eterogeneoeterogeneo

Differenza di densitàDifferenza di densità

CromatografiaCromatografia Separa i componenti Separa i componenti di un miscuglio di un miscuglio omogeneo omogeneo

Differenza di pesoDifferenza di peso

LegamiLegami

In un legame chimico, gli atomi partecipano In un legame chimico, gli atomi partecipano solo con gli elettroni del livello più esterno, solo con gli elettroni del livello più esterno, mentre quelli più interni non sono coinvolti mentre quelli più interni non sono coinvolti nel legame. Gli elettroni del livello più nel legame. Gli elettroni del livello più esterno sono chiamati elettroni di valenza.esterno sono chiamati elettroni di valenza.

Legami Legami ChimiciChimici

Legame Legame MetallicoMetallico

LegameLegameIonico Ionico

LegameLegameCovalenteCovalente

Il modello Il modello quantomeccanicoquantomeccanicoutilizza 4 numeriutilizza 4 numeri

quantici:quantici:

Il 1° o Principale indica il livello energetico

principale; questi livelli sono

identificati dal numero

quantico principale n, che assume valori interi

che vanno da 1 a ∞ (in pratica da 1 a 7).

Il 2° o Azimutale indica il sottolivello; ogni livello

energetico principalecontiene un numero di

sotto livelli pari ad n. Essi sono indicati con lettere

che sono: s (sharp), p (principal), d (diffuse), f (fundamental) esistono

anche altre lettere che non sono utilizzate.

Il 3° o Magnetico identifica l’orbitale; ciascun orbitale

contiene un numero ben definito di orbitali e sono:

1 per s, 3 per p, 5 per d, 7 per f.

L’orbitale è la regione Intorno al nucleo dove

esiste un’ elevata probabilità di

trovare l’elettrone.

Il 4° o Spin si riferisce alnumero di elettroni

in un orbitale e il suo movimento. Secondo

il principio di Paulil’orbitale può essere

vuoto, semivuoto (1 e T )o pieno (2 e T ma di spinopposto). Il massimo numero di e T per ogni

orbitale è pari a 2.

Tavola periodicaTavola periodica La tavola periodica degli elementi fu inventata dal chimico russo Dimitri La tavola periodica degli elementi fu inventata dal chimico russo Dimitri

Mendeleev nel 1869; egli dispose gli elementi in ordine di massa Mendeleev nel 1869; egli dispose gli elementi in ordine di massa atomica crescente e notò che ogni 8 o 18 elementi si presentavano atomica crescente e notò che ogni 8 o 18 elementi si presentavano elementi con proprietà chimiche e fisiche simili. Mendeleev dispose gli elementi con proprietà chimiche e fisiche simili. Mendeleev dispose gli elementi con proprietà simili in colonne in modo da rispettare tale elementi con proprietà simili in colonne in modo da rispettare tale periodicità, però egli constatò che nessuno degli elementi conosciuti periodicità, però egli constatò che nessuno degli elementi conosciuti aveva determinate proprietà e così lasciò degli spazzi vuoti. aveva determinate proprietà e così lasciò degli spazzi vuoti. Nel 1913 il Nel 1913 il chimico-fisico Moseley scoprì che le proprietà degli elementi dipendono chimico-fisico Moseley scoprì che le proprietà degli elementi dipendono dal numero atomico e non dalla massa atomica; nella tavola odierna gli dal numero atomico e non dalla massa atomica; nella tavola odierna gli elementi sono disposti per numero atomico crescente e le discrepanze elementi sono disposti per numero atomico crescente e le discrepanze della tavola di Mendeleev sono sparite.della tavola di Mendeleev sono sparite.

La tavola periodica si articola in gruppi e periodi:La tavola periodica si articola in gruppi e periodi: ogni gruppo (colonna della tabella) comprende gli elementi che ogni gruppo (colonna della tabella) comprende gli elementi che

hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo si trovano elementi con caratteristiche chimiche simili. si trovano elementi con caratteristiche chimiche simili.

ogni periodo (riga della tabella) inizia con un elemento il cui atomo ogni periodo (riga della tabella) inizia con un elemento il cui atomo ha come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ha come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli atomi successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una atomi successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni passaggiounità ad ogni passaggio

Composti binariComposti binari

OssidiOssidi

OO22 +M→MO+M→MO

Ossido diOssido di M M

AnidridiAnidridi

OO22 +nM→nMO+nM→nMO

Anidride diAnidride di nM nM

IdruroIdruro

HH22 + M→HM + M→HM

Idruro diIdruro di M M

AcidiAcidi

HH22+nM+nM→HnM→HnM

Acido diAcido di nM nM idricoidrico

• Sale Sale

nM+M nM+M →MnM→MnM

nM nM uro diuro di MM

Composti ternariComposti ternari Ossido ternarioOssido ternario

MOMO++HH22O O →M(OH)→M(OH)-1-1

Idrossido diIdrossido di M M

Ossiacido ternarioOssiacido ternario

nMO+HnMO+H22O→HnMOO→HnMO

AcidoAcido nM nM

Sale ternarioSale ternario

HnMO+M→MnMO+HHnMO+M→MnMO+H22

nM nM ato/ito diato/ito di M M

Ed ora catapultiamoci nel laboratorio di Ed ora catapultiamoci nel laboratorio di chimicachimica

Legame MetallicoLegame Metallico

I metalli presentano una serie di I metalli presentano una serie di proprietà comuni: conducibilità proprietà comuni: conducibilità termica ed elettrica, malleabilità e termica ed elettrica, malleabilità e duttilità. La spiegazione più semplice duttilità. La spiegazione più semplice è data dalla delocalizzazione degli è data dalla delocalizzazione degli elettroni ovvero i nuclei dei reagenti elettroni ovvero i nuclei dei reagenti si dispongono lungo un piano e gli si dispongono lungo un piano e gli elettroni ruotano intorno a tutti i elettroni ruotano intorno a tutti i nuclei.nuclei.

RRiittoorrnnaa

aa

LLeeggaammii

Legame IonicoLegame Ionico Quando interagiscono un metallo e un non Quando interagiscono un metallo e un non

metallo (la differenza di elettronegatività metallo (la differenza di elettronegatività deve essere maggiore a 1,57), si verifica il deve essere maggiore a 1,57), si verifica il trasferimento di uno o più elettroni dagli trasferimento di uno o più elettroni dagli atomi di metallo a quello di non metallo. atomi di metallo a quello di non metallo. Gli Gli atomi del metallo, che hanno ceduto atomi del metallo, che hanno ceduto e T , , diventano ioni positivi (cationi), mentre quelli diventano ioni positivi (cationi), mentre quelli del non metallo, che hanno acquisito del non metallo, che hanno acquisito e T , , diventano ioni negativi (anioni). diventano ioni negativi (anioni). A questo punto gli ioni A questo punto gli ioni si attraggono poiché hanno cariche oppostesi attraggono poiché hanno cariche opposte

RRiittoorrnnaa

aa

LLeeggaammii

Legame CovalenteLegame Covalente Un legame covalente omopolare, eteropolare o dativo si viene a Un legame covalente omopolare, eteropolare o dativo si viene a

instaurare quando avviene una sovrapposizione degli orbitali instaurare quando avviene una sovrapposizione degli orbitali atomici di due atomi con una differenza di elettronegatività atomici di due atomi con una differenza di elettronegatività inferiore o pari a 1,57inferiore o pari a 1,57. .

Legame covalenteLegame covalente

Omopolare oOmopolare opuropuro EteropolareEteropolare DativoDativo

Questo avviene quando Questo avviene quando uno dei reagenti mette a uno dei reagenti mette a disposizione un orbitaledisposizione un orbitale

(vuoto) e l’altro lo riempie (vuoto) e l’altro lo riempie con 2 e Tcon 2 e T

Questo avviene quandoQuesto avviene quandodifferenza didifferenza di

elettronegatività è inferioreelettronegatività è inferioreo pari a 1,57. o pari a 1,57.

Questo avviene Questo avviene quando la differenza quando la differenza

di elettronegatività è zerodi elettronegatività è zero

RRiittoorrnnaa

aa

LLeeggaammii

Miscugli Eterogeneo o OmogeneoMiscugli Eterogeneo o Omogeneo

Miscuglio Eterogeneo : Miscuglio Eterogeneo : avviene quando le avviene quando le sostanze che lo sostanze che lo compongono sono compongono sono distinguibili distinguibili visivamente, o con visivamente, o con l’aiuto del microscopio. l’aiuto del microscopio. Es: il latte è Es: il latte è eterogeneo perché col eterogeneo perché col microscopio si vedono microscopio si vedono le particelle di grasso le particelle di grasso sospese su un liquidosospese su un liquido

Miscuglio Omogeneo: Miscuglio Omogeneo: avviene quando le avviene quando le sostanze che lo sostanze che lo compongono non sono compongono non sono distinguibili neanche col distinguibili neanche col microscopio; esso è microscopio; esso è anche detto soluzione anche detto soluzione costituito da soluto(solido costituito da soluto(solido disciolto) e solvente(il disciolto) e solvente(il liquido in cui è disciolto il liquido in cui è disciolto il soluto) soluto) Es: acqua di mare Es: acqua di mare (formata da acqua e vari (formata da acqua e vari minerali)minerali)

Ritorna a tecniche Ritorna a tecniche di separazionedi separazione

Leggi di Lavoisier e di ProustLeggi di Lavoisier e di Proust

Legge di Lavoisier: Legge di Lavoisier: Egli riscaldò dei metalli Egli riscaldò dei metalli in recipienti chiusi con in recipienti chiusi con quantità limitate di aria, quantità limitate di aria, la calce che si formava la calce che si formava pesava di più del pesava di più del metallo originale, ma il metallo originale, ma il peso dell’intero peso dell’intero recipiente era immutato, recipiente era immutato, concluse che la somma concluse che la somma delle masse dei reagenti delle masse dei reagenti è uguale alla somma è uguale alla somma delle masse dei prodotti.delle masse dei prodotti.

Legge di Proust: Legge di Proust: Un composto puro, Un composto puro, qualunque sia l’origine qualunque sia l’origine o il modo di o il modo di preparazione, preparazione, contiene sempre contiene sempre quantità definite e quantità definite e costanti degli elementi costanti degli elementi proporzionali alla loro proporzionali alla loro massamassa

Ritorna a Ritorna a Modello atomico Modello atomico

nei secolinei secoli

Ritorna a tavola periodicaRitorna a tavola periodica

Questo è la cromatografia : che separa i

colori componenti delle foglie

degli spinaciQuesto è un

esperimento che sfrutta l’azione di un catalizzatore

per velocizzare la reazione tra

acqua e sapone

In questo esperimento vi è

l’azione di un acido su una sostanza vediamo cosa

succede:

Questo è Il saggio alla fiamma:

le colorazioni avvengo perché gli e T si eccitano e sprigionano energia

Esperimenti in LaboratorioEsperimenti in Laboratorio