Chimica?Tutto ciò che ti circonda

1. Chimica?Tutto ciò che ti circonda Presentazione di Scarpa Giuseppe II A Istituto Tecnico Nautico “C.Colombo” Anno scolastico 2009/2010 Docenti:Lilla Mangano; Nunzia Sannino Dirigente :Lucia Cimmino

2. Solido Passaggi di Stato Chimica Stati di aggregazione Liquido Aeriforme Temperatura e pressione Materia Omogenei Democrito Miscugli Eterogenei Thomson Atomo Storia dell’atomo Rutherford Bohr Tecniche di separazione Raggio atomico Elementi Chadwick Raggio ionico Protoni Tavola periodica s Setacciatura Neutroni Orbitali Elettronegatività p Elettroni Estrazione con solvente d Affinità elettronica Reazioni f Legame ionico Cromatografia Omopolare Configurazione elettronica Raggio ionico Legame covalente Eteropolare Decantazione Caratteristiche metalliche Dativo Numeri quantici Centrifugazione Filtrazione Bilanciare una reazione Legge di conversazione della massa Livello energetico Forma e direzione Numero di elettroni, momento di spin Filtrazione Coefficienti stechiometrici Composti

3. La Chimica La chimica è quella scienza che si occupa dello studio della materia e delle sue trasformazioni

4. La materia La materia è tutto ciò che occupa uno spazio ed ha una massa ed un certo volume. Essa è costituita da minuscole particelle che possono aggregarsi in modo diverso. Per questo esistono diversi tipi di materia.

5. Gli Stati Di aggregazione La materia può essere trovata sotto forma di vari stati di aggregazione: solido, liquido, aeriforme, gas, plasma, e fluido.

6. Corpi solidi Nello stato solido le particelle della materia sono legate da una forza piuttosto intensa che consente solo moti di vibrazione. L’unico modo per cambiare la loro forma è applicare una forza così intensa da spezzare i legami provocando la rottura dell’oggetto. Inoltre un corpo solido ha forma e volume proprio.

7. Corpi Liquidi Nello stato liquido le particelle della materia sono libere di scorrere le une sulle altre. In questo modo un corpo liquido avrà un volume definito, ma assumerà la forma del recipiente che lo contiene.

8. Corpi Aeriformi Nei corpi aeriformi le particelle hanno un legame molto debole. Per questo non hanno né forma, né volume propri e tendono ad occupare tutto lo spazio a loro disposizione.

9. I passaggi di stato Un altro fenomeno che interessa la materia sono i passaggi di stato. Un passaggio di stato si ha quando la materia passa da uno stato di aggregazione ad un altro. Per avere un passaggio di stato bisogna intervenire sulla temperatura di un corpo.

10. Vari passaggi di stato Aumentando la temperatura di un solido ( per esempio un cubetto di ghiaccio) si ha un passaggio chiamato fusione trasformando il ghiaccio in acqua. Per far passare l’acqua allo stato aeriforme bisogna ancora aumentare la sua temperatura ottenendo un passaggio chiamato ebollizione o evaporazione. L’ebollizione interessa tutta la massa d’acqua, mentre l’evaporazione interessa solo lo stato superficiale.

11. Per ottenere i passaggi inversi bisogna far diminuire la temperatura. Dallo stato aeriforme a quello liquido si ha la condensazione, mentre da liquido a solido si ha la solidificazione.

12. Sublimazione Ci sono due tipi particolari di passaggio di stato. Uno di questi è la sublimazione, cioè il passaggio diretto da solido ad aeriforme, senza passare per lo stato liquido. Questo è il caso particolare della naftalina, un solido che diventa aeriforme.

13. Brinamento Il Brinamento è il passaggio diretto dallo stato aeriforme allo stato solido di una sostanza senza passare per lo stato liquido. Questo è il caso particolare della brina. Con temperature molte basse il vapore acqueo contenuto nell’aria si trasforma in aghetti di ghiaccio che si depositano sull’erba.

14. I Miscugli Possiamo effettuare una classificazione della materia considerando che alcuni materiali sono costituiti da un insieme di più materiali. Questi sono chiamati miscugli. Abbiamo due tipi principali di miscugli.

15. Miscuglio eterogeneo Nei miscugli eterogenei ogni componente mantiene le proprie proprietà visibili ad occhio nudo o col microscopio.

16. Miscuglio omogeneo In un miscuglio omogeneo i componenti si mescolano così bene da non essere più distinguibili neppure con il microscopio e le proprietà sono le stesse in ogni punto del miscuglio

17. Le tecniche di separazione di un miscuglio Per riuscire a separare un miscuglio bisogna ricorrere a varie tecniche di separazione a seconda del tipo di miscuglio. La Setacciatura È un metodo molto semplice, ma tutt’ora in uso in alcune attività industriali. Si basa sulle dimensioni dei granuli e separa quelli di dimensioni più grandi da quelli di dimensioni più piccole tramite l’uso di un setaccio.

18. La Filtrazione Questo metodo è utilizzato per la separazione dei miscugli eterogenei solido-liquido, solido-aeriforme. Il miscuglio viene fatto passare attraverso un filtro costituito da maglie con piccoli fori, in modo che i granuli del materiale solido vengano trattenuti; La Decantazione La decantazione è un metodo utilizzato per la separazione di miscugli solido-liquido o liquido-liquido. Si lascia il miscuglio a riposo in modo che il corpo con maggiore peso specifico si depositi sul fondo.

19. Centrifugazione:Questo metodo è utilizzato per la separazione dei miscugli eterogenei solido-liquido e liquido-liquido. Il miscuglio viene messo in un recipiente che viene fatto ruotare velocemente, le parti del miscuglio con maggiore peso specifico si raccolgono sul fondo; Cromatografia:Questo metodo viene utilizzato per separare i miscugli omogenei e sfrutta la diversa velocità di migrazione dei componenti;

20. Distillazione: La distillazione è una tecnica di separazione che sfrutta la differenza dei punti di ebollizione delle diverse sostanze presenti all’interno di un miscuglio. All’interno della caldaia il componente che raggiunge il punto di ebollizione evapora, passando così all’interno del condensatore dove abbassa drasticamente la sua temperatura grazie al liquido di raffreddamento posto all’interno di esso. A questo punto il componente condensa e arriva sotto forma di liquido all’interno della beuta.

21. Estrazione con solvente: Questa tecnica viene utilizzata per miscugli sia omogenei che eterogenei. Il miscuglio viene mescolato col solvete che è in grado di sciogliere soltanto il componente che si vuole separare.

22. La storia dell’atomo Si cominciava a parlare di atomo già da quando non era possibile dimostrarlo ed erano solo teorie. Oggi come ben sappiamo la materia è costituita da atomi, i quali a sua volta sono costituiti da particelle ancora più piccole, le quali: gli elettroni i protoni, i neutroni e i quark.

23. Democrito Già nel 450 a.C. Democrito sviluppò la prima teoria atomica abbozzata dal suo maestro Leucippo. Secondo lui ogni ente è costituito da particelle minuscole, indivisibili ed indistrubbili (atomo=indivisibile)

24. Thomson Il modello atomico di Thomson veniva anche detto modello a panettone : la carica positiva era distribuita uniformemente in tutto l’atomo ed erano immersi anche gli elettroni. Il tutto era stabile poiché la repulsione degli elettroni veniva bilanciata dalla carica positiva.

25. Modello atomico di Rutherford Rutherford capì che le particelle con carica negativa non erano stazionare e giravano intorno al nucleo. Non ammise mai però l’esistenza di orbitali. Il nucleo al centro non era composto da soli protoni, ma anche da altre particelle che verranno scoperte negli anni seguenti. Tuttavia quest’esperimento non riesce a spiegare la stabilità degli atomi.

26. Bhor Secondo il modello di Bhor , non tutte le orbitali circolari sono permesse. Gli elettroni possono muoversi solo sulle orbitali che hanno distanza ben definita dal nucleo. Dal numero infinito di orbite descritte dagli elettroni di Rutherford si passa così a un numero definito di orbite sulle quali gli elettroni non perdono energia e sono chiamate orbite stazionarie.

27. Chadwick Per spiegare l’origine delle misteriose radiazioni scoperte a Parigi, Chadwick ipotizzò l’esistenza del nucleo di nuove particelle neutra con massa quasi uguale a quella del protone: il neutrone. Il bombardamento del berillio trasformò il berillio in carbonio, infatti espelle un neutrone. Nella reazione, infatti, viene conversato il numero di massa e il numero atomico.

28. Atomo L’atomo è la più piccola particella di cui è composta la materia. La parola atomo fu attribuita da Democrito nel 450 a.C. Lui, infatti, credeva che l’atomo fosse indivisibile. Oggi invece, sappiamo che è composto da particelle subatomiche: • Elettrone; • Neutrone; • Protone; • Quark.

29. Protone Il protone è quella particella dotata di carica positiva . Il valore della sua carica elettrica è uguale a quella dell’elettrone solo con segno positivo: 1,602 × 10-19 coulomb. La sua massa è di circa 1836 volte più grande di quella di un elettrone ed è quasi uguale a quella di un elettrone. Viene comunemente rappresentato col simbolo P+

30. Neutrone Il neutrone è una particella subatomica con carica neutra e con massa leggermente superiore a quella del protone . I nuclei in genere sono composti da neutroni e protoni, escludendo il particolare caso dell’isotopo.

31. Isotopi Se prendiamo l’isotopo dell’idrogeno per esempio esso possiede un unico protone. L’isotopo, infatti è un atomo di uno stesso elemento chimico con stesso numero atomico, ma con differente numero di massa. Il differente numero di massa è dovuto dal fatto che l’atomo possiederà più o meno neutroni.

32. Elettrone L’elettrone è la particella con carica negativa. Ha massa circa 1836 più piccola di quella del protone. Gli elettroni ruotano sulle orbitali e in base al principio di Heisenberg non è possibile conoscere posizione e quantità di una particella come l’elettrone.

33. L’atomo in natura è elettricamente neutro. Le particelle di segno opposto si respingono. Quelle di segno diverso si attraggono. Come già detto gli elettroni sono di carica negativa. Perché allora non si legano al nucleo? La risposta è semplice grazie alla forza centrifuga che li fa allontanare dal nucleo. A loro volta poi gli elettroni dovrebbero respingersi, ciò non avviene poiché ruotano in maniera contraria sul proprio asse nel loro moto di spin. A loro volta i protoni non si respingono perché ci sono i neutroni.

34. Orbitali Un orbitale non è una traiettoria in cui un elettrone può stare, ma definisce la zona di spazio intorno al nucleo in cui si ha una determinata probabilità di trovare l’elettrone. Abbiamo vari tipi di orbitali: S,p,d,f

35. Orbitale s L’orbitale s ha un’orbita di tipo circolare. Le dimensioni dell’orbitale dipendono dal numero quantico principale n. Con l’aumentare di n aumenta il raggio.

36. Orbitale p Gli orbitali del tipo p compiano dal secondo livello in poi. Questi orbitali hanno un’orbita di tipo ellittico ed hanno tre direzioni nello spazio con 6 elettroni.

37. Orbitale d L’orbitale di tipo d ha 5 direzioni nello spazio e possiede 10 elettroni.

38. Orbitale f L’orbitale f possiede 7 direzioni nello spazio e possiede 14 elettroni.

39. Configurazione elettronica Lo scopo principale della configurazione elettronica è quello di disporre gli elettroni in maniera ordinata. Le regole ben precise per la loro disposizione sono dette numeri quantici. I numeri quantici sono 4.

40. Nella prima orbita troviamo s troviamo solo una casella che può contenere al massimo due elettroni. 1 s ² Il primo numero quantico 1 ci indicherà il livello energetico che si rappresenta con un intero compreso fra 1 e 7 (anche se dovrebbero essere infiniti; si usa 7 perché è il numero dei periodi) Il secondo numero quantico ci darà due informazioni importanti: forma e direzione. Il terzo numero quantico ci indicherà il numero di elettroni e il momento di spin. La freccia di spin viene rappresentata verso l’alto se è orario verso il basso se è antiorario.

41. Regola delle diagonali Per aiutarci nelle configurazione elettronica c’è anche la regola delle diagonali

42. Elementi Insiemi di più atomi dello stesso tipo vengono anche chiamati elementi. Gli elementi vengono riportati sulla tavola periodica.

43. Tavola periodica La tavola periodica è lo schema con il quale vengono ordinati gli elementi sulla base del loro numero atomico Z. La prima tavola periodica fu ideata da Mendeleev e si basava sul peso atomico con numeri spazi vuoti perché a quei tempi ignorava numerose proprietà periodiche e non erano conosciuti ancora tutti gli elementi.

44. Struttura della tavola periodica La tavola periodica si articola in gruppi e periodi: • Ogni gruppo comprende gli elementi con la stessa configurazione elettronica esterna e lo stesso numero di elettroni nell’ultimo livello energetico. • Il periodo invece raggruppa elementi che hanno lo stesso livello energetico. Quindi il periodo ci dirà qual è l’ultimo livello energetico.

45. In cima alla tavola periodica troviamo sempre una legenda. I primi due gruppi sono i metalli con orbitale s, quelli al centro sono i metalli di transizione con orbitale d, dal gruppo 3 al gruppo 8 A troviamo i non metalli con orbitale p. Gli elementi in fondo hanno caratteristiche simili agli attinidi e ai lantanidi. Sono stati messi lì sotto solo per una questione grafica ed hanno orbitale f.

46. Numero atomico e numero di massa Per imparare a leggere la tavola periodica bisogna sapere che cosa si intende per numero atomico Z e che cosa si intende per numero di massa A. Il numero atomico rappresenta il numero di protoni che si trovano all’interno di un atomo(poiché l’atomo è neutro quel numero corrisponde anche al numero degli elettroni). Il numero di massa è pari alla somma delle masse di tutti i protoni e neutroni contenuti all’interno del nucleo. Siccome la loro massa è circa uguale ad 1 si può dire che il numero di massa sia uguale al numero di nucleoni cioè protoni e neutroni con.tenuti all’interno dell’atomo.

47. Leggi Periodiche Raggio atomico: Il raggio atomico è la distanza che intercorre tra il centro del nucleo e l’ultimo livello energetico. Questa legge periodica aumenta scendendo lungo un gruppo e lungo un periodo. Infatti con più elettroni c’è più energia e di conseguenza l’orbitale è più grossa.

48. Raggio ionico: Quando un atomo diventa ione, subisce un allargamento o un restringimento dell’ultimo livello energetico. Ciò viene detto raggio ionico e può essere negativo o positivo a seconda del tipo di ione che si ha. Elettronegatività: L’elettronegatività è l’energia che possiede un atomo di strappare un elettrone ad un altro atomo. Affinità elettronica: L’affinità elettronica è l’energia che ha un atomo di tenere a sé un elettrone di legame.

49. Caratteristiche Metalliche: Il metallo è solido, lucido, conduttore di elettricità e calore, malleabile e duttile. Tendono a cedere elettroni. I non metalli,invece, sono completamente il contrario , liquidi o gassoso e non trasmettono né elettricità né calore. Tendono a strappare elettroni e quindi hanno una forte elettronegatività.

50. Numeri di ossidazione Il numero di ossidazione è il numero di elettroni che un atomo mette in gioco durante una reazione. I numeri di ossidazione principali sono questi: H2 n.o= +1 -1 solo negli idruri O2 n.o= -2 +1 solo nei perossidi + lega con il fluoro M n.o= + nM n.o= +/-