Chimica e laboratorio

1. Chimica e laboratorio L’atomo & le particelle subatomiche Classi terze – Liceo Scientifico Tecnologico Docente: Luciano Canu Anno Scolastico 2007/2008

2. Prerequisiti* • * • *

3. Obiettivi • Conoscere la teoria atomica di Dalton • Conoscere le caratteristiche principali delle cariche elettriche e dei fenomeni elettrici • Conoscere e dimostrare la natura elettrica della materia • Conoscere e capire l’evoluzione (semplificata) nella conoscenza delle particelle subatomiche elettrone e protone • Acquisire i concetti di numero atomico, e numero di massa

4. La natura elettrica della materia • Già dal VII secolo a.C., un particolare comportamento di alcuni materiali era stato notato • Una bacchetta d’ambra, quando strofinata in modo opportuno, poteva attirare capelli o peli d’animali • Anche altri materiali, come il vetro e la plastica, si comportano in modo analogo Provate questo tipo di esperimento in classe con i materiali a vostra disposizione

5. Elettrizzare • L’ambra, in greco, si chiama électron • Il fenomeno venne definito elettrizzare • Un tale fenomeno rappresenta il modo più semplice con cui si manifesta una delle proprietà della materia • La sua natura elettrica • Altri fenomeni naturali sono una manifestazione di una tale proprietà

6. Altri fenomeni elettrici • Una pila a secco rappresenta un sistema dove delle sostanze chimiche, reagendo producono della corrente elettrica • Le nuvole, a causa dell’attrito, si caricano talmente che possono scaricarsi sulla terra producendo un fulmine • Alcuni animali possiedono degli organi che, accumulando cariche elettriche, diventano sistemi di difesa e di attacco

7. La conducibilità • Molte sostanze conducono la corrente • I Sali fusi • Le soluzioni di un sale nell’acqua • I metalli • Anche alcuni gas conducono la corrente • Nelle pile la materia che reagisce produce elettricità • Ma l’elettricità causa delle reazioni (elettrolisi) nella materia

8. e- Una spiegazione • La spiegazione di tutti questi fenomeni si trova nel fatto che la materia deve contenere qualcosa responsabile del movimento di cariche elettriche • La materia contiene delle cariche elettriche mobili che trasportano la corrente

9. - + Cariche elettriche • La carica elettrica era quindi il concetto le cui proprietà furono definite per descrivere i fenomeni elettrici conosciuti fino al momento • I corpi che vengono strofinati si caricano elettricamente ed hanno la capacità di attirare piccoli corpi • Ci sono due tipi di cariche elettriche che denominiamo negativa e positiva • L’elettricità dell’ambra è positiva • L’elettricità del vetro è negativa • Cariche di segno uguale si respingono e cariche opposte si attraggono • Le cariche elettriche si spostano da un corpo ad un altro

10. Atomo Dove si trovano? • Le cariche elettriche sono parte della materia • A quale livello? • Gli atomi secondo Dalton erano • particelle microscopiche indivisibili • Gli scienziati dimostrarono in seguito che l’atomo è composto da particelle più piccole • Alcune cariche negativamente (elettroni) • Alcune cariche positivamente (protoni) • Elettroni e protoni dovevano essere in numero uguale poiché l’atomo è neutro

11. L’elettrone • Le particelle subatomiche furono ipotizzate prima della loro scoperta • L’elettrone fu il primo scoperto effettivamente • Perché? • La carica dell’elettrone lo rende maggiormente “visibile” agli strumenti • In qualche modo l’elettrone è la particella subatomica che si riesce ad estrarre dall’atomo con più facilità

12. - + Le proprietà • Le proprietà dell’elettrone furono ben scoperte • È una particella piccolissima e leggera: 9,11x10-31 Kg • Rappresenta la più piccola carica elettrica conosciuta a cui si da valore -1 • Il simbolo dell’elettrone è e- • Gli elettroni furono scoperti nei raggi catodici prodotti nel tubo di Crookes, l’antenato del televisore

13. Il Protone • I protoni furono scoperti successivamente poiché l’atomo è neutro • Quindi insieme agli elettroni ci devono essere anche particelle positive in egual numero • La massa di un protone è 1,67x10-27 Kg • Circa 1836 volte maggiore di un elettrone • La carica è contraria ma della stessa entità • Attribuiamo valore convenzionale +1 • Il simbolo del protone è p • Il problema più grosso fu di determinare come queste due particelle formavano l’atomo

14. n Il neutrone • L’ultima particella scoperta fu il neutrone poiché • Era privo di carica e quindi meno rilevabile dagli strumenti • Mancava però qualcosa nel calcolo della massa dell’atomo • La sua massa è molto simile a quella del protone 1,67x10-27 Kg • Non ha carica elettrica • Il suo simbolo è n

15. atomo La struttura dell’atomo • Contemporaneamente alla scoperta delle particelle subatomiche ci furono esperimenti per scoprire in che modo l’atomo era strutturato • Nucleo • Molto piccolo ma pesantissimo • Contiene i protoni e i neutroni • È carico positivamente • Spazio vuoto intorno al nucleo (perinucleo) • È occupato dagli elettroni che si muovono • Gli elettroni sono posizionati in strati o gusci nucleo

16. Numero atomico • Per definire un certo tipo di atomo è necessario conoscere • Quanti protoni (e quindi elettroni) possiede • Questo numero si chiama numero atomico • Il suo simbolo è Z • Z si indica in basso a sinistra del simbolo dell’elemento 6C; 8O; 1H • Il numero atomico è la carta d’identità di un atomo • Verificalo con la tavola periodica

17. Numero di massa • È la quantità di particelle nel nucleo di un atomo • È la somma di protoni e neutroni • Sono tutte le particelle più pesanti dell’atomo • Il simbolo è A • A si indica in alto a sinistra del simbolo dell’elemento 12C; 16O; 23N • Eseguendo il calcolo A-Z si ottiene il numero dei neutroni presenti nel nucleo di un elemento • Risolvi qualche esercizio

18. Esercizi • Calcolare il numero di neutroni presenti nei seguenti elementi • n = 23-7 = 16 neutroni