Elementi, composti chimici, mole-CG2-3

• La chimica studia la composizione e le proprietà della materia e i cambiamenti cui quest'ultima va incontro
• La chimica è alla base dei processi vitali e tecnologici
• Materia: tutto ciò che possiede massa e occupa spazio
• Proprietà: caratteristiche che permettono di distinguere un campione di materia da un altro
• Composizione: descrive le proporzioni relative delle parti o delle componenti di un campione di materia
• Proprietà fisiche: proprietà che il campione presenta senza modificare la propria composizione
• Cambiamento fisico: altera le proprietà fisiche, senza modificare la composizione (passaggio di stato)
• Proprietà chimiche: capacità di un campione di subire variazioni di composizione in determinate condizioni
• Cambiamento chimico (reazione chimica): uno o più campioni di materia sono convertiti in nuovi campioni di composizione differente
• Stati di aggregazione della materia:

  • Stato solido: forti interazioni fra le particelle costituenti, che ne impediscono il moto. I solidi possiedono forma e volume propri, non sono comprimibili
  • Stato liquido: interazioni fra le particelle costituenti meno forti che nei solidi, ma sufficienti da limitarne il moto. I liquidi possiedono volume proprio, non sono comprimibili
  • Stato gassoso: debolissime interazioni fra le particelle costituenti, che quindi possono muoversi liberamente. I gas sono privi di forma e volume propri e sono comprimibili
• Il passaggio da uno stato di aggregazione ad un altro implica la variazione dell'entità delle interazioni fra le particelle costituenti
• Sostanze pure: sistemi omogenei caratterizzati da una composizione definita e costante, indipendente dal modo di preparazione
• Miscele di sostanze pure:

  • Omogenee: le proprietà chimiche e fisiche sono omogenee e costanti in tutto il campione
  • Eterogenee: le proprietà chimiche e fisiche non sono uniformi all'interno nel campione
• Elementi: sostanze costituite da un'unica specie di particelle, dette atomi. Gli elementi non possono essere decomposti in sostanze più semplici
• La carica negativa degli elettroni è confermata dalla deflessione subita dai raggi catodici che attraversano un campo magnetico o un campo elettrico
• La carica e la massa dell'elettrone furono determinate da R.A. Milliken nel 1909
• Esistenza di una particella subatomica di carica positiva, detta protone, avente carica uguale e contraria a quella dell'elettrone e massa circa 1836 volte maggiore rispetto a quest'ultimo
• J.J. Thomson propose un modello atomico che prevedeva una distribuzione omogenea della carica positiva nell'intero volume dell'atomo, con gli elettroni incastonati al suo interno
• Modello atomico proposto da Thomson:

  • Distribuzione omogenea della carica positiva nell'intero volume dell'atomo
  • Elettroni incastonati al suo interno, come canditi in un panettone (modello "plum pudding" o a panettone)
• Rutherford nel 1910 dimostrò l'inesattezza del modello di Thomson
• Particelle α:

  • Particelle con carica positiva ed elevata energia cinetica emesse in seguito al decadimento radioattivo di alcuni atomi
• Modello atomico nucleare proposto da Rutherford nel 1911:

  • Atomo costituito da una piccolissima regione centrale detta nucleo, contenente protoni e neutroni, con carica positiva e densità elevatissima
  • Spazio vuoto nel quale si muovono gli elettroni
• Chadwick nel 1932 dimostrò l'esistenza del neutrone come seconda particella subatomica nei nuclei, priva di carica elettrica e avente massa simile a quella del protone
• Ogni elemento è caratterizzato dal proprio numero atomico Z, corrispondente al numero di protoni presenti nel nucleo

  • Gli atomi dello stesso elemento hanno lo stesso numero atomico
• Reattività degli elementi dipende dal numero e dalla disposizione degli elettroni

  • Numero di elettroni che si muovono attorno al nucleo coincide con il numero atomico Z
  • Atomo è elettricamente neutro
• Isotopi:

  • Atomie caratterizzati dallo stesso Z (stesso elemento), ma da diverso A (numero di massa)
  • Nucleo contiene lo stesso numero di protoni, ma un differente numero di neutroni
• Spettrometro di Massa: strumento per misurare le masse degli isotopi e la loro abbondanza relativa
• Ione:

  • Ione positivo o catione: numero di elettroni inferiore al numero di protoni
  • Ione negativo o anione: numero di elettroni superiore al numero di protoni
• Tavola Periodica degli Elementi:

  • Elementi chimici ordinati in base al numero atomico crescente
  • Righe orizzontali sono i periodi, colonne verticali sono i gruppi
• Carattere metallico:

  • Elementi a sinistra della Tavola Periodica hanno carattere metallico
  • Non metalli si trovano nella parte destra in alto
  • Metalloidi presentano proprietà sia dei metalli che dei non metalli
• Formazione di ioni:

  • Metalli formano ioni positivi
  • Non metalli formano ioni negativi
• Analisi della Tavola Periodica permette di descrivere e predire le proprietà degli elementi e la loro reattività
• Composto: sostanza pura costituita da due o più elementi chimici che si combinano in un rapporto fisso e costante
• Composti chimici sono sostanze pure formate da almeno due elementi chimici che si combinano in un rapporto fisso e costante
• Legge delle proporzioni definite e costanti: gli atomi degli elementi che costituiscono un composto chimico interagiscono in modo specifico formando legami chimici
• I composti chimici possono essere decomposti solo tramite mezzi chimici che rompono i legami tra gli atomi del composto
• Formula chimica di una sostanza è la combinazione dei simboli degli elementi che la compongono, con il numero relativo di atomi presente
• Composti molecolari possono essere formati da atomi che si uniscono a formare molecole, strutture estese nello spazio o ioni di carica opposta che interagiscono elettrostaticamente
• Composti molecolari hanno atomi disposti in modo specifico e possono essere rappresentati con formule di struttura, modelli a sfere e bastoncini o modelli a sfere piene
• Composti ionici sono formati da ioni di carica opposta tenuti insieme da legami ionici, si formano tra metalli e non metalli