Concetti Chiave
- La teoria atomica di Dalton si basa su due leggi fondamentali: la conservazione della massa e le proporzioni definite, conferendo valore scientifico alle idee di Democrito.
- La legge della conservazione della massa afferma che in una reazione chimica la massa totale dei reagenti è uguale a quella dei prodotti, senza creazione o distruzione di materia.
- La legge delle proporzioni definite stabilisce che gli elementi in un composto reagiscono in proporzioni costanti, mantenendo invariato il rapporto di combinazione.
- Dalton sostenne che gli atomi sono le unità fondamentali della materia, unici per ogni elemento e che conservano la loro identità durante le reazioni chimiche.
- La legge delle proporzioni multiple afferma che due elementi possono formare diversi composti in rapporti di peso semplici, esprimibili attraverso numeri interi piccoli.
Il concetto di atomo è un concetto molto antico che risale al 400 a.C. quando Democrito formulò le prime idee fondamentali sulla teoria atomica. Dalton riprese le idee di Democrito, conferendogli valore scientifico.
La teoria atomica di Dalton si aggancia a due leggi fondamentali che sono state formulate da Lavoisier e Proust, rispettivamematernte nel 1783 e nel 1799.
Legge della conservazione della massa di Lavoisier: Lavoisier, studiando i fenomeni chimici, concluse che in natura, come nei processi artificiali, nulla si crea né si distrugge, e quindi la quantità di materia di partenza è uguale alla quantità di materia finale. Ossia, in una reazione chimica, la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti.
Esempio: consideriamo la reazione di combustione del legno che produce cenere. Di primo acchito potremmo pensare che la quantità di legno di partenza che abbiamo utilizzato è diversa dalla quantità di cenere che abbiamo ottenuto. Nella realtà, la quantità di legno di partenza e dell'aria consumata è uguale alla somma delle masse delle ceneri, del fumo e di tutti gli altri prodotti della combustione.
Legge delle proporzioni definite o della costanza della composizione di Proust: quando due o più elementi formano un composto le quantità che reagiscono sono in rapporto definito e costante.
La legge delle proporzioni definite spiega come il rapporto di combinazione dei reagenti rimane invariato.
Esempio: l'acqua è composta dall' 88,8% di ossigeno e dall' 11,2% di idrogeno. Questo significa che ho bisogno di 88,8 g di ossigeno e 11,2 g di idrogeno per ottenere 100 g di acqua. Supponiamo di far reagire, invece che 11,2 g di idrogeno, 15 g di idrogeno con 88,8 g di ossigeno. Dalla reazione otterremo sempre 100 g di acqua, con la differenza che 3,8 g di idrogeno non hanno reagito e sono rimasti in eccesso.
A partire da queste leggi, Dalton formulò la teoria atomica:
- tutti gli elementi sono costituiti da particelle piccolissime che sono gli atomi;
- tutti gli atomi di un elemento sono uguali ed hanno uguale massa, mentre atomi di elementi diversi hanno massa diversa;
- nelle reazioni chimiche gli atomi conservano la propria identità, ossia conservano le proprie caratteristiche. Gli atomi si uniscono e si dividono, ma non vengono né creati, né distrutti, né vengono convertiti in atomi diversi (questo conferma la legge della conservazione della massa);
- gli atomi di elementi diversi si combinano a formare composti. In un composto gli atomi si uniscono in rapporti costanti (questo conferma la legge delle proporzioni definite: se il rapporto tra gli atomi di un composto è fisso, lo sarà anche il rapporto delle rispettive masse).
1.2 LA LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE DI DALTON
La legge delle proporzioni multiple nasce dall'osservazione, da parte di Dalton, del fatto che due elementi possono combinarsi a dare più composti stando tra loro in rapporti facilmente esprimibili. Ossia, quando due elementi si combinano tra loro per dare due o più composti, le quantità in peso di uno che si combinano con una quantità fissa dell'altro, stanno tra loro in rapporti semplici esprimibili mediante numeri interi piccoli. Questa legge è strettamente correlata al punto 3 sopracitato della teoria atomica di Dalton, secondo cui gli atomi si combinano in rapporti diversi mantenendo la propria identità.
Procediamo con alcuni esempi:
Consideriamo i due composti metano e propino che sono costituiti da carbonio e idrogeno, ma in proporzioni differenti.
Per ottenere 100 g di propino abbiamo bisogno di 90 g di carbonio e 10 g di idrogeno. Per ottenere 100 g di metano abbiamo invece bisogno di 74,87 g di carbonio e 25,13 g di idrogeno. La composizione percentuale di questi due composti è differente.
Se volessimo produrre metano a partire da 10 g di idrogeno, quanto carbonio dovremmo utilizzare? Con una semplice proporzione otteniamo:
25,13 : 74,87 = 10 : x
x = 29,79 g di carbonio per produrre metano
Pertanto la stessa quantità di idrogeno (10 g) richiede 90 g di carbonio per produrre il propino e 29,79 g di carbonio per produrre metano. Facendo il rapporto tra le due masse (29,79/90) osserviamo che il rapporto è di 1 : 3, ossia la quantità di carbonio necessaria per produrre il propino è circa tre volte tanto la quantità di carbonio necessaria per produrre metano; a conferma di ciò, gli atomi di carbonio contenuti nella molecola di propino sono il triplo di quelli contenuti nel metano.
La stessa cosa vale per l'anidride carbonica e il monossido di carbonio. Questi due composti sono costituiti da carbonio e ossigeno ma in proporzioni diverse. Il numero degli atomi di carbonio presente nell'anidride carbonica (
(Le immagini sono tratte da Wikipedia)
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Domande da interrogazione
- Qual è il principio fondamentale della legge della conservazione della massa di Lavoisier?
- Come si definisce la legge delle proporzioni definite di Proust?
- Quali sono i punti chiave della teoria atomica di Dalton?
- Cosa implica la legge delle proporzioni multiple di Dalton?
- Come si dimostra la legge delle proporzioni multiple con l'esempio di metano e propino?
La legge afferma che in una reazione chimica la quantità di materia rimane costante, ossia la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti.
Questa legge stabilisce che quando due o più elementi formano un composto, le quantità che reagiscono sono in rapporto definito e costante, come nel caso dell'acqua, che è composta dall'88,8% di ossigeno e dall'11,2% di idrogeno.
Dalton afferma che tutti gli elementi sono costituiti da atomi, che gli atomi di un elemento sono uguali e che nelle reazioni chimiche gli atomi conservano la propria identità, unendosi in rapporti costanti.
Essa implica che due elementi possono combinarsi per formare più composti, e le quantità in peso di uno che si combinano con una quantità fissa dell'altro sono in rapporti semplici esprimibili mediante numeri interi piccoli.
Per produrre metano e propino da idrogeno, si osserva che la quantità di carbonio necessaria per il propino è circa tre volte quella necessaria per il metano, dimostrando che gli atomi di carbonio nel propino sono il triplo di quelli nel metano.
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