Introduzione alla chimica

La chimica

La chimica è lo studio della materia e delle sue trasformazioni.

Oggetto di studio

Oggetto di studio: atomi.

• In natura esistono più di 110 atomi.
• Ogni atomo costituisce un elemento chimico.
• Gli atomi e i rispettivi elementi vengono catalogati nella tavola periodica in base a certi parametri.

Atomo

• Protoni: mp = 1,6726 · 10^-27 kg; carica positiva.
• Neutroni: mn = mp; carica neutra.
• Elettroni: me = 9,1084 · 10^-31 kg; carica negativa.

Allo stato naturale gli atomi sono elettricamente in equilibrio.

La massa di un atomo, essendo gli elettroni molto più piccoli dei protoni, si approssima alla massa dei protoni.

Dimensioni

• Da (diametro) ≈ ordine di 10^-10 m (Å = angstrom).
• Dn (nucleo) ≈ 10^-15 m.

La maggior parte del volume occupato da un atomo è

La chimica

La chimica è studio della materia e delle sue trasformazioni.

Oggetto di studio

Oggetto di studio: atomi.

• In natura esistono più di 110 atomi.
• Ogni atomo costituisce un elemento chimico.
• Gli atomi e i rispettivi elementi vengono catalogati nella tavola periodica in base a certi parametri.

Atomo

• Protoni: mp = 1,6726 · 10^-27 kg; carica positiva.
• Neutroni: mn = mp; carica neutra.
• Elettroni: me = 8,1084 · 10^-31 kg; carica negativa.

Allo stato naturale gli atomi sono elettricamente in equilibrio.

La massa di un atomo, essendo gli elettroni molto più piccoli dei protoni, si approssima alla massa dei protoni.

Dimensioni

• Da (diametro) ≈ ordine di 10^-10 m (Å = angstrom).
• Dn (nucleo) ≈ 10^-15 m.

La maggior parte del volume occupato da un atomo è vuoto (De/Dn = 10⁵).

Reazioni chimiche

Reazioni chimiche: particolare classe di trasformazioni che coinvolgono gli elettroni più esterni degli atomi; non viene mai coinvolto il nucleo.

Energia delle reazioni chimiche da 60 a 5·10³ KJ/mol.

Reazioni nucleari

Reazioni nucleari: coinvolgono il nucleo.

Energia da 8·10⁷ a 5·10¹³ KJ/mol.

Simbologie degli atomi

Z = numero atomico = numero di protoni.

Ogni atomo ha un numero atomico Z tipico.

Nella tavola periodica troviamo anche altri valori e ogni atomo viene individuato da simboli: gruppi di 1 o 2 lettere derivano spesso dal nome latino o greco che richiama l’elemento, in generale _A^X.

Con

• X = nome dell’elemento.
• A = numero di massa (protoni + neutroni).
• Z = numero atomico.

Nucleoni

Esempi

• ¹²C ₆: 6 protoni; 12 - 6 = 6 neutroni.
• ⁵⁶Fe₂₆: 26 protoni; 56 - 26 = 30 neutroni.

Nuclide

50 stati stabili.

81 specchia la composizione del nucleo.

Isotopi

Isotopi: atomi con lo stesso numero atomico ma numero di massa diverso.

Esempi

• 6 neutroni.
• 7 neutroni.
• 8 neutroni.

Dal punto di vista fisico gli isotopi sono diversi nonostante la base sia lo stesso atomo.

Essendo gli atomi elettricamente equilibrati in natura il numero atomico indica anche il numero di elettroni.

Se dovesse avvenire uno scambio tra due elettroni si creano due ioni, uno positivo ed uno negativo.

Esempio

Na ➔ Na⁺ Z=11 ➔ Z=11 ma gli elettroni sono 10.

Ioni positivi = cationi, ioni negativi = anioni.

Dal punto di vista chimico si tratta sempre dello stesso atomo.

Riepilogando la terminologia

Elementi ➔ Atomi ➔ Simboli.

• Idrogeno ➔ H.
• Sodio ➔ Na.
• Azoto ➔ N.

Composti e molecole

Gli atomi, in qualche modo, si legano tra di loro formando composti e molecole diversi dagli atomi originari.

Esempio

• Idrogeno H.
• Ossigeno O.
• Molecola d'acqua = H₂O unità fondamentale del composto "acqua".

Le formule chimiche sono convenzioni che ci indicano quali elementi formano il composto e quanti elementi formano la molecola.

Composti ———> Molecole ———> Formule.

• Acqua ———> H₂O.
• Ammoniaca ———> NH₃.
• Metano ———> CH₄.