Struttura della materia e teoria atomica

La chimica

La chimica può essere definita la scienza che studia le proprietà, la composizione e la struttura della materia, in relazione alle sostanze di cui questa è costituita, alle trasformazioni alle quali queste sono soggette e agli effetti energetici che ne seguono. 1

La materia è tutto ciò che possiede massa e occupa spazio 2

Secondo la teoria atomica la materia è costituita da piccole particelle dette atomi i quali, eventualmente combinati tra di loro, costituiscono le sostanze di cui la materia stessa è costituita. Si conoscono più di cento specie di atomi. 3

Elemento

Porzione omogenea di materia costituita dagli stessi atomi.

Composto

Porzione omogenea di materia costituita da atomi diversi.

Individui chimici

Elementi e composti. 4

Fase

Porzione omogenea di materia limitata da superfici di separazione ben definite 5

Miscela

Insieme di più individui chimici

• Omogenea: l'insieme degli individui chimici costituiscono un'unica fase.
• Eterogenea: l'insieme degli individui chimici costituiscono fasi diverse. 6

I gas sono sempre miscibili fra di loro; quindi costituiscono solo miscele omogenee.

I liquidi possono essere miscibili o no. Nel primo caso costituiscono una soluzione cioè una miscela omogenea di due o più individui chimici di cui uno (di solito il più abbondante) è chiamato solvente.

I solidi sono immiscibili fra di loro. 7

• Le molecole di una sostanza allo stato solido hanno un'energia di legame molto elevata.
• Nello stato liquido i legami risultano più deboli.
• Nello stato aeriforme non ci sono più legami tra le molecole che si muovono liberamente.

Fusione e solidificazione

• Il passaggio dallo stato solido allo stato liquido si chiama fusione.
• Avviene a temperatura costante: temperatura di fusione.
• Il passaggio dallo stato liquido a quello solido si chiama solidificazione.
• Avviene alla stessa temperatura a cui avviene la fusione.
• La temperatura a cui avvengono i passaggi di stato rimane costante fin quando tutta la sostanza non ha cambiato stato di aggregazione.
• Il calore che viene fornito o sottratto serve a indebolire o rafforzare i legami tra le molecole.
• E si chiama calore latente.

Evaporazione ed ebollizione

• L'evaporazione è il passaggio dallo stato liquido a quello aeriforme che avviene a qualunque temperatura e riguarda solo gli strati superficiali del liquido.
• L'ebollizione invece avviene tumultuosamente all'interno del liquido ed ad un ben determinato valore di temperatura: la temperatura di ebollizione.

Pressione e passaggi di stato

• Tutti i passaggi di stato dipendono dalla pressione esterna.
• Ad esempio nel caso della fusione del ghiaccio, un aumento della pressione esterna favorisce il passaggio di stato.
• Nel caso dell'ebollizione sappiamo che essa avviene quando la pressione interna al liquido (tensione del vapore saturo) eguaglia la pressione esterna.
• Se la pressione esterna diminuisce diminuisce anche la temperatura di ebollizione e viceversa.

Tensione di vapore saturo

• Il vapore si dice saturo quando è in equilibrio con il proprio liquido, cioè quando il numero di particelle che passano dal liquido al vapore è in media uguale a quello di quelle che passano dal vapore al liquido.

I composti chimici si classificano in

Molecolari o ionici 17

Molecola

Raggruppamento di atomi legati fra di loro, in modo definito, distinto ed elettricamente neutro. 18

Molecola

La molecola è un raggruppamento discreto di atomi legati stabilmente tra loro a formare unità poliatomiche. 19

Ione

Lo ione è un atomo o un raggruppamento di atomi elettricamente carico positivamente o negativamente 20

Teoria atomica: cenni storici

Legge di Lavoisier o della conservazione della massa.

Legge di Proust o delle proporzioni definite.

Legge di Dalton o delle proporzioni multiple.

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Legge di Lavoisier o della conservazione della massa

(fine ‘700)

Nel corso di una reazione chimica la massa totale del sistema sottoposto a reazione non cambia.