Comprendere la struttura atomica e le leggi chimiche fondamentali

Fondamenti della teoria atomica

Secondo la teoria atomica tutte le sostanze chimiche sono costituite da particelle minuscole chiamate atomi. I singoli atomi si combinano tra di loro per formare particelle più complesse, le molecole. Le leggi che si riferiscono alla massa delle sostanze vengono dette leggi ponderali. La legge di Lavoiser, detta anche di conservazione della massa, afferma che, quando una reazione chimica avviene in un sistema chiuso, la massa si conserva: la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti. La legge di Proust, detta anche delle proporzioni definite e costanti, afferma che in ogni composto gli elementi sono presenti in un rapporto di massa definito e costante.

Teoria atomica di Dalton

La teoria atomica di Dalton afferma che: la materia è costituita da minuscole particelle chiamate atomi; gli atomi sono indivisibili, nelle reazioni chimiche essi rimangono inalterati; tutti gli atomi di un elemento puro sono identici tra loro sia per la massa sia per le altre proprietà; gli atomi di elementi diversi hanno massa e proprietà differenti; quando gli atomi di diversi elementi si combinano per formare i composti, si formano particelle nuove e più complesse, gli atomi che le costituiscono, tuttavia, sono sempre combinati in un rapporto numerico definito.

Proporzioni multiple e particelle subatomiche

La legge di Dalton, detta anche delle proporzioni multiple, afferma che quando due elementi danno origine a più composti, le diverse masse di un elemento che si combinano con una stessa massa dell'altro elemento stanno tra loro in rapporti proporzionali espressi da numeri piccoli e interi. Gli atomi non sono indivisibili infatti sono costituiti da particelle subatomiche più semplici. Queste particelle subatomiche sono 3: protoni, neutroni ed elettroni. L'atomo possiede anche una piccola porzione centrale estremamente densa, chiamata nucleo e costituita da protoni e neutroni. Gli elettroni sono collocati intorno al nucleo e occupano la parte restante del volume dell'atomo. I protoni possiedono ciascuno un'unità di carica positiva e gli elettroni un'unità di carica negativa. Cariche elettriche concordi si respingono, quelle discordi si attraggono. La materia in natura è elettricamente neutra, cioè contiene un uguale numero di cariche positive e negative. Quindi, in un atomo neutro, il numero di elettroni deve essere uguale al numero di protoni. Tutti gli atomi di un elemento possiedono lo stesso numero di protoni, gli elementi si distinguono per tanto tra loro per il numero di protoni presenti nei loro atomi. Di conseguenza un elemento è una sostanza i cui atomi contengono tutti lo stesso numero di protoni. Ciascun atomo è perciò definito da un numero, noto come numero atomico (Z), che è pari al numero di protoni presenti nel nucleo. Gli isotopi di un elemento sono costituiti da atomi che hanno lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni. Quindi gli isotopi di un elemento si differenziano per il numero di massa, ovvero la somma del numero di protoni e di neutroni.