Chimica generale e analitica completo

ATOMI, MOLECOLE E IONI

Gli atomi sono composti da elettroni, protoni e neutroni. La parola atomo deriva dal greco e significa indivisibile.

Le molecole sono entità elettricamente neutre composte da due o più atomi uniti da un legame covalente.

Gli ioni sono specie con cariche opposte presenti in tutti i composti ionici.

GLI ATOMI E LA TEORIA ATOMICA

Nel 1808, uno scienziato e docente inglese, John Dalton, sviluppò il modello atomico della materia che è alla base della chimica moderna. Tre dei principali postulati della teoria atomica sono:

1. Un elemento è composto da particelle minuscole chiamate atomi. Tutti gli atomi di un dato elemento mostrano le stesse proprietà chimiche. Atomi di elementi differenti mostrano proprietà differenti.
2. In una normale reazione chimica, nessun atomo di nessun elemento scompare o si trasforma in un atomo di un altro elemento.
3. I composti si formano per combinazione di atomi di due o più elementi.

Sulla base della teoria di Dalton, l'atomo può essere definito come la più piccola particella di un elemento. Grazie a questa teoria atomica si spiegarono tre leggi fondamentali della chimica:

• La legge della conservazione della massa (LAVOISIER): nelle trasformazioni chimiche la massa delle sostanze che si formano (prodotti) è uguale alla massa delle sostanze che reagiscono (reagenti);
• La legge delle proporzioni definite (PROUST): un composto contiene sempre gli stessi elementi nelle stesse proporzioni di massa;
• La legge delle proporzioni multiple (DALTON): nei composti formati da due o più elementi, gli atomi di tali elementi si combinano secondo rapporti numerici semplici.

I COMPONENTI DELL'ATOMO

Gli scienziati si chiesero se gli atomi, così piccoli, potessero essere frammentati in particelle ancora più piccole. In particolare, Thomson dimostrò l'esistenza degli elettroni, Rutherford quella del nucleo.

angoli acuti. Rutherford dimostrò che questa deviazione era dovuta a un piccolo nucleo caricopositivamente al centro dell'atomo d'oro. In particolare, il nucleo è costituito da due tipi di particelle:

• Il protone, che ha la massa quasi uguale all'atomo di idrogeno, ha carica positiva;
• Il neutrone è una particella senza carica con una massa appena maggiore di quella del protone.

IL NUMERO ATOMICO

Tutti gli atomi di un determinato elemento hanno lo stesso numero di protoni nel nucleo che viene detto numero atomico e ha il simbolo Z. In un atomo neutro, il numero dei protoni è uguale al numero di elettroni.

NUMERO DI MASSA

Il numero di massa si trova sommando il numero dei protoni e quello dei neutroni e viene indicato con il simbolo A.

ISOTOPI

Tutti gli atomi di un dato elemento possono avere diverso numero di massa perché il numero di protoni è costante, quello dei neutroni no. Ad esempio l'idrogeno più comune non ha neutroni.

nel nucleo, però altri due tipi di esso, il deuterio e il trizio, contengono rispettivamente uno e due neutroni. Gli atomi che contengono lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni vengono detti isotopi. Ad esempio l'uranio 235 (U-235) ha 143 neutroni mentre l'uranio 238 (U-238) ha 146 neutroni.

STABILITÀ NUCLEARE E RADIOATTIVITÀ

Esistono 8 isotopi conosciuti del carbonio. Due di questi sono stabili, cioè non si decompongono nel tempo. Al contrario, i 3 più leggeri e i 3 più pesanti sono instabili e con il passare del tempo decompongono in altri nuclei. La stabilità di un nucleo dipende dal suo rapporto neutroni/protoni. Gli isotopi che cadono fuori dalla fascia di stabilità perché hanno pochi neutroni o protoni sono radioattivi.

LA TAVOLA PERIODICA

La tavola periodica è una disposizione di elementi, ordinati secondo il numero atomico crescente. Dmitri Mendeleev nel 1869 propose una primitiva versione

dell'attuale tavola periodica.

PERIODI E GRUPPI: Le righe orizzontali nella tavola sono dette periodi, quelle verticali sono dette gruppi.

Gli elementi che fanno parte dei gruppi 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 e 18 sono detti elementi dei gruppi principali, o rappresentativi.

Gli elementi che fanno parte dei gruppi dal 3 al 12 sono detti elementi di transizione.

I metalli dei gruppi 13, 14 e 15 sono detti metalli di post-transizione.

Gli elementi del gruppo 1 sono chiamati metalli alcalini;

Quelli del gruppo 2 sono metalli alcalino-terrosi;

Quelli del gruppo 17 sono gli alogeni;

Quelli del gruppo 18 sono i gas nobili.

Elementi appartenenti ad uno stesso gruppo mostrano proprietà chimiche simili.

METALLI E NON METALLI: 80 elementi della tavola periodica hanno le proprietà dei metalli; in particolare possiedono un'alta conducibilità elettrica.

Vi sono però alcuni elementi che è difficile classificare esclusivamente come metalli o non metalli in quanto hanno

Le proprietà dei metallodi sono intermedie. In particolare, la loro conducibilità elettrica è a metà strada tra quella dei metalli e quella dei non metalli. Questi 6 elementi (Boro, Silicio, Germanio, Arsenico, Antimonio e Tellurio) sono definiti metalloidi.

MOLECOLE E IONI

Gli atomi isolati si trovano raramente in natura; solo i gas nobili constano di singoli atomi non reattivi.

Gli atomi tendono a combinarsi reciprocamente in modo tale da formare unità strutturali più complesse. Due di tali unità sono le molecole e gli ioni.

MOLECOLE: Due o più atomi possono combinarsi reciprocamente per formare una molecola senza carica. Nelle molecole gli atomi sono uniti tra di loro da grandi forze chiamate legami covalenti che consistono in coppie condivise di elettroni.

Molto spesso le molecole vengono rappresentate da forme molecolari in cui il numero di atomi di ciascun elemento è indicato da un pedice scritto dopo il simbolo dell'elemento.

Gli elementi,

• I cationi monoatomici prendono il nome dai metalli dai quali derivano. Certi metalli, in particolare quelli delle serie di transizione, formano più di un tipo di catione. Ad esempio il ferro che forma sia Fe²⁺ che Fe³⁺. Per distinguere tra questi cationi la carica deve essere indicata nel nome mettendola in numeri romani tra parentesi dopo il nome del metallo: Fe²⁺ = ferro (II), Fe³⁺ = ferro (III);
• Gli anioni monoatomici sono denominati aggiungendo il suffisso -uro alla radice del nome del non metallo dal quale derivano: N^3- = nitruro;
• Ioni poliatomici: quando un non metallo

Forma due ossianioni, il suffisso -ato viene usato per gli anioni con il numero più alto di atomi di ossigeno mentre il suffisso -ito per quelli con il numero più basso di atomi di ossigeno; quando un non metallo forma più di due ossianioni, vengono utilizzati i prefissi per- (più alto numero di atomi di ossigeno) e ipo- (numero più basso di atomi di ossigeno).

Composti ionici: Il nome di un composto ionico consiste di due termini: il primo indica l'anione, il secondo il catione, separati da "di": SnCl = cloruro di stagno (II)

Composti molecolari binari: Quando due non metalli si combinano tra di loro, il prodotto è molto spesso un composto molecolare binario. Il primo termine è formato da: prefisso greco, radice del nome del secondo elemento e suffisso -uro o -ido nel caso degli ossidi. Il secondo termine indica il nome dell'elemento che compare per primo nella formula; un prefisso greco viene usato per indicare il

1. N O = pentossido di diazoto
2. 2 5NO = biossido di azoto
3. 2N O = ossido di diazoto

Gli acidi: Alcuni composti molecolari binari contengono atomi di H che si dissociano in acqua formando ioni H+ e vengono detti acidi. La maggior parte degli acidi contiene ossigeno in aggiunta agli atomi di idrogeno, per cui vengono detti ossiacidi. I nomi di essi sono facilmente ricavabili da quelli dei corrispondenti ossianioni. Il suffisso -ato dell'anione è rimpiazzato da -ico nell'acido. Analogamente, il suffisso -ito è rimpiazzato da -oso. I prefissi per- e ipo-, se presenti nel nome degli anioni, non si modificano.

MOLECOLE BIATOMICHE: Una molecola biatomica è una molecola formata da due atomi; esse costituiscono pertanto le pi&ugr;