Introduzione alla chimica

LA CHIMICA

La chimica è lo studio della materia e delle sue trasformazioni

• 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
  • 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

• particolare classe di trasformazioni che coinvolgono gli elettroni più esterni degli atomi
• non vengono mai coinvolto il nucleo
• energia delle reazioni chimiche
• da 60 a 5·10³ KJ/mol

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 da simbolo
• 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
• 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

• Ion 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 molecole o composti 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
• quanti elementi formano la molecola

COMPOSTI ———> MOLECOLE ———> FORMULE

Acqua ———> H₂O

Ammoniaca ———> NH₃

Metano ———> CH₄