Leggi ed esperimenti fondamentali - Chimica

CHIMICA

Postulati di Dalton

• Ciascun elemento è costituito da particelle elementari molto piccole dette Atomi.
• Tutti gli atomi di un dato elemento sono identici.
• Gli atomi di elementi differenti hanno proprietà differenti.
• Le reazioni chimiche non riescono a mutare gli atomi di un elemento in quelli di un altro, nel corso delle reazioni chimiche gli atomi non si creano ne si distruggono.
• I composti traggono origine dalla combinazione di atomi di almeno 2 elementi.
• In un dato composto il numero relativo e la specie degli atomi sono costanti.

Leggi ponderali fondamentali della chimica

La massa non si distrugge ne si crea, ma si trasforma; e in una reazione chimica un reagente reagisce con un altro reagente secondo quantità ben precise e definite.

esempio:

Carbonio [1 gr] + Silicio [1 gr] → (Carburo di silicio [1.425 gr])

Carbonio [0.575 gr] Silicio [0 gr]

Carbonio [0.425 gr] + Silicio [1.5 gr] →

Carbonio [0 gr] (Carburo di Silicio [1.425 gr])

Silicio [0.500 gr]

Possiamo notare che per ogni grammo di Silicio reagisce sempre 0.425 gr. di Carbonio.

CHIMICA

Postulati di Dalton

• Ciascun elemento è costituito da particelle elementari molto piccole dette Atomi.
• Tutti gli atomi di un dato elemento sono identici.
• Gli atomi di elementi differenti hanno proprietà differenti.
• Le reazioni chimiche non riescono a mutare gli atomi di un elemento in quelli di un altro, nel corso delle reazioni chimiche gli atomi non si creano né si distruggono.
• I composti traggono origine dalla combinazione di atomi di almeno 2 elementi.
• In un dato composto il numero relativo e le specie degli atomi sono costanti.

Leggi ponderali fondamentali della chimica

La massa non si distrugge né si crea, ma si trasforma; e in una reazione chimica un reagente reagisce con un altro reagente secondo quantità ben precise e definite.

Esempio:

Carbonio [1gr] + Silicio [1gr] ->

  Carburo di silicio [1,425gr]

  Carbonio [0,575gr]

  Silicio [0gr]

Carbonio [0,425gr] + Silicio [1,5gr] ->

  Carbonio [0gr]

  Carburo di Silicio [1,425gr]

  Silicio [0,500gr]

Possiamo notare che per ogni grammo di Silicio reagisce sempre 0,425 gr di Carbonio

esempio

Se abbiamo Ferro (Fe) + Zolfo (S) ⟶ (FeS) Solfuro di ferro.

Ferro [1 gr] + Zolfo [1gr] ⟶ Solfuro di ferro [1.57 gr]Zolfo [0.43 gr]

oppure

Ferro [1.57 gr] + Zolfo [0.57 gr] ⟶ Solfuro di ferro [1.57 gr]Zolfo [0.9 gr]

Ovvero, per ogni grammo di ferro reagiscono 0.57 grammi di Zolfo.

Legge delle proporzioni definite [Legge di Proust]

Due elementi si combinano tra loro secondo un rapporto in massa definito e costante

Legge delle proporzioni multiple

Quando due elementi si combinano in rapporti diversi per formare più composti differenti, la massa di unelemento si combina masse dell'altro elemento che si trovano tra loro in un rapporto semplice e intero.

Particelle Subatomiche

Numerosi esperimenti condotti fino alla fine del XIX secolo hanno evidenziato che gli atomi sono costituiti da particelle più piccole chiamate subatomiche:

• protoni
• neutroni
• elettroni

Gli esperimenti si incentrarono particolarmente sull'utilizzo di un tubo, chiamato tubo catodico. All'interno del quale era possibile imitare una certa quantità di gas in presenza di un campo elettrico (polo negativo catodo; polo positivo anodo e una pompa in grado di creare un vuoto all'interno del tubo stesso.

All'aumentare del grado di vuoto, [Aumento RARREFAZIONE GAS] cominciava a crearsi una certa luminescenza che si affievoliva con l’aumentare del vuoto.

Spiegazione del fenomeno:

Il gas presente all'interno è costituito da particelle che a causa del movimento/agitazione termica subiscono degli urti reciproci generando energia.

Il campo elettrico fornisce energia alle particelle che però quando il gas all'interno del tubo non è rarefatto, non hanno sufficiente libero cammino medio per ionizzare altre particelle. Mentre quando il gas è rarefatto (quindi aumenta il vuoto nel tubo), aumenta il libero cammino medio delle particelle cariche e dunque la loro energia cinetica, le particelle così hanno la possibilità di ionizzare anche altre particelle le quali a loro volta ionizzeranno ancora altre particelle dando vita ad un processo a catena.

Quindi il campo elettrico dà energia alle particelle e quest'ultime danno indietro tale energia, quando si riuniscono con le particelle cariche positivamente, sotto forma di luminescenza ovvero come radiazioni luminose.

Ma, se continua ad aumentare il vuoto e quindi la rarefazione del gas, e aumenta perciò il libero cammino medio, esse non si urtano più e non si produce più il fenomeno di luminescenza.

Libero cammino medio: Il percorso d una particella

compiuto tra l'urto con un'altra particella e l'urto con

un'altra ancora.

Esperimenti per determinare gli elettroni:

1) obiettivo: dimostrare come le particelle abbiano una natura

corpuscolare

svolgimento: Venne usato un tubo catodico con l'uno zero

un polo negativo (catodo) e uno positivo (anodo): attraverso

un collimatore (le particelle vengono collimiate vicino al

catodo. Queste vengono attratte dall'anodo e nel percorso

dal catodo all'anodo viene interposto un mulinello che esse

devono necessariamente urtare

Evidenza: Urnto il mulinello e muovendolo percependo cosi anche

un po' lavoro, viene dimostrato che le particelle hanno natura

corpuscolare

2) obiettivo: dimostrare la natura e;/etrica delta particella

svolgimento: Stesso apparecchio dell'esperimento precedente mia

al posto del mulinello viene posto un campo elettrico

orizzontale o pioni creato da due elettrodi, in apposi

zione l'uno dall'altro [umi] e uno posit che inversiona

con la carica elettrica che lo attraversa in mode di

deviale, allo stesso modo di come verrebbe derivla una

particelle negativa.

Evidenza: Tle particelle hanno una carica elettrica negativa

Esperimento di Thomson

Thomson, 1857 - 1940

Esperimento dal 1897 al 1899

Usò un tubo sottovuoto per determinare il rapporto tra la carica e la massa dell'elettrone

^q⁄_m = ^2tanα⁄_ℓ = ^E⁄_H²

Esperimento di Millikan

Attraverso il quale riuscì a determinare la carica q dell'elettrone

Due piastre [una negativa una positiva]

un campo elettrico tra le 2 piastre

un gas rarefatto

Il campo elettrico determinava la presenza delle cariche elettriche, in pari quella negative. Veniva poi nebulizzato dell'olio formante le goccioline che passavano tramite un foro nelle piastra positive.

Queste goccioline andavano a catturare le cariche elettriche negative. Attraverso un microscopio Millikan riuscì a porre in sospensione queste particelle e tramite l'equilibrio delle forze gravitazionale e le forze del campo elettrico in opposizione tra loro. Ovvero resp. mg e qE, determinò la carica elettrica dell'elettrone.

carica dell’elettrone= -1.6 x 10^-19 C [quel meno indica che è una carica negativa]

massa dell’elettrone = 9.1 x 10^-31 C [trovate con la formula di Thomson]

• dove:
• ● = goccioline d’olio
• E = campo elettrico
• m = messa della gocciolina
• g = gravità
• q = carica della gocciolina

Esperimento per determinare i Protoni

Esperimento di Goldstein [1850-1930] nel 1917

• con un tubo catodico con un catodo modificato su cui venivano realizzati dei fori che permettevano il passaggio alla cariche positive che, dotate della giusta energia urtavano la pare terminata del tubo dove era presente uno schermo fluorescente al solfuro di zinco che veniva reso luminescente delle collusione di quest'ultimi.

massa del protone = 1.67 x 10^-27 Kg [1836 volte l'elettrone]

carica del protone = +1.6 x 10^-19 C

Spettrometro di Massa

Obiettivo: determinare la massa del protone

Composto da:

1. Una parte iniziale: dove si introduce il gas, una pompa che lo rende perfetto, inseriti due elettrodi che generano un campo elettrico, in grado di accelerare particelle elettriche
2. seconda parte, collimatore, che collimano le particelle, e permette il passetto delle particelle attraverso una zona dove è presente un campo elettrico e un campo magnetico
3. Quest'ultimi vengono aggiustati in tal modo da permettere che il cammino delle particelle sia lineare, ovvero che la forza magnetica e quella elettrica si equivalgono o contrapongono.
4. terza parte, zona dove è presente solo un campo magnetico, quindi particelle soggette solo alle forze di Lorentz che le porte ad avere una traiettoria circolare.

Il raggio di tale traiettoria è una funzione legata alla massa, tanto migliore è la massa, tanto migliore è il raggio di curvatura

_{r = ^{m * E} / 9H1H2}

dove H₁H₂ sono due campi magnetici.