Co

rso

di

chim

ica

gen

eral

e

Do

cen

te:

Pro

f. B

runo

LO

NG

AT

O

Dip

arti

men

to d

i S

cien

ze C

him

ich

e

bru

no.l

ongat

o@

unip

d.i

t

Tel

efono 0

49-8

275197

Tes

to c

on

sig

liat

o

Pet

er A

tkin

sL

ore

tta

Jones

Pri

nci

pi

di

chim

ica

Pri

nci

pi

di

chim

ica

Zan

ich

elli

,II

ediz

ion

e it

., 2

005

(82

,5 €

)

PIC

CIN

65 €

51 €

48 €

Cla

ssif

ica

zio

ne

del

la m

ate

ria

Fig

ura

1-7

S

che

ma d

i cla

ssific

azio

ne d

ella

mate

ria.

Co

n t

rasf

orm

azi

on

i fi

sich

eè

po

ssib

ile

ott

ener

e so

stan

ze p

ure

dal

le m

isce

le

Co

n t

rasf

orm

azi

on

i ch

imic

he

èp

oss

ibil

e o

tten

ere

sost

anze

ele

men

tari

dai

co

mp

ost

i

Fig

ura

1-3

Tra

sfo

rma

zio

ni fisic

he

che a

vve

ng

ono

tra

i t

re s

tati d

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mate

ria

.

Ese

mp

i d

i tr

asf

orm

azi

on

i fi

sich

e: i

cam

bia

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ti d

i st

ato

Le

trasf

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on

i in

dic

ate

in

ross

o a

vven

gon

o c

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ces

sion

e d

i ca

lore

(es

ote

rmic

he)

;

qu

elle

in

blu

avven

gon

o c

on

ass

orb

imen

to d

i ca

lore

(en

dote

rmic

he)

Ese

mp

io d

i tr

asf

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azi

on

e ch

imic

a:

l’el

ettr

oli

si

del

l’a

cqu

a

Dec

om

posi

zione

chim

ica

del

l’ac

qua

med

iante

ener

gia

ele

ttri

ca

•U

na

sost

an

zaè

un

ti

po

p

arti

cola

re

di

mat

eria

ch

e non

pu

ò

esse

re

ult

erio

rmen

te

dec

om

post

a o

pu

rifi

cata

con

met

od

i fi

sici

•O

gn

i so

stan

za p

oss

ied

e p

rop

riet

àca

ratt

eris

tich

e sp

ecif

ich

e ch

e so

no

div

erse

dal

l’in

siem

e d

elle

pro

pri

età

di

og

ni

altr

a so

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za

•C

om

po

sto:

èq

uel

la

sost

anza

ch

e,

med

ian

te

met

od

i ch

imic

i, p

uò

ess

ere

dec

om

po

sta

in s

ost

anze

p

iùse

mp

lici

•Ele

men

to:

èu

na

sost

anza

ch

e n

on

pu

ò

esse

re

dec

om

po

sta

in s

ost

anze

più

sem

pli

ci m

edia

nte

del

le

tras

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azio

ni

chim

ich

e

Ese

mp

i d

i so

sta

nze

ele

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tari

Iod

ioB

rom

oC

loro

Ese

mp

i di

sost

anze

ele

men

tari

In s

enso

ora

rio:

bro

mo,

mer

curi

o,

iodio

, ca

dm

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sforo

ross

o,

ram

e

La

pri

ma

tavo

la p

erio

dic

a: M

end

elee

v (

187

2)

Cla

ssif

icaz

ion

e deg

li e

lem

enti

•M

etal

li:

con

du

con

o l

’ele

ttri

cità

, so

no

mal

leab

ili

e d

utt

ili.

•N

on

met

alli

: non

con

du

con

o l

’ele

ttri

cità

e

non

son

o m

alle

abil

i, n

éd

utt

ili.

•M

etal

loid

i: h

anno a

spet

to e

alc

un

e pro

pri

età

dei

met

alli

, m

a ch

imic

amen

te s

i co

mp

ort

ano

com

e i

no

n m

etal

li.

I m

etal

li

alca

lini

reag

isco

no

con

l’ac

qua

pro

duce

ndo

idro

gen

o

e

calo

re

Gli

alo

gen

i so

no c

olo

rati

I m

etal

li

sono

dutt

ili

e

mal

leab

ili.

U

na

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ina

d’o

ro

si

lasc

ia

attr

aver

sare

dal

la l

uce

.

Ele

men

ti e

ssen

zia

li, to

ssic

i e

di

inte

ress

e fa

rma

colo

gic

o

Leg

gi

fondam

enta

li d

ella

chim

ica

La

vo

isie

r(1

789

): l

egg

e d

i co

nse

rvaz

ion

e d

ella

mas

sa

“nel

cors

o d

i un

a tr

asfo

rmaz

ion

e ch

imic

a n

on

si

può

cre

are

ne’

dis

tru

gg

ere

mat

eria

”

Gli

ato

mi

man

ten

gon

o l

a l

oro

in

teg

rità

Pro

ust

(17

99):

leg

ge

del

le p

roporz

ioni

def

init

e

“Nel

la f

orm

azio

ne

di

un c

om

post

o i

div

ersi

ele

men

ti s

i co

mb

inan

o t

ra l

oro

nel

lo s

tess

o r

apport

o d

i m

assa

”

mag

nes

io +

oss

igen

o =

oss

ido

di

mag

nes

io

12 g

+

8

g

=

2

0 g

60 g

+

4

0 g

=

1

00

g

I ra

pport

i d

i co

mb

inaz

ion

e m

agn

esio

/oss

igen

o n

ei d

ue

casi

è1

,5

Se

si a

ssu

me

che

nel

l’o

ssid

o d

i m

agn

esio

il

rap

port

o f

ra g

li a

tom

i si

a 1

:1

si d

edu

ce c

he

la m

assa

del

l’at

om

o d

i m

agn

esio

è1,5

vo

lte

qu

ella

del

l’at

om

o d

i

oss

igen

o

1:5

52.8

61.0

Pen

taoss

ido d

i

dia

zoto

(N

2O

5)

1:4

42.2

91.0

Dio

ssid

o d

i azo

to

(NO

2)

1:3

31,7

11,0

Tri

oss

ido d

i dia

zoto

(N2O

3)

1:2

21,1

41,0

Mon

oss

ido

di

azo

to (

NO

)

1:1

10,5

71

1,0

Mon

ooss

ido

di

dia

zoto

(N

2O

)

Rap

port

o d

i n

um

eri

inte

ri

Rap

port

o

m/0

,571

g d

i oss

igen

o

com

bin

ato

g d

i azo

to c

om

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ato

Com

post

o

Da

lton

(1803

): l

egg

e d

elle

pro

porz

ioni

mu

ltip

le

“Quan

do d

ue

ele

men

ti s

i co

mbin

ano c

on l

a poss

ibil

ità

di

form

are

più

di

un

com

post

o,

le m

asse

con c

ui

un e

lem

ento

si

com

bin

a co

n u

na

dat

a m

assa

del

l’al

tro e

lem

ento

stan

no t

ra l

oro

nel

rap

port

o d

i num

eri

inte

ri e

pic

coli

”

Ogni

atom

o h

a una

mas

sa b

en d

efin

ita

e co

stan

te

La t

eori

a a

tom

ica d

i D

alt

on

(1808)

•U

n

elem

ento

èfo

rmat

o

da

par

tice

lle

mo

lto

p

icco

le

e

ind

ivis

ibil

i ch

iam

ate

ato

mi.

•T

utt

i g

li a

tom

i d

i u

no

sp

ecif

ico

ele

men

to h

anno

pro

pri

età

iden

tich

e, c

he

son

o d

iffe

ren

ti d

a q

uel

le d

i al

tri

elem

enti

.

•G

li a

tom

i no

n p

oss

ono

ess

ere

crea

ti,

dis

trutt

i o

tra

sform

ati

neg

li a

tom

i d

i u

n a

ltro

ele

men

to.

•I

com

po

sti

si f

orm

ano

qu

ando

gli

ato

mi

di

elem

enti

div

ersi

si c

om

bin

ano

fra

lo

ro s

econd

o r

app

ort

i ch

e d

anno

nu

mer

i

pic

coli

ed i

nte

ri.

•N

ello

st

esso

co

mp

ost

o g

li at

om

i e

i lo

ro ra

pport

i re

lati

vi

son

o s

empre

gli

ste

ssi

Leg

ge

di

Ga

y-L

uss

ac

sui

vo

lum

i d

ei g

as

rea

gen

ti (

180

8)

Qu

ando

du

e g

as s

i co

mb

inan

o,

i lo

ro v

olu

mi

stan

no

tra

loro

in

rap

port

o

sem

pli

ce e

, se

il

pro

do

tto

di

reaz

ion

e è

gas

soso

, an

che

il s

uo

volu

me

sta

in

rap

port

i se

mp

lici

con

i v

olu

mi

dei

gas

rea

gen

ti (

mis

ura

ti a

tem

per

atu

ra e

pre

ssio

ne

cost

an

ti)

Es.

1 v

olu

me

di

amm

onia

ca (

NH

3)

reag

isce

esa

ttam

ente

con 1

volu

me

di

cloru

ro d

i

idro

gen

o (

HC

l) p

er f

orm

are

un s

oli

do b

ianco

(cl

oru

ro d

i am

monio

, N

H4C

l)

Volu

mi

ugual

i di

gas

div

ersi

(m

isura

ti n

elle

ste

sse

condiz

ioni

di

T e

P)

conte

ngono l

o

stes

so n

um

ero d

i p

art

icel

le

Una

“ par

tice

lla”

di

amm

onia

ca r

eagis

ce e

satt

amen

te c

on u

na

“par

tice

lla”

di

cloru

ro d

i

idro

gen

o.

Ques

te p

arti

cell

e (l

e m

ole

cole

) so

no l

a più

pic

cola

par

te d

el c

om

post

o a

mm

onia

ca e

del

com

post

o c

loru

ro d

i id

rogen

o.

NH

3(g

) +

H

Cl

(g)

→N

H4C

l(s)

Leg

ge

di

Am

edeo

Av

oga

dro

(1811)

Quan

do l

e so

stan

ze g

asso

se r

eagen

ti s

ono s

ost

anze

ele

menta

ri, se

le

“par

tice

lle”

sono

atom

i, l

a pre

ceden

te l

egge

non v

ale:

idro

gen

o +

clo

ro

→cl

oru

ro d

i id

rogen

o

1 v

ol

1 v

ol

2 v

ol

1 v

olu

me

di

idro

gen

o (

nat

om

i) e

1 v

olu

me

di

cloro

(n

atom

i) n

on p

oss

ono i

nfa

tti

pro

durr

e 2 v

olu

mi

di

cloru

ro d

i id

rogen

o (

2n

par

tice

lle)

: gli

ato

mi

di

idro

gen

o e

gli

atom

i di

cloro

dovre

bber

o d

ivid

ersi

a m

età,

in c

ontr

addiz

ione

con l

’idea

di

ato

mo

!!

Av

oga

dro

fu

il

pri

mo

a i

po

tizz

are

ch

e il

clo

ro e

l’i

dro

gen

o e

lem

enta

ri f

oss

ero

co

stit

uti

da

pa

rtic

elle

ch

e p

ote

va

no

ess

ere

scis

se e

ch

iam

ò t

ali

pa

rtic

elle

mo

leco

le

H2

+

Cl 2

→ →→→2

HC

l

(1 v

ol)

(1 v

ol)

(2

vo

l)

Av

og

adro

co

ncl

use

ch

e le

par

tice

lle

del

la m

ater

ia a

llo

sta

to g

asso

so s

on

od

i n

orm

a

cost

itu

ite

da

rag

gru

pp

amen

ti d

i at

om

i le

gat

i st

abil

men

te t

ra l

oro

a f

orm

are

mo

leco

le

Ato

mo

:la

più

pic

cola

par

tice

lla

di

un

ele

men

to c

he

man

tien

e l’

iden

tità

chim

ica

attr

aver

so

tutt

i i

cam

bia

men

ti c

him

ici

e fi

sici

.

Mo

leco

la:

la p

arte

più

pic

cola

di

un

ele

men

to o

di

un

com

po

sto

ch

e p

uò

esi

ster

e li

ber

a e

stab

ile

in n

atu

ra.

Model

li d

i at

om

i e

mole

cole

No

men

cla

tura

att

ua

le:O

2 (

dio

ssig

eno

), H

2(d

iid

rog

eno

)…

Mo

del

li i

n s

cala

appro

ssim

ativ

a d

elle

mo

leco

le b

iato

mic

he

di

alcu

ni

elem

enti

(m

odel

li “

spac

e fi

llin

g”)

La

form

ula

ch

imic

ad

i un

a so

stan

za

des

criv

e la

su

a co

mpo

sizi

on

e

chim

ica,

ess

a ri

port

a si

a g

li e

lem

enti

pre

sen

ti,

sia

i ra

pp

ort

i tr

a g

li a

tom

i

deg

li e

lem

enti

.

H2S

O4

MgC

O3

La

form

ula

di

un s

ing

olo

ato

mo

co

inci

de

con

il

sim

bolo

del

l’el

emen

to.

Ato

mi

del

lo

stes

so

elem

ento

si

p

oss

on

o

ass

oci

are

in

m

od

o

div

erso

form

an

do

so

sta

nze

av

enti

p

rop

riet

àfi

sich

e m

olt

o

div

erse

(f

orm

e

all

otr

op

ich

e o

all

otr

op

i)

Ad e

sem

pio

la

gra

fite

(so

lido n

ero,

tener

o,

che

conduce

la

corr

ente

) e

il d

iam

an

te

(soli

do d

uri

ssim

o,

inco

lore

, ch

e non c

onduce

la

corr

ente

) so

no s

ost

anze

form

ate

da

atom

i di

carb

onio

L’o

ssig

eno (

O2;

Punto

di

eb.

–183 °

C)

e l’

ozo

no (

O3;

p.

eb.

–112 °

C)

sono u

n a

ltro

esem

pio

di

allo

tropi

Le

mole

cole

di

fosf

oro

(P

4)

e d

i zo

lfo (

S8)

Model

lo d

ella

mole

cola

di

fosf

oro

(P4)

pre

sente

nel

fosf

oro

bia

nco

Model

lo d

ella

mole

cola

di

zolf

o (

S8)

pre

sente

nel

lo z

olf

o r

om

bic

o.

Str

utt

ura

ato

mic

a

Le

rice

rche

di

Far

aday

sull

’eff

etto

del

la c

orr

ente

ele

ttri

ca n

elle

solu

zioni

acquose

port

arono a

ll’i

dea

del

l’es

iste

nza

di

un c

orp

usc

olo

dota

to d

i ca

rica

ele

ttri

ca a

l qual

e fu

dat

o i

l nom

e di

elet

tron

e(1

874, S

toney

). L

a pro

va

sper

imen

tale

fu o

tten

uta

dal

fis

ico

J.J.

Thom

son c

on i

suoi

studi

sui

raggi

cato

dic

i (1

897)

Appli

cando u

na

dif

fere

nza

di

pote

nzi

ale

del

l’ord

ine

di

10000 V

tra

due

elet

trodi

inse

riti

in u

n t

ubo c

hiu

so c

onte

nen

te u

n g

as a

bas

sa p

ress

ione

10

-5at

m,

si o

sser

vav

ano

dei

rag

gi

cost

ituit

i da

cari

che

posi

tive

e neg

ativ

e in

movim

ento

entr

o i

l tu

bo:

il f

asci

o è

rivel

ato d

a uno s

cher

mo f

luore

scen

te (

ZnS

èun c

om

post

o c

he

emet

te l

uce

quan

do

vie

ne

colp

ito d

a par

tice

lle

ad a

lta

ener

gia

).

I ra

ggi

cato

dic

i han

no c

aric

a

neg

ativ

a co

me

dim

ost

rato

dal

la

def

less

ione

che

subis

cono i

n

pre

senza

di

un c

ampo e

lett

rico

Cam

bia

ndo l

a nat

ura

del

gas

all

’inte

rno d

el t

ubo, la

dev

iazi

one

dei

rag

gi

cato

dic

i

per

eff

etto

del

cam

po e

lett

rico

era

sem

pre

la

stes

sa.

Le

par

tice

lle

emes

se d

ovev

ano

esse

re q

uin

di

le s

tess

e, c

on l

a st

essa

mas

sa e

la

stes

sa c

aric

a.T

hom

son

fu i

n g

rado

di

mis

ura

re i

l val

ore

del

rap

port

o c

aric

a/m

assa

del

l’el

ettr

one:

e/m

= 1

,76•1

011 C

/kg

R.A

. M

illi

kan

(1909)

ott

enne

il p

rim

o v

alore

att

endib

ile

del

la c

aric

a

del

l’el

ettr

one:

1,6

•10

-19 C

.

Fu q

uin

di

poss

ibil

e ri

cavar

e la

mas

sa d

ell’

elet

trone:

m=

9,1

•10

-31 kg

Esp

erim

ento

di

Mil

lik

an

(19

09)

Ca

rica

del

l’el

ettr

on

e: 1

,6•1

0-1

9C

Min

usc

ole

gocc

e di

oli

o s

ono p

rodott

e da

un n

ebuli

zzat

ore

. L

a m

assa

del

le g

occ

e

può e

sser

e ca

lcola

ta d

al l

oro

volu

me,

ott

enuto

dal

la m

isura

al

mic

rosc

opio

del

dia

met

ro d

ella

gocc

ia,

nota

la

den

sità

del

l’oli

o. A

lcune

gocc

e ca

dono a

ttra

ver

so i

l

foro

pre

sente

nel

la p

arte

cen

tral

e del

la p

iast

ra s

uper

iore

.

Irra

dia

ndo c

on r

aggi

X, par

te d

i es

se s

i ca

rica

neg

ativ

amen

te. S

e si

aum

enta

la

d.d

.p.

tra

le p

iast

re, la

vel

oci

tàdi

caduta

del

le g

occ

e dim

inuis

ce, es

sendo a

ttra

tte

dal

la p

iast

ra s

uper

iore

(ca

rica

ta p

osi

tivam

ente

) e

resp

inte

da

quel

la i

nfe

riore

(a

cari

ca n

egat

iva)

. A

d u

n d

eter

min

ato v

alore

di

d.d

.p.

la f

orz

a el

ettr

ica

(ver

so l

’alt

o)

e la

forz

a di

gra

vit

à(v

erso

il

bas

so)

che

agis

cono s

ull

a gocc

ia, si

bil

anci

ano

esat

tam

ente

e l

a gocc

ia r

iman

e fe

rma

in u

n d

ato p

unto

.

Conosc

endo l

a m

assa

del

la g

occ

ia e

la

d.d

.p. ap

pli

cata

, è

poss

ibil

e ca

lcola

re l

a

cari

ca e

lett

rica

pre

sente

sull

a gocc

ia:

m •

g=

q•

d.d

.p.

Mil

likan

ric

avò c

he

la c

aric

a q

di

qual

sias

i gocc

ia e

ra s

empre

un m

ult

iplo

inte

ro d

i

1,6

•10

-19

C e

concl

use

che

ques

ta è

la c

aric

a (c

on i

l se

gno n

egat

ivo)

del

l’el

ettr

one

Esp

erim

ento

di

Ru

ther

ford

(1910)

Una

sott

ile

lam

ina

di

oro

èco

lpit

a da

un f

asci

o d

i par

tice

lle

alfa

(α ααα

)pro

dott

e da

una

sost

anza

rad

ioat

tiva:

la

mag

gio

r par

te d

i ques

te p

assa

att

raver

so l

a la

min

a se

nza

esse

re d

efle

sse.

Molt

e lo

sono s

olo

di

poch

i gra

di.

Del

tutt

o s

orp

renden

te f

u l

’oss

ervaz

ione

che

una

pic

cola

fra

zione

di

par

tice

lle

α ααα

(0,0

01%

) ven

iva

fort

emen

te d

evia

to.

Mod

ello

ato

mic

o d

i R

uth

erfo

rd (

1910)

Gli

ato

mi

sono f

orm

ati

da

pic

coli

ssim

i nucl

ei,

molt

o d

ensi

e a

car

ica

posi

tiva,

circ

ondat

i da

elet

troni

post

i a

dis

tanza

rel

ativ

amen

te g

rande

dai

nucl

ei.

L’a

tom

o è

cost

ituit

o d

a un n

ucl

eo

centr

ale,

molt

o p

icco

lo,

estr

emam

ente

den

so,

che

conti

ene

tutt

e le

car

iche

posi

tive

del

l’at

om

o

e quas

i tu

tta

la s

ua

mas

sa.

Gli

elet

troni

sono d

istr

ibuit

i in

tutt

o l

o

spaz

io v

uoto

into

rno a

l nucl

eo

La

mag

gio

r par

te d

elle

par

tice

lle

α ααα,

cari

che

posi

tivam

ente

, at

trav

ersa

lo s

paz

io v

uoto

senza

def

less

ioni

per

ché

pas

sa l

onta

no d

ai n

ucl

ei d

i oro

. L

e poch

e par

tice

lle

α αααch

e

pas

sano v

icin

e ai

nucl

ei s

ono r

espin

te d

a fo

rze

elet

trost

atic

he

e per

ciò d

evia

te. U

na

min

ima

par

te d

i es

se,

inco

ntr

ando n

ella

loro

tra

iett

ori

a un n

ucl

eo, ven

gono m

olt

o

dev

iate

o a

ddir

ittu

ra r

imbal

zate

indie

tro.

Dim

ensi

on

i d

el n

ucl

eo r

isp

etto

a q

uel

le d

ell’

ato

mo

Il r

aggio

del

nu

cleo

di

un a

tom

o d

i A

u(7

9 p

roto

ni)

èdi

4,2

•10

-14

m =

0,0

42 p

m

1 p

icom

etro

(pm

) =

10

-12

m

Il r

aggio

di

un a

tom

odi

Au

è1,6

0 •

10

-10

m =

160 p

m

Rag

gio

ato

mo/r

aggio

nucl

eo =

160/0

,042 =

3810

Fac

end

o l

’ip

ote

si c

he

l’in

tera

zion

e d

i u

na

par

tice

lla

α αααe

il n

ucl

eo a

tom

ico

ber

sag

lio

foss

e d

i ti

po c

ou

lom

bia

no (

di

repu

lsio

ne

fra

par

tice

lle

del

lo s

tess

o

segn

o):

Eci

n=

½m

α αααv

α ααα

2 E

coulo

mb=

(Z

α αααe)

•(Z

Me)

/4π

ε°r

nucl

la d

ista

nza

min

ima

alla

qual

e la

par

tice

lla

α αααsi

può

av

vic

inar

e al

nu

cleo

del

met

allo

M (

r nucl)

si p

uò

cal

cola

re d

alla

rel

azio

ne:

Eci

n=

Eco

ulo

mb

Nu

mer

o a

tom

ico (

Z)

Num

ero

di

pro

toni

conte

nuti

nel

nucl

eo i

n u

n a

tom

o.

Tutt

i gli

ato

mi

di

un d

eter

min

ato e

lem

ento

han

no l

o s

tess

o

num

ero d

i pro

toni.

Ato

mo d

i id

rogen

o (

H):

Z=

1 (

1 p

roto

ne,

1 e

lett

rone)

Ato

mo d

i ura

nio

(U

): Z

=92 (

92 p

roto

ni,

92 e

lett

roni)

Il n

um

ero

di

ma

ssa

e g

li i

soto

pi

Gli

iso

top

iso

no a

tom

i del

lo s

tess

o e

lem

ento

aven

ti

dif

fere

nti

mas

se, in

quan

to c

onte

ngono l

o s

tess

o n

um

ero d

i

pro

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ma

dif

fere

nte

num

ero d

i neu

troni.

Nu

mer

o d

i m

ass

a (

A):

èla

som

ma

del

num

ero d

i pro

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e di

neu

troni

pre

senti

nel

nucl

eo.

Nu

mer

o d

i m

ass

a (

A):

èla

som

ma

del

num

ero d

i pro

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e di

neu

troni

pre

senti

nel

nucl

eo d

i un a

tom

o.

Un a

tom

o p

er i

l qual

e si

spec

ific

a

il n

um

ero d

i neu

troni

vie

ne

det

to

nu

clid

e

Gli

iso

top

i d

i u

n e

lem

ento

pre

sen

tan

o t

utt

i le

ste

sse

pro

pri

età

chim

ich

e

Solo

nel

cas

o d

ell’

idro

gen

o e

sist

ono s

ignif

icat

ive

dif

fere

nze

fra

i v

ari

isoto

pi.

Es.

: p.f

. di

H2

13,9

57 K

, p.f

. di

D2

18,7

3 K

; p

.eb. di

H2

20,3

9 K

, p.e

b.

di

D2

23,6

7 K

D2O

(acq

ua

pes

ante

): p

.f.

3,8

°C

; p.e

b. 101,4

°C

Sp

ettr

om

etro

di

mas

sa e

ab

bo

ndan

za i

soto

pic

a

Mo

leco

le d

i g

as a

bas

sa p

ress

ion

e so

no

io

niz

zate

e a

ccel

erat

e d

au

n c

am

po

ele

ttri

co.

Gli

io

ni

ven

go

no

def

less

i d

a u

n c

am

po

mag

net

ico

ch

e li

div

ide

in c

om

po

nen

ti a

ven

ti l

o s

tess

o

rap

po

rto

car

ica/

mas

sa. A

par

ità

di

cari

ca d

egli

io

ni,

par

tice

lle

più

leg

ger

e (4

He+

) v

eng

on

o

def

less

e p

iùd

i q

uel

le p

esan

ti (

12C

+)

Sp

ettr

o d

i m

assa

del

neo

Il n

um

ero

dei

pic

chi

ind

ica

il n

um

ero

di

isoto

pi

pre

senti

nel

gas

, m

entr

e le

inte

nsi

tàd

ei p

icch

i ra

ppre

senta

no l

’abbo

nd

anza

rel

ativ

a d

ell’

iso

top

o.

20N

e 19

,9924

4 u

ma

; ab

bond

anza

iso

top

ica:

90,4

8%

21N

e 20

,9938

4 u

ma

; ab

bond

anza

iso

top

ica:

0,2

7%

22N

e 21

,9913

8 u

ma

; ab

bond

anza

iso

top

ica:

9,2

5%

Co

mp

osi

zio

ne

del

nu

cleo

dei

tre

iso

top

i del

neo

Su q

ues

ta s

cala

, l’

ato

mo

mis

ure

rebbe

pre

ssap

poco

un k

ilom

etro

!!!

Ra

pp

ort

o n

eutr

on

i/p

roto

ni

neg

li i

soto

pi

sta

bil

i

Ma

ssa

ato

mic

a e

sca

la d

elle

ma

sse

ato

mic

he

La

scal

a del

le m

asse

ato

mic

he,

o d

el p

eso a

tom

ico, si

bas

a su

lla

mas

sa d

ell’

isoto

po 1

2C

(I

UP

AC

,196

2)

Una

un

ità

di

mass

a a

tom

ica

(uo u

ma

oD

alt

on

)

èes

atta

men

te u

n d

odic

esim

o d

ella

mas

sa d

i un a

tom

o

del

l’is

oto

po 1

2 d

el c

arbonio

(12C

).

Ne

risu

lta

che

la m

assa

di

un a

tom

o d

i 1

2C

èesa

ttam

ente

12 u

ma.

Gli

iso

top

i

Un

nu

clid

eè

un

ato

mo

di

un q

ual

sias

i el

emen

to p

er i

l qu

ale

si s

pec

ific

a la

com

po

sizi

on

e d

el s

uo

nu

cleo

.

Ogn

i n

ucl

ide

èca

ratt

eriz

zato

da

un

cer

to n

um

ero

ato

mic

oZ

e d

a un

nu

mer

o

di

mas

saA

AZE

1

26C

1

36C

1

3C

Nu

clid

i d

iver

si d

ello

ste

sso

ele

men

tosi

chia

man

o i

soto

pi

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qu

ell’

elem

ento

La

mag

gio

r par

te d

egli

ele

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ti è

cost

ituit

a da

più

di

un n

ucl

ide

(mis

cela

iso

top

ica

natu

rale

). E

s.S

nè

cost

itu

ito

da

un

a m

isce

la d

i 1

0 i

soto

pi

Solo

21 e

lem

enti

sono c

ost

ituit

i da

un s

olo

nucl

ide

(es.

Be,

F, P

, N

a,

Al,

Mn

, C

oA

s,

I, B

i, A

u, et

c. h

an

no a

bb

on

da

nza

iso

top

ica d

el 1

00%

): i

n q

ues

to c

aso t

utt

i gli

atom

i han

no l

a st

essa

mas

sa (

com

e af

ferm

ato d

a D

alto

n)

La m

ass

a d

egli

ato

mi:

qu

an

to p

esan

o g

li a

tom

i?

La

mas

sa d

ei s

ingoli

ato

mi

èco

mpre

sa f

ra 1

0-2

2e

10

-24

g:

non è

poss

ibil

e

det

erm

inar

la d

iret

tam

ente

E’

poss

ibil

e m

isura

rla

solo

ris

pet

to a

quel

la d

i un a

tom

o d

i un e

lem

ento

pre

so

com

e ri

feri

men

to.

Iniz

ialm

ente

l’a

tom

o d

i ri

feri

men

to e

ra q

uel

lo d

i id

rogen

o

Ora

la

mas

sa d

i ri

feri

men

to è

quel

la d

ell’

ato

mo

di

12C

cui

èst

ata

attr

ibuit

a una

mass

a c

on

ven

zion

ale

ugu

ale

a 1

2(u

n n

um

ero e

satt

o)

Pa

rtic

elle

fo

nd

am

enta

li d

ella

ma

teri

a

•P

roto

ne

(po

p+):

car

ica

rela

tiva

+1

e m

assa

rela

tiv

a 1

,00

728

.

•N

eutr

on

e(n

o n

0):

car

ica

rela

tiv

a 0

e m

assa

rela

tiv

a 1

,00

867

.

•E

lett

ron

e(e

- ):

cari

ca r

elat

iva

-1 e

mas

sa r

elat

iva

0,0

00

55

.

un

ità

di

mass

a a

tom

ica

(um

a)=

1,6

605•1

0-2

4 g

Il n

um

ero a

tom

ico (

Z):

esp

erim

ento

di

Mose

ley (

1913)

I ra

ggi

X p

oss

ono e

sser

e dif

frat

tida

soli

di

cris

tall

ini

gen

eran

do u

no s

pet

tro (

Max

von L

aue)

, an

alogam

ente

a

quan

to s

i oss

erva

con l

a lu

ce v

isib

ile.

H.G

.J.

Mose

ley

(1887-1

915)

gen

erò r

aggi

X b

om

bar

dan

do

con u

n f

asci

o d

i el

ettr

oni

ad e

levat

a en

ergia

un b

ersa

gli

o

soli

do c

ost

ituit

o d

a un u

nic

o e

lem

ento

.

Ogni

elem

ento

em

ette

una

sequen

za d

i ri

ghe

che

sono

cara

tter

isti

che

del

l’el

emen

to u

sato

com

e ber

sagli

o.

Dal

confr

onto

di

spet

tri

di

elem

enti

div

ersi

, si

oss

ervav

a ch

e

man

man

o i

l pes

o a

tom

ico d

ell’

elem

ento

ber

sagli

o

aum

enta

va

alcu

ne

linee

appar

ivan

o s

post

ate

a lu

nghez

za

d’o

nda

sem

pre

più

cort

e, c

on p

och

e ec

cezi

oni

(es.

Ni:

pes

o

atom

ico =

58,6

9;

Co 5

8,9

3).

Ogn

i el

emen

to d

iffe

risc

e d

all’

elem

ento

ch

e lo

pre

ced

e p

er a

ver

un

a

cari

ca p

osi

tiv

a in

più

nel

nu

cleo

.

Mose

ley

dim

ost

rò c

he

le l

unghez

ze d

’onda

pote

van

o e

sser

e m

egli

o

corr

elat

e co

n i

l n

um

ero a

tom

ico

del

l’el

emen

to b

ersa

gli

o.

Ioni

e co

mpost

i io

nic

iU

no

io

ne

èun

ato

mo

o u

n g

rup

po

di

ato

mi

(io

ni

poli

ato

mic

i) c

he

po

rta

un

a ca

rica

ele

ttri

ca

Car

ica

posi

tiv

aC

AT

ION

I : N

a+,

Mg2

+,

Al3

+,

NH

4+,

Hg

22+

Car

ica

neg

ativ

aA

NIO

NI :

Cl- ,

SO

42

- , P

O43

- , O

H-

Alc

un

i co

mp

ost

i co

me

il c

loru

ro d

i so

dio

, NaC

l, s

ono

form

ati

da

un g

ran

nu

mer

o d

i io

ni.

Un

ità

form

ula

Le

“mole

cole

” d

i so

stan

ze i

on

iche

no

n e

sist

on

o!!

Per

com

po

sti

ion

ici

si p

arla

di

un

ità

di

form

ula

(u

nit

à

stec

hio

met

rica

).

Es.

N

aCl

Na+

Cl-

in r

appo

rto

1:1

MgC

l 2 M

g 2

+C

l-in

rap

po

rto

1:2

Un

ità f

orm

ula

: es

pri

me

il p

iù p

icco

lo r

app

ort

o p

oss

ibil

e

tra

nu

mer

i in

teri

di

ioni

che

dà

un

a co

nd

izio

ne

di

neu

tral

ità

(ugu

agli

anza

fra

car

ich

e p

osi

tive

e neg

ativ

e)