OSSERVAZIONE: MISURA di grandezze fisiche tipo LUNGHEZZA PESO TEMPERATURA VOLUME PRESSIONE

TRASFORMAZIONE: MODIFICA DI UNA O PIU’

GRANDEZZE FISICHE

Osservazioni: L’acqua a -5°C è un solido, a 25°C un liquido, a 110°C un gas. Trasformazioni: il passaggio da uno stato di aggregazione dell’acqua a un altro si ottiene modificando la temperatura

0°C 25°C 100°C conseguenza sullo stato di aggregazione dell’acqua

H2O solida H2O liquida H2O gas

La chimica : scienza sperimentale e quantitativa

“Esistono fenomeni generali tra loro correlabili e

interpretabili secondo teorie scientifiche.”

Teoria dei passaggi di stato

“La materia si PRESENTA NEI TRE STATI DI AGGREGAZIONE. Per ogni sostanza, SI PASSA DA UNO STATO ALL’ALTRO VARIANDO LA

TEMPERATURA.”

-----------------------------------------------------------------------------------------Forze elettrostatiche tengono insieme l’atomo.

Attenzione: sono attrattive o repulsive a seconda della carica.

Sono forze fondamentali che spiegano molte caratteristiche della materia.

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L’atomo è fatto da particelle distinguibili, protone, neutrone ed elettrone, i protoni e i neutroni sono addensati nel nucleo, gli elettroni si muovono nel vuoto.

Com’è fatto l’atomo

TEORIA BASE DELLA CHIMICA

 LA MATERIA E’ COSTITUITA DA ATOMI E DA ENERGIA RADIANTE

Tabella 1-10

------------------------------------------------------------------------------------------ particelle carica massa ________________________________________________ protone (nucleo) + (1,6 x 10-19C) 1,67 x 10-24 g neutrone (nucleo) non carico 1,67 x 10-24 g elettrone - (1,6 x 10-19C) 9,11 x 10 –28 g ------------------------------------------------------------------------

ordine di grandezza di un atomo ________________________________________________ massa totale 10-23 g volume totale 10-22 cm3

diametro totale 100-500 pm (10-12 m) diametro nucleo 10-2 pm ------------------------------------------------------------------------ densità massa/volume dnucleo = 1013-1014 g / cm3

La densità dell’acqua è 1 g / cm3 !

La materia non è distribuita in modo omogeneo

Tubo a raggi catodici Apparecchio di Thomson

Raggi catodici = ELETTRONI

Esistenza degli elettroni, loro emissione da un catodo di metallo, deviazione dovuta a campo elettrico o magnetico

A proposito degli elettroni……….

1 g di raggi catodici ( n elettroni ) ha carica di 1,76 x 108 C (Coulomb)

Esperimento di Millikan

Effetto di un campo elettrico sulla velocità di caduta di gocce d’olio cariche negativamente per elettroni sotto gravità-rallentamento a causa della repulsione - -

Sempre a proposito degli elettroni……….

carica delle gocce 1,6 x 10 –19 C x Y carica minima per Y=1 carica dell’elettrone 1,6 x 10-19 C.

- basamento

+ lato superiore

Da Thomson che ha messo a punto il tubo a raggi catodici: 1 g di raggi catodici ( n elettroni ) ha carica di

1,76 x 108 Coulomb (C)

Da Millikan che ha studiato l’effetto di un campo elettrico sulla velocità di caduta di gocce d’olio sotto gravità:

carica delle gocce 1,6 x 10 –19 C x Y carica minima per Y=1 carica dell’elettrone 1,6 x 10-19C.

X = massa del singolo elettrone

1 g/1,76 x 108C = X g/1,6 x 10-19C

Dalla combinazione dei dati di T. ed M. si deduce

la massa dell’elettrone: 9,11 x 10 –28 g = X

Esperimento di Rutherford

A proposito del nucleo…………..

La materia è disomogenea…….riprendi dati densità

dnucleo = 1013-1014 g / cm3

Terza particella subatomica

A proposito del neutrone---------------------------------------------------------------

Atomi neutri multielettronici, più protoni, più elettroni, nel nucleo una convivenza tra cariche

di segno uguale, resa possibile dai neutroni.---------------------------------------------------------------

Numero atomico Z identifica l’elemento che ha

come simbolo una o due lettere H, O, Ag ecc.

Z è uguale al numero di protoni presenti nel nucleo di

ogni atomo di un certo elemento. Nell’atomo neutro Z è

anche uguale al numero di elettroni.

Z determina le proprietà chimiche di un elemento.

L’elemento

NUMERO DI MASSA A: è dato dalla somma del numero di protoni e del numero di neutroni del nucleo

Atomi di uno stesso elemento con uguale Z ma diverso A differiscono per il numero di neutroni e si dicono isotopi

Sostanza che non può essere scomposta in sostanze più semplici con mezzi fisici e chimici a bassa energia. Gli elementi sono riuniti sulla tavola periodica.

Isotopi del neon

Massa atomica e uma

L'unità di massa atomica (uma, u o anche dalton) corrisponde a 1/12 della massa dell'atomo di Carbonio- numero di massa A=12 =6 protoni + 6 neutroni ed equivale a 1,66 * 10-24 grammi.

La massa atomica relativa di un atomo di un elemento è data dal rapporto tra la sua massa assoluta e il valore in grammi di 1 uma cioè:

mrel = m(atomo) g/ 1,66 * 10-24 g

Da ciò si deduce che la massa atomica relativa è un numero adimensionale e quindi non ha unità di misura.

La mole è la quantità in grammi pari al peso atomico

più correttamente Massa Atomica

E la mole ?

Numero atomico Z e massa atomica in unità UMA

Tabella 1-10

Tabella 1-10

Tabella 1-10

Forze elettrostatiche

Legge di Coulomb

Risultante dal bilanciamento di forze attrattive e repulsive, con

formazione di un legame

Esempi……..H-H

E

r

kc dipende dal mezzo

Atomo neutro monoelettronico, elemento idrogeno simbolo H

un protone, un elettrone.

FORZE

FORZA introduce il concetto di legame e di

forza del legame

ENERGIA POTENZIALE

Molecole:Atomi legati in modo stabile, distinguibili

metano

Tabella 1-10

COMPOSTI MOLECOLARI

Tabella 1-10

Tabella 1-10

Stati d’aggregazione

•Solido

•Liquido

•Gas

Oggetto di studio della chimica è la materia.Il modello accettato attualmente vede la materia costituita da miscugli omogenei (stesso stato di aggregazione) ed eterogenei (diverso statod’agreggazione) di individui chimici; questi possono essere sostanze elementari o composti; ambedue le categorie sono costituite di atomi.

I miscugli, che costituiscono la materia, si presentano in tre stati di aggregazione, solido, liquido, gassoso; in effetti ne esisterebbe un quarto, lo stato di plasma (stato gassoso ad altissima temperatura costituito di ioni ed elettroni)

Miscuglio omogeneo = sistema monofasico. Fase = parte di un sistema, di composizione chimica determinata, con proprietà fisiche uniformi, separata da altre parti del sistema da superfici limite fisicamente definite. Miscuglio eterogeneo = sistema costituito da più fasi fisicamente distinte tra loro da superfici limite (chiamate anche "interfaccia" tra le fasi).

Una sostanza pura è un sistema omogeneo o eterogeneo a composizione definita e costante anche se sottoposto a moderate sollecitazioni esterne; come esempio, l'acqua può presentarsi come sistema omogeneo (solo fase gassosa o solo liquida o solo solida) oppure come sistema eterogeneo (fase liquida e fase solida).

legame – vincolo -forza del legame-

dipende dalla natura chimica della sostanza

ENERGIA POTENZIALE

moto – libertà di movimento l’opposto

del legame correlata alla temperatura

ENERGIA CINETICA

Le sostanze sono caratterizzate da:

composizione: per le sostanze elementari è data dal tipo di atomo; per i composti dai tipi di atomi e dal loro rapporto numerico

struttura: cioè dal modo in cui gli atomi sono legati tra loro

stato di aggregazione, cioè dalla consistenza fisica; esso può essere:

- solido: ad una data temperatura, atomi e molecole sono legati da forze sufficienti perché il moto termico, sempre presente, salvo che allo zero assoluto, non modifichi le mutue posizioni permanentemente; perciò la forma ed il volume sono praticamente definiti;

- liquido: i legami interatomici e intermolecolari sono allentati, permettendo così una certa mobilità di atomi e molecole, ma non l'allontanamento definitivo; il volume resta perciò praticamente definito, mentre non lo è più la forma;

- gassoso: le particelle, avendo una energia termica molto superiore all'energia di interazione interatomica e intermolecolare, tendono ad allontanarsi l'una dall'altra e praticamente non si influenzano tra loro; si ha perciò la massima espansione nello spazio disponibile.

Le sostanze possono cambiare di stato di aggregazione senza subire modificazioni nella loro composizione chimica; usando le lettere iniziali dei tre stati, S, L, G, i processi legati ai passaggi da uno stato all'altro sono chiamati:

processo passaggio fusione S L

sublimazione S G

solidificazione L S

evaporazione L G

condensazione G L

deposizione G S

Caratteristiche come composizione, struttura, stato di aggregazione, sono dette proprietà intensive, che dipendono dalla natura delle sostanze ma non dalla loro quantità; altre proprietà intensive sono per esempio la densità, la conducibilità termica o elettrica, il calore specifico, ecc.

Dalle proprietà intensive è possibile individuare la sostanza, dato che esse sono caratteristiche della sostanza in questione.

Le proprietà estensive dipendono invece dalla quantità di sostanza (come massa e volume) e da esse non si può individuare una sostanza.

Per caratterizzare un sistema si effettuano esperienze e misure, sfruttando le proprietà delle sostanze; esperienze e misure possono essere di tipo fisico, generalmente non distruttive (si può ripetere l'operazione più volte sulla stessa quantità di materia) oppure di tipo chimico, generalmente distruttive (di solito comportano modificazioni e distruzione del "campione").

Effettuando una misura si assegna un valore numerico moltiplicato per una unità di misura.

Nel Sistema Internazionale S.I. vengono usate 6 unità base; tutte le altre possono derivare da queste:

quantità fisica unità S.I. simbolo lunghezza metro m

massa chilogrammo kg tempo secondo s

corrente elettrica ampere A temperatura termodinamica kelvin K

quantità di sostanza mole mol