La Chimica è completamente fondata sull'evidenza sperimentale. Ogni affermazione della Chimica ha alla base degli esperimenti.

La Chimica è parte integrante della scienza moderna. Condivide il metodo sperimentale, proprio di tutte le scienze. Progredisce nel tempo perché sa usare anche le scoperte e i concetti che provengono dalle altre scienze.

A sua volta, la Chimica fornisce strumenti teorici e sperimentali alle altre scienze. Non è possibile studiare la Biologia o la Geologia senza una profonda comprensione dei fenomeni chimici.

La chimica è una scienza sperimentale

Alcuni concetti generali della Chimica

• La Chimica è attraversata da alcune idee molto generali. Una è quella di cercare di capire e spiegare le proprietà della materia riferendosi alla scala atomica, cioè in termini di particelle piccolissime, gli atomi e le molecole.

• Le leggi della Fisica, come sono state conosciute per secoli, non valgono alla scala atomica. Per discutere le proprietà degli atomi e delle molecole è indispensabile servirsi della meccanica quantistica.

• Le proprietà e il comportamento delle sostanze dipendono non solo da quali tipi di atomi (elementi) sono fatte, ma ancor più dal modo in cui gli atomi si legano fra di loro. Lo studio della forma delle molecole si chiama stereochimica.

La Chimica è la madre della teoria atomica

• La teoria atomica è una delle più grandi conquiste della scienza moderna.

• La scoperta degli atomi risale all'800, quando i progressi della Chimica si sono consolidati e hanno richiesto una spiegazione generale.

• Quello che ha portato originariamente a formulare la teoria atomica è stata l'osservazione dei rapporti costanti degli elementi nei composti. Questo si può spiegare solo ammettendo che la materia è fatta di particelle indivisibili, gli ATOMI.

Rappresentazione di un atomo. Le vedute moderne sulla struttura dell'atomo sono molto diverse da questa semplice figura.

La massa totale delle sostanze rimane invariata durante una reazione chimica

Carbonio + Ossigeno anidride carbonica

6.00 g 16.0 g 22.0 g

LEGGE DI CONSERVAZIONE DELLA MASSA

LEGGE DELLE PROPORZIONI DEFINITE

Un determinato composto chimico è costituito dagli stessi elementi negli stessi rapporti di massa { 8.0 g Ca 40%

{ 2.4 g C 12%

20.0 g di carbonato di calcio { 9.6 g O 48%

LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE

Se due elementi, A e B, formano diversi composti, i rapporti tra le diverse masse di B che si combinano con la stessa massa di di A sono espressi da numeri interi piccoli

12 g C + 16 g O 28 g monossido di carbonio

12 g C + 32 g O 44 g anidride carbonica

TEORIA ATOMICA DI DALTON

La materia è composta da atomi, particelle indivisibili estremamente piccole

Tutti gli atomi di un elemento hanno stessa massa e identiche proprietà chimiche

Gli atomi non vengono né creati né distrutti durante una reazione chimica

Gli atomi si combinano per formare composti in rapporti semplici, fissi e fra numeri interi

Legge di conservazione della massaInterpretata secondo la teoria atomica

Il metano CH4 reagisce con l’ossigeno O2 dando biossido di carbonio CO2 e acqua H2O

Gli atomi si riorganizzano, ma restano gli stessi

Legge delle proporzioni definite interpretata

secondo la teoria atomica+

+ +

+ +

4 atomi di piombo

4 atomi di piombo

8 atomi di piombo

4 atomi di zolfo

4 atomi di zolfo

6 atomi di zolfo

4 unità di solfuro di piombo

4 unità di solfuro di piombo

2 atomi di zolfo (in eccesso)

4 atomi di piombo (in eccesso)

4 unità di solfuro di piombo

Legge delle proporzioni multiple interpretata secondola teoria atomica

Per ogni 2 atomi di azoto ci sono 1, 2 o 4 atomi di ossigeno

6 protoni7 neutroni

6 protoni8 neutroni

13C 14C

Stesso numero atomico diverso numero di massa

Stesso numero di protoni diverso numero di neutroni

Gli isotopi sono atomi diversi dello stesso elemento in quanto hanno stesso numero atomico Z e diverso numero di massa A

Le molecole

La molecola è un gruppo di atomi legati con legami covalenti (condivisione di elettroni). Il numero degli atomi è di solito piccolo, ma può anche essere grande.

I legami fra gli atomi sono forti, e la molecola può essere considerata un unico oggetto, che è la parte più piccola di una sostanza. Le molecole possono anche essere legate alle molecole vicine, ma questi legami sono deboli, e a volte possono essere trascurati.

Na Na+ + e- Cl + e- Cl-

Molecole ed atomi sono fatti di particelle con carica elettrica, i nuclei e gli elettroni. La somma di tutte le cariche (positive e negative) deve essere zero. Una molecola contiene tutti i nuclei e gli elettroni degli atomi che la costituiscono.

Molte sostanze sono costituite da molecole, ma non tutte. Fra le sostanze non molecolari ci sono i composti ionici, i metalli e alcuni solidi covalenti come il diamante.

A volte si formano particelle simili a molecole, ma con una carica netta (negativa se ci sono elettroni in eccesso e positiva in difetto). Si chiamano ioni molecolari e si devono combinare con ioni di segno opposto per formare i composti.