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L'atomo

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by

Licia Cataldi

on 5 December 2016

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Transcript of L'atomo

TAVOLA
PERIODICA

ELEMENTI
E COMPOSTI

STORIA
DEFINIZIONE
Nel
600 a.C
. gli antichi Greci già sapevano che, strofinando un pezzo
di
ambra
con un panno di lana, esso riusciva ad attirare a sé piccoli oggetti leggeri come semi, capelli o piume. Essi credevano che questo fenomeno fosse dovuto ad una sorta di ‘fluido’ contenuto nell’ambra.
Ambra in greco si dice : “
Elektron"
Negando l'esistenza del vuoto, e ritenendo che ogni cosa fosse costituita da terra aria acqua e fuoco, Aristotele non poteva certo ammettere l'esistenza degli atomi.
Il pensiero aristotelico fu accettato e reso dogma dalla Chiesa che considerava pericolose le teorie atomistiche di Democrito al punto di considerare eretico chi le professava. . Tali gravi errori durarono per moltissimi anni e furono corretti, solo a partire dal XVI secolo, dai grandi scienziati moderni quali Copernico, Galilei, Newton.
Per oltre 2000 anni l'idea di atomo venne abbandonata, e nessuno più indagò sulla struttura della materia. Questo soprattutto grazie all'influsso non certo positivo delle teorie di
Aristotele
(384-322 a.C.)
Nel 1800 un chimico inglese, John Dalton, basandosi sulle sue ricerche e sulle conclusioni di altri suoi due colleghi, Lavoisier e Proust, elaborò una teoria che dimostrava come la materia dovesse essere costituita da particelle elementari che si combinavano e si dividevano per formare ogni sostanza dell’universo. In omaggio ai due filosofi greci, Dalton chiamò questa particella atomo. L’atomo non era più un’idea filosofica, ma una entità materiale reale. A partire da Dalton, nel corso degli anni furono proposti vari modelli atomici, fino ad arivare alla moderna concezione quantistica dell'atomo. In questo video ci limiteremo a illustrare la struttura fondamentale dell'atomo, lasciando gli approfondimenti per le classi successive.
ARISTOTELE
Intorno al
500 a.C
. due filosofi greci,
Leucippo e Democrito
, cominciarono a chiedersi quante volte la materia si sarebbe potuta dividere a metà. Essi arrivarono alla conclusione che tutte le cose sono costituite da piccolissime particelle impercettibili ai sensi e indivisibili, che chiamarono atomi (indivisibile in greco). Li considerarono infiniti, immutabili, eterni e in eterno movimento, ma senza parti e moto nel loro interno.
Come possiamo quindi definire l'atomo ?

L'atomo è la più piccola parte in cui si può dividere la materia,

senza che questa perda le proprie caratteristiche fisiche e chimiche
.
Facciamo attenzione. In realtà la prima parte di questa definizione, da sola, non è corretta, in quanto sappiamo che l'atomo è divisibile, quindi NON è la più piccola parte in cui si può dividere la materia.
Noi sappiamo che un singolo atomo conserva le proprietà caratteristiche di quella materia. Ma cosa succede se rompiamo l'atomo ?
Si libereranno le particelle subatomiche, ma esse, da sole, non avranno più le caratteristiche di quella materia.
C'è una evidente analogia con le cellule : la cellula è la più piccola unità costituente degli esseri viventi. Possiamo rompere una cellula, composta da tanti piccoli organuli, ma se la rompiamo... non avremo più la vita.
Allo stesso modo, se dividiamo l'atomo non abbiamo più quella materia.
La definizione di atomo quindi,per essere vera deve essere enunciata per intero.
Gli elementi
Tutta la materia è costituita da una serie di sostanze di base chiamate elementi chimici, ognuno contraddistinto da un nome ed un simbolo.
Gli
elementi chimici
sono costituiti da atomi che hanno le stesse proprietà chimiche, e sono
sostanze che non possono essere suddivise in altre sostanze più semplici.
Essendo composti da un solo tipo di atomo, sono delle
SOSTANZE PURE
. In natura ci sono 92 elementi, per la maggior parte formati da atomi singoli. Vi sono però alcune eccezioni, come
l'
O
l'
H,
l'
N
il
F il Cl
ed il
Br
che sono costituiti da molecole biatomiche.
In figura vediamo una molecola di ossigeno bi-atomica, ossia formata da due atomi. Il simbolo chimico dell'ossigeno è O. La formula, O2, indica che siamo in presenza di una molecola formata da 2 atomi
dello stesso tipo
, cioè ossigeno.

La formula dell'acqua, H2O, indica una molecola formata da
atomi di tipo diverso
: due di idrogeno ed uno di ossigeno. Le formule di un composto sono fisse. Non può esistere una molecola di acqua con 3 idrogeni o due ossigeni. Quindi
i rapporti tra i vari tipi di atomi che compongono la molecola di un composto sono fissi.
COMPOSTI
ELEMENTI
Dall'unione tra due o più dei 92 elementi presenti in natura, si ottengono oltre 8 milioni di composti.
I
composti
sono
sostanze che derivano dall'unione di più elementi chimici e quindi possono essere scomposte in sostanze più semplici.
L'unità più piccola di cui sono formati i composti è la
MOLECOLA.
formata dall'unione di due o piu atomi di tipo diverso
.
Tutti gli elementi chimici sono ordinati secondo il
numero atomico crescente
nella tavola periodica. Nella tavola periodica possiamo distinguere delle righe orizzontali, chiamate
periodi,
e delle righe verticali chiamati
gruppi
. I periodi indicano quanti livelli energetici possiede quell'elemento, quindi
tutti gli elementi di un periodo hanno quel numero di livelli energetici.
I gruppi invece indicano quanti elettroni sono presenti nel livello energetico più esterno, quindi
tutti gli elementi di un gruppo avranno lo stesso numero di elettroni nel livello più esterno
, sia esso il livello 1 o 2 o 3 eccetera.
Tutti gli elementi appartenenti ad uno stesso gruppo presentano caratteristiche chimiche e fisiche molto simili.
Si può quindi affermare le
proprietà di un elemento dipendono dal numero di elettroni presenti nel livello energetico più esterno.
L'ATOMO
Anche l'acqua, se contiene solo molecole di acqua, è una sostanza pura. Quindi
una sostanza pura può essere sia un elemento che un composto
.

(scopri qual è il nome degli elementi chimici indicati dalle formule in rosso)
STRUTTURA
Gli elettroni girano intorno al nucleo in aree dette "livelli energetici o gusci elettronici". Maggiore è la vicinanza al nucleo, minore è la quantità di energia del livello e viceversa. Quindi
ogni guscio contiene una quantità di energia ben definita che ne determina il livello
.
GLI ISOTOPI
Ma se tutti gli elementi chimici sono composti da atomi, e tutti gli atomi sono composti da protoni elettroni e neutroni, da dove derivano le loro diverse proprietà ? Cosa rende l'oro giallo, il ferro magnetico, il rame buon conduttore di elettricità ?
La risposta sta nel numero di protoni.
Le proprietà chimico-fisiche di un elemento dipendono dal numero di protoni presenti nel nucleo, numero che cambia per ciascun tipo di elemento
. Tale numero viene chiamato
numero atomico
ed indicato con la lettera
Z
.
La massa di un atomo invece dipende dalla somma del numero di neutroni più quello dei protoni. Tale numero viene chiamato
numero di massa
ed indicato dalla lettera
A
.
Numero atomico e numero di massa vengono indicati rispettivamente in alto a sinistra ed in basso a sinistra del simbolo dell'elemento chimico. In basso vediamo il simbolo del carbonio.
TAVOLA PERIODICA
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By Licia Cataldi
L'ambra
MONDO CELESTE
MONDO TERRESTRE
Aristotele credeva in due mondi distinti:
- un
mondo celeste
incorruttibile ed inalterabile, costituito da sfere concentriche, ognuna delle quali sostiene un pianeta, limitato dalla sfera delle stelle fisse.
- un
mondo terrestre
al centro dell'universo, corruttibile ed alterabile, costituito dalle sfere concentriche della terra, dell'acqua, dell'aria e del fuoco.
*
L'acqua è l'unica sostanza in natura ad essere presente, a temperatura ambiente, in tutti e tre gli stati, liquido, solido e gassoso.
SOLIDO
LIQUIDO
GASSOSO
forma e volume propri
forma del recipiente in cui è
contenuto, volume proprio
forma e volume del recipiente in cui è contenuto
+ calore
- calore
+ calore o - pressione
+ calore o + pressione
STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA
Tutto ciò che ci circonda, occupa uno spazio ed ha una massa è
MATERIA
. La materia può esistere in tre stati : solido liquido e gassoso.
scopri a quali elementi corrispondono i simboli sopra le provette
Fai un esempio di acqua che non sia una sostanza pura, motivandolo, ed un esempio di acqua che sia una sostanza pura.
*
*
ti ricordi da dove viene il nome "elettrone" ?
L'atomo non è indivisibile come si credeva nell'antichità, ma è composto da particelle subatomiche.
Nel nucleo troviamo i cosiddetti
nucleoni
: i
protoni
, particelle a carica positiva, ed i
neutroni
, particelle sprovviste di carica e e con massa circa pari di quella dei protoni.
Intorno al nucleo gravitano gli
elettroni
, particelle a carica negativa e di massa quasi nulla. L'atomo nel suo complesso è neutro, quindi al suo interno devono essere presenti lo stesso numero di protoni ed elettroni.
Il primo livello, quello più vicino al nucleo, può contenere al massimo due elettroni (da 1 a 2), mentre tutti gli altri possono contenerne al massimo otto (da 1 a 8). Gli elettroni non occupano un livello ad energia maggiore se non hanno completato il livello ad energia inferiore.
Se paragonassimo l'atomo ad un grande stadio di calcio, il nucleo sarebbe delle dimensioni di una mosca al centro del campo.
L'elettrone è 1836 volte più piccolo del protone, ed ha una massa 1839 volte inferiore.
Tutte queste particelle sono a loro volta costituite da particelle ancora più piccole di vario tipo, quark e gluoni.
GLI ISOTOPI
Si definiscono isotopi quegli atomi che hanno stesso numero atomico Z, quindi appartengono allo stesso elemento chimico, ma hanno diverso numero di massa A, in quanto posseggono un diverso numero di neutroni.
Gran parte degli elementi presenti in natura sono composti da miscele di isotopi a costituzione costante.
Gli isotopi
, avendo stesso numero atomico, quindi ugual numero di protoni ed elettroni,
non differiscono tra loro per comportamento chimico, ma unicamente per la massa.
Qui vediamo il Carbonio, l'elemento alla base degli esseri viventi. Esso è presente in natura sotto forma di 3 isotopi. il carbonio 12, 13 e 14
*
Come vedete dalla tabella sottostante, il numero di protoni e neutroni è sempre ugale (altrimenti non sarebbe carbonio), ma varia il numero di neutroni e quindi la massa.
* hai mai sentito parlare del Carbonio 14 ? a che proposito ?
PROZIO
DEUTERIO
TRIZIO
Nella sua forma più comune, detto anche pròzio, l'idrogeno non possiede neutroni, è costituito solo da 1 protone ed 1 elettrone. Il deuterio possiede 1 neutrone ed il trizio 2.
*
* il deuterio è stato usato in passato per formare la cosiddetta "acqua pesante". Sai a cosa è servita ?
LEUCIPPO E DEMOCRITO
* traduci la frase in inglese
*
* cerca cosa è l'ambra
La maggior parte degli isotopi presenti in natura sono stabili, ma alcuni hanno un nucleo instabile a casua dell'eccesso di neutroni. Questa instabilità provoca la trasformazione spontanea in altri atomi, che possono essere stabili oppure no, accompagnata dall'emissione di vari tipi di radiazioni. Siamo di fronte al cosiddetto
decadimento radioattivo
tipico ad esempio dell'uranio. L'esposizione a materiale radioattivo è un fattore scatenante di cancro, alterazioni nella riproduzione (provoca sterilità o aborti) e malformazioni congenite,
URANIO
2
1
3
in quanto contiene due elettroni, il livello 2 anche è completo in quanto contiene otto elettroni, mentre il livello 3 non è completo in quanto contiene solo due elettroni.
Dopo aver finito di leggere le slide sulla struttura dell'atomo, sapete stabilire qual è l'elemento chimico rappresentato ?
Come vedete in figura, il livello 1 è completo
Atomi e cellule, integri, rappresentano la materia e la vita. Se li rompiamo, non abbiamo più nè materia nè vita.
ATOMO
CELLULA
Riesci a prevedere come si sistemano nei livelli energetici gli elettroni del potassio (K, quarto periodo) ?
PERIODI
G
R
U
P
P
I
MOLECOLE FORMATE DA ATOMI DI TIPO DIVERSO
ELEMENTI
ATOMI SINGOLI O MOLECOLE FORMATE DA ATOMI DELLO STESSO TIPO
COMPOSTO
Gli elementi dal 93 al 103 sono stati creati in laboratorio, e sono tutti instabili, ossia vanno incontro a decadimento radioattivo.
ARGENTO
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