Chimica

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Testo

CHIMICA
Studia fenomeni per la maggior parte irreversibili come ad esempio la combustione. I fenomeni reversibili sono argomento di studio per i fisici in maggioranza.
FENOMENO = cambiamento misurabile dello stato fisico – chimico della materia.
Caratteristiche della materia:
• MASSA → [kg] F/a inerzia o capacità di ostacolare un corpo che si sposta dal suo stato. Questa caratteristica può divenire variabile soltanto quando la velocità del corpo è molto vicina a quella della luce
• PESO → [Kgp o N] m g (g sulla terra è 9,8 m/s2)
• VOLUME → [m3] lo spazio occupato dalla massa
• DENSITA’ → [kg/m3 o g/ml] massa/ volume, la distanza tra le particelle
Per far avvenire una reazione chimica è necessaria sia la materia che l’energia.
L=F s [Joule] o [N x m]
Energia = capacità di compiere un lavoro
Energia meccanica E. potenziale Energia termica
E. cinetica
Tutta l’energia meccanica si può trasformare in energia termica, ma al contrario è vero soltanto per una percentuale ridotta, ovvero, non tutta l’en. termica si può trasformare in en. meccanica.
L’energia ne si crea ne si distrugge ma si trasforma.
L’energia termica è un’energia disordinata, (entropia) il disordine è spontaneo.
Energia potenziale
E’ legata alla posizione di un corpo all’interno di un campo magnetico.
Ep = m g h (dove g è variabile)
Energia cinetica
E’ legata al corpo in movimento.
Ec = ½ m V2
Principio di conservazione dell’energia meccanica
Em = Ep + Ec
Parte dell’Ep però, in un sistema non isolato, si trasforma in E. termica
Principio generale di conservazione
E = Ec + Ep + Et
GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA
SOLIDO – LIQUIDO – AERIFORME – PLASMA (all’interno delle stelle, dove gli atomi sono frantumati)
Stato solido
Ha 1 volume una forma propria, incomprimibile.
Stato liquido
Assume la forma del recipiente, ha 1 volume proprio, incomprimibile.
Stato aeriforme
Si dividono in vapori e gas. Non hanno una forma, non hanno volume perché tendono ad occupare tutto lo spazio disponibile. E’ comprimibile.
PASSAGGI DI STATO
sublimazione
fusione evaporazione
SOLIDO LIQUIDO AERIFORME
Aumento di temperatura →
brinamento
solidificazione condensazione
SOLIDO LIQUIDO AERIFORME
← Diminuzione di temperatura
I passaggi di stato non sono graduali, ma improvvisi.

100°




Gli scalini rappresentano il periodo in cui l’energia data dalla fonte di calore serve a spezzare i legami tra atomi.
Se si facesse il grafico contrario (dallo stato aeriforme a quello solido) gli scalini servirebbero a disperdere l’energia in sovrappiù durante il processo spontaneo che attiva i legami tra atomi.
LA STRUTTURA PARTICELLARE DELLA MATERIA
L’ipotesi di una struttura particellare della materia è molto antica → Democrito 100 a.c.
Fino al 1750 non esistono prove di questa tesi, ne tuttora si può vedere realmente l’atomo. Teoricamente, però, si può arrivare a questo attraverso studi quantitativi: il fatto che ci fossero dei numeri molto piccoli che rappresentavano costanti di fanno pensare all’atomo.
Nel 1805 Dalton elaborò la prima teoria atomica moderna:
tutta la materia è composta da atomi
gli atomi sono indivisibili e inalterabili
gli atomi di una stessa sostanza semplice sono tutti uguali tra loro, ma differiscono da atomi di altri elementi per dimensioni, peso e altre caratteristiche
le trasformazioni chimiche corrispondono con l’unione e la separazione di atomi tra di loro.
Alla fine dell’800 ci furono studi sulla scarica elettrica sui gas, da parte di Thompson e Croockes:
Pompa a vuoto
Exp 1
Se uso una tensione di 5ooo volt e chiudo il circuito vedo una scintilla
Exp 2
Levo il gas che va nella pompa a vuoto, la pressione diventa 0,1 atm accendo il generatore e vedo una nebbiolina luminosa che va dal – al + () raggi catodici
Exp 3
Dentro il tubo viene messo un mulinello al titanio riaccendendo il generatore il mulino sui muove perché gli elettroni sbattono su di esso.
Exp 4
Se torno al modello originale e aumento il vuoto 0,001 atm e uso un catodo forato a griglia e dipingo di bianco la parte dietro, vede che alla luce di prima se ne sovrappone un’altra, raggi anodici dal – verso il +. Le cariche + hanno maggiore massa e quindi maggiore inerzia, è necessaria maggiore energia per metterle in moto.
Si dice che l’atomo è divisibile. Nel 1905 Thompson propone un I modello atomico detto a panettone. Nella lettera che scrive a Rutherford dice che il + sono la pasta e i – i canditi.
Anni più tardi si capì che la particella anodica ha due tipi di particelle al suo interno: protoni e neutroni.
Dalton O atomo
Thompson O O catodo e anodo
Summerfield O O protoni e neutroni
Nel 1911 Rutherford conduce un esperimento per convalidare o meno le tesi sull’atomo. Da un po’ di anni si conosceva la radioattività.
ELEMENTI RADIOATTIVI = elementi in grado di emettere spontaneamente particelle, solitamente atomi grandi che perdono particelle per diventare più leggeri.
Becquerel conservava dei campioni di uranio insieme a lastre fotografiche: questoprovocò l’“impressionamento” delle lastre senza che queste fossero state esposte alla luce
Egli prese un pezzo di radio (radioattivo), e lo racchiuse in una scatola di piombo (metallo così denso da fermare le radiazioni), davanti alla scatola mise delle lamine d’oro e dietro loscintillatore. Tutto sottovuoto per evitare l’attrito con l’aria.

Il fatto che alcune radiazioni abbiano attivato lo scintillatore dimostra che nella struttura dell’atomo è prevista anche una parte di vuoto. Si nota in particolare ogni 8500 particelle, una riusciva a passare. Si fa così un novo modello di atomo, quello a planetario, in cui il 99% della massa è nucleo e il resto elettroni.
Massa protone = 1 UMA
Massa neutrone = 1 UMA
Massa elettrone 1/1840 UMA
LAVOISIER PROUST E DALTON
Legge di conservazione della massa o legge di Lavoisier
In un sistema chimico isolato la somma delle quantità dei reagenti è uguale alla somma della quantità dei prodotti.
Legge delle proporzioni semplici o legge di Proust
Quando due sostanze si uniscono per formare un terza sostanza la loro combinazione avviene secondo dei rapporti fissi e costanti.
Legge delle proporzioni multiple o legge di Dalton
Quando quantità fisse di una certa sostanza reagiscono (in esperimenti diversi) con quantità variabili di una seconda sostanza, le quantità variabili della sostanza in esame stanno tra loro secondo rapporti espressi da numeri interi e piccoli.
Dalton ci ha inoltre lasciato…
• 2 concetti ancora validi:
ELEMENTO → formato da atomi uguali (sostanza pura) la parte più piccola è l’atomo.
COMPOSTO → formato da atomi diversi (di diversi elementi) la parte più piccola è la molecola.
• la simbologia nella tavola degli elementi.
I composti si possono indicare con 2 formule:
I° tipo → formula minima o lineare (es. H20) che ci dice soltanto quanti sono gli elementi
II° tipo → formula di struttura fa vedere come è messa la molecola.

Differenze tra:
Miscugli
• Le varie sostanze si mescolano con rapporti fissi e costanti.
• I vari componenti mantengono le proprie caratteristiche fisiche e chimiche.
• Le varie sostanze sono facilmente separabili con mezzi fisici.
Composti
• I composti si mescolano con rapporti fissi e costanti.
• I vari componenti perdono le proprie caratteristiche fisiche e chimiche e ne acquistano nuove.
• I componenti sono difficilmente separabili e comunque, se si, attraverso un grande dispendio di energia.
L’ATOMO
Z = numero atomico
Numero di protoni presenti in un atomo (se questo è neutro corrisponde anche al numero di elettroni).
A = numero di massa
Somma di protoni e neutroni, ovvero il peso del nucleo.
A – Z = peso dei neutroni
Isotopi → famiglie di atomi che hanno stesso numero atomico e differente numero di massa.
Es. H – idrogeno (osservando 1000 atomi di idrogeno)
997 prozio => A =1 Z = 1
2 deuterio => A = 2 Z = 1
1 trizio => A = 3 Z = 1
Tutti gli elementi naturali sono miscele di isotopi. Sulla tavola periodica il numero di massa è la mediategli isotopi.
MASSA ASSOLUTA (AA)→ VERA MASSA DELL’ELEMENTO 10 –23 g
MASSA RELATIVA (AR) → RAPPORTO TRA LA MASSA ASSOLUTA E QUELLA DI 1/12 DELL’ISOTOPO 12 DEL CARBONIO
Si prende il carbonio perché è un atomo standard.
MASSA MOLECOLARE ASSOLUTA → VERA MASSA
MASSA MOLECOLARE RELATIVA → SOMMA DELLE MASSE ATOMICHE RELATIVE DEI COMPONENTI
LA MOLE
DETTA ANCHE GRAMMOMOLECOLE
1 MOLE CORRISPONDE ALLA MASSA ASSOLUTA ESPRESSA IN GRAMMI.
1 MOLE CONTIENE 6,023 1023 MOLECOLE

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