Concetti Fondamentali di Chimica: Elementi, Leggi e Struttura Atomica

Concetti Fondamentali di Chimica

Materia ed Elementi

• Elementi: Sostanza pura che non può essere scomposta con metodi fisici o chimici.
• Composto: Sostanza che può essere scomposta negli elementi chimici costitutivi.

Leggi Ponderali e Proporzioni Definite

Legge di Conservazione della Massa (Lavoisier)

La massa dei reagenti è uguale alla massa dei prodotti.

Legge delle Proporzioni Definite (Proust)

Quando due o più elementi si combinano per formare un composto, il rapporto delle masse è sempre lo stesso.

Legge delle Proporzioni Multiple (Dalton)

Quando due o più elementi si combinano per formare diversi composti, la massa di uno di essi che si unisce con la stessa quantità degli altri fa sempre rapporto di numeri interi semplici.

Legge di Gay-Lussac sui Volumi di Combinazione

I volumi delle miscele gassose che reagiscono e dei prodotti, misurati alle stesse condizioni di pressione e temperatura, stanno tra loro in rapporti espressi da numeri interi semplici.

Ipotesi e Teoria Atomica

Ipotesi di Avogadro

A parità di volume, pressione e temperatura, un dato volume contiene sempre la stessa quantità di molecole, indipendentemente dalla natura del gas.

Teoria Atomica di Dalton

1. La materia è composta da particelle indivisibili e indistruttibili chiamate atomi.
2. Gli atomi di un elemento sono uguali in massa e proprietà e sono diversi dagli atomi di altri elementi.
3. I composti si formano dall'unione di atomi degli elementi corrispondenti.

La Mole e Legge di Avogadro (Quantitativa)

• Mole: Quantità di sostanza che contiene $6.022 \times 10^{23}$ unità elementari (atomi, molecole o qualsiasi altra aggregazione di Avogadro).
• Legge di Avogadro (Quantitativa): Una mole di qualsiasi gas occupa sempre lo stesso volume se si trova nelle stesse condizioni di pressione e temperatura. Il volume occupato da una mole di qualsiasi gas a STP è $22.4 \text{ L}$.

Struttura Atomica e Modelli

Particelle Subatomiche

• Atomo: Minima parte di una sostanza che conserva le proprietà dell'elemento ed è composta da particelle più piccole.
• Protone: Particella con carica positiva presente nei nuclei atomici. Il numero di protoni è il numero atomico $(\text{Z})$ e coincide con il numero di elettroni.
• Elettrone: Particella con carica negativa che orbita attorno al nucleo.
• Neutrone: Particella presente nei nuclei atomici, responsabile della massa. La massa atomica $(\text{A})$ è data dalla somma di neutroni e protoni.

Modelli Atomici

• Modello di Thomson: Atomo visto come una "palla" massiccia a carica positiva con elettroni negativi incorporati.
• Modello di Rutherford: Distingue un nucleo centrale contenente protoni e neutroni, attorno al quale orbitano gli elettroni.
• Isotopi: Atomi dello stesso elemento con diverso numero di neutroni.
• Onde Elettromagnetiche: Trasmettono energia alla velocità della luce.
• Modello di Bohr: L'energia viene emessa o assorbita da un elettrone quando cambia orbita all'interno dell'atomo.

Tavola Periodica

Gli elementi sono ordinati in base al loro numero atomico crescente. È organizzata in 18 gruppi (colonne) e 7 periodi (righe).

Regola dell'Ottetto

Tendenza degli atomi ad avere 8 elettroni nel loro guscio elettronico più esterno.

Legami Chimici e Proprietà Atomiche

Tipi di Legame

• Legame Ionico: Si forma tra un metallo e un non-metallo (o metalloide). Risultato: reticolo cristallino (solido, alti punti di fusione ed ebollizione, duri, solubili in acqua...).
• Legame Covalente: Formato dalla condivisione di elettroni (tipicamente tra non-metalli). Risultato: molecole (bassi punti di fusione ed ebollizione, scarsa solubilità in acqua, cattivi conduttori...).
• Legame Metallico: Tutti gli atomi metallici sono tenuti insieme formando un reticolo metallico (lucidi, duttili, malleabili, buoni conduttori di calore ed elettricità, alti punti di fusione ed ebollizione).

Proprietà Periodiche

• Affinità Elettronica: Variazione di energia che accompagna l'aggiunta di un elettrone a un atomo allo stato gassoso.
• Elettronegatività: Tendenza degli atomi ad attrarre elettroni verso di sé nel legame chimico. Maggiore è l'elettronegatività, più l'atomo è elettronegativo; minore è, più è elettropositivo.
• Elettropositività (o Metallicità): Tendenza a perdere elettroni.
• Energia di Ionizzazione: Energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo isolato allo stato gassoso.