Fondamenti di Chimica e Fisica: Materia, Atomi e Leggi Scientifiche

Grandezze Fondamentali e Sistema Internazionale (S.I.)

Le 7 Grandezze Fondamentali (7g) includono:

• Temperatura (T): stato agitativo delle molecole del corpo.
• Tempo (t): unità s (secondi), m...
• Lunghezza (l): distanza da altro.
• Mole (mol): quantità di sostanza chimica.
• Massa (m): quantità di materia del corpo.
• Peso (P): attrazione del corpo da parte della forza gravitazionale (Joule/Jaul).
• Intensità Calore.
• Non lo so.

Il Kelvin (K) è definito come 273,15° = 0°C.

Il S.I. (Sistema Internazionale) è il sistema adottato da tutti i paesi per usare le stesse grandezze.

Passaggi di Stato della Materia

La materia (che compone tutto ciò che ci circonda) si presenta in tre stati:

• SOLIDO: particelle ordinate in un reticolo cristallino (non smettono di muoversi).
• LIQUIDO: particelle si disperdono e si muovono ovunque, con legame debole.
• GASSOSO: particelle completamente disordinate, si muovono ovunque.

Transizioni di Fase

• Solido a Liquido = FUSIONE (es.: ghiaccio che si scioglie). Richiede Calore Latente di Fusione (crollo dei legami tra le particelle).
• Liquido a Gassoso = EVAPORAZIONE (es.: acqua di mare). Richiede Calore Latente di Evaporazione (per vincere la pressione atmosferica).
• Gassoso a Liquido = CONDENSAZIONE (es.: vapore su vetro freddo).
• Liquido a Solido = SOLIDIFICAZIONE (es.: acqua che diventa ghiaccio).
• Solido a Gassoso = SUBLIMAZIONE (es.: anidride carbonica solida).
• Gassoso a Solido = BRINAMENTO (es.: umidità che gela col freddo).

La Tavola Periodica degli Elementi

Mendeleev e l'Ordinamento Storico

Mendeleev (chimico antiatomista) ha distribuito gli elementi:

• Da sinistra a destra: Periodi.
• In verticale: Gruppi.

Inizialmente, gli elementi erano ordinati secondo il peso atomico e i nomi erano abbreviati con lettere derivanti dal latino.

Ordinamento Moderno

Oggi l'ordinamento avviene secondo il Numero Atomico (Z), che corrisponde al numero di protoni, e anche al numero di elettroni e neutroni (in un atomo neutro).

Il Gruppo 1 è composto dai metalli (alcalini).

Esempi di Elementi Chimici

• H = Idrogeno
• Na = Sodio
• K = Potassio
• Ta = Tantalio
• Fe = Ferro
• Cu = Rame
• Ag = Argento
• Au = Oro
• C = Carbonio
• O = Ossigeno
• F = Fluoro
• Cl = Cloro

Tecniche di Separazione e Soluzioni

Una Soluzione è una miscela di componenti.

• Miscela Eterogenea: i componenti non si mescolano.
• Miscela Omogenea: i componenti si mescolano.

In una soluzione:

• Solvente: componente presente in maggiore quantità.
• Soluto: componente presente in minore quantità.

Metodi di Separazione

1. Distillazione (liquido-solido o liquido-liquido):
   • Semplice: usata quando i punti di ebollizione (p. ebol.) sono lontani. Avviene l'ebollizione, i vapori si liberano nel refrigerante e si ottiene il liquido puro (distillato).
   • Frazionata: usata quando i liquidi hanno punti di ebollizione vicini.
2. Cromatografia: sfrutta la diversa affinità degli elementi.
3. Decantazione (differenza di densità alta, liquido-solido): si lascia la miscela a riposo e il solido si deposita sul fondo del contenitore.
4. Centrifugazione (differenza di densità bassa, solido-liquido): la miscela viene posta in una centrifuga che, girando, separa i componenti.
5. Filtrazione (solido-liquido): si utilizza un imbuto con carta da filtro. Il liquido pulito (filtrato) viene raccolto nel becher, mentre il solido resta sulla carta da filtro.

Leggi Fondamentali della Chimica

1. Legge di Conservazione della Massa (Lavoisier): In una reazione chimica, la somma della massa dei reagenti è uguale alla somma della massa dei prodotti finali.
2. Legge di Proust o delle Proporzioni Definite: Il rapporto tra le masse degli elementi che compongono un dato composto è sempre definito e costante (es.: 2:1).
3. Legge di Dalton o delle Proporzioni Multiple: In un composto, gli elementi possono essere espressi in numeri semplici e piccoli.

Struttura Atomica e Modelli

L'Atomo (dal greco atomos, indivisibile) è la più piccola parte della materia. Si divide in:

Componenti dell'Atomo

• Protone: particella con carica positiva (+).
• Neutrone: particella senza carica.

Protone e Neutrone formano il Nucleo.

Attorno al nucleo c'è il vuoto, e poi:

• Elettrone: particella con carica negativa (-). Ruota attorno al nucleo in gusci energetici. Fu scoperto con il Tubo di Crookes.

Modelli Atomici Storici

• Modello a Panettone (1904): Proposto da Thomson.
• Sistema Planetario (1909): Verificato da Rutherford.

Concetti Aggiuntivi

Stato Fondamentale dell'Atomo: è lo stato di minima energia degli elettroni (che possono essere eccitati, ad esempio, tramite il Tubo di Crookes).

Isotopo: atomo con un neutrone in meno.