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L’ipotesi dell’esistenza degli atomi

Il primo scienziato a proporre una teoria atomica moderna, basata sull’indagine scientifica e non solo sulla speculazione filosofica, fu l’inglese John Dalton (1766 – 1844).

Studiando le sostanze gassose, con una geniale interpretazione della legge delle proporzioni definite di Proust, enunciò (1803) la legge delle proporzioni multiple.

Teoria atomica di Dalton

L’ipotesi dell’esistenza degli atomi, le formule. Stechiometria. Mole

L’ipotesi dell’esistenza degli atomi

Gli atomi si combinano tra loro in composti identificati mediante l’uso di rappresentazioni simboliche chiamate formule chimiche. La formula si ricava immediatamente conoscendo il numero di ossidazione dell’elemento (ad esempio, il numero di ossidazione dell’ossigeno in tutti gli ossidi e’ -2, tranne il caso OF₂).

Formula Chimica

Gli elementi chimici sono rappresentati per mezzo di simboli formati da una lettera maiuscola o da una lettera maiuscola seguita da una lettera minuscola, inoltre i simboli rappresentano i rispettivi atomi.

Esempio:

C carbonio; H idrogeno; O ossigeno
Cl cloro; He elio; Os osmio

Le molecole rappresentano la più piccola parte in cui può dividersi un composto conservandone tutte le proprietà chimiche e fisiche, esse possono essere formate da atomi uguali o differenti.

L’ipotesi dell’esistenza degli atomi, le formule. Stechiometria. Mole

Formule di struttura della Molecola di Idrogeno

Massa atomica

Oggi l'unità di massa atomica è 1/12 della massa dell'atomo di carbonio-12

Moli

L’unità di misura della massa sono i grammi (g) e la quantità di materia viene espressa in moli (mol, n). Il numero delle moli viene calcolato a partire dalla quantità in grammi conoscendo il peso atomico (PA) dell’elemento o quello molecolare (PM) del composto. Per una classe di composti di tipo ionico, i sali, sarebbe corretto parlare di peso dell’unità formula o peso formula. In tutti i casi il peso molecolare (o il peso formula) hanno come unità di misura i g · mole.

Moli

Formule minime molecolari o brute

Dalla composizione percentuale alla formula minima

Trasformazioni: le reazioni chimiche

Le sostanze possono trasformarsi in altre per reazione chimica. Una reazione implica una trasformazione della materia, non del suo stato fisico ma una trasformazione nella quale si rompono dei legami chimici e se ne formano altri per cui la sostanza di partenza (reagente) è chimicamente diversa dalla sostanza che si ottiene dalla reazione (prodotto). La massa si conserva.

Trasformazioni: le reazioni chimiche

Le reazioni chimiche sono rappresentazioni simboliche e sintetiche che si presentano come equazioni in cui, a sinistra, compaiono le formule dei reagenti (stato iniziale), e a destra quelle dei prodotti (stato finale).

Una reazione generica:

a A + b B ↔ c C + d D

a A + b B = c C + d D

in cui a, b, c, d sono chiamati coefficienti stechiometrici, rispettivamente, di A, B, C, D, cioè il numero di unità minimo con cui ogni reagente compare nell’equazione.

Stechiometria

In generale per una reazione chimica possiamo seguire alcune regole di calcolo stechiometrico:

dalla reazione bilanciata stabilire il rapporto tra le moli delle sostanze coinvolte;
esprimere in moli la quantità delle sostanze nota;
sulla base dei punti precedenti, ricavare il numero di moli dell’altra sostanza osservando i rapporti di combinazione;
eventualmente trasformare quest’ultimo numero di moli nella quantità (grammi, litri, etc.) richiesta nel problema.