I concetti fondamentali della chimica, Susanna Brunello - Utem.it
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Univers<strong>it</strong>à <strong>della</strong> terza età Montebelluna – 2011-12<br />
<strong>Susanna</strong> <strong>Brunello</strong><br />
VIAGGIO NELLA CHIMICA
LA CHIMICA<br />
La <strong>chimica</strong> è la disciplina che<br />
studia la composizione, la<br />
struttura e le trasformazioni <strong>della</strong><br />
materia.
Ma cos’è la materia?<br />
C’è differenza tra materia<br />
naturale e materia<br />
“artificiale”?
Materia è tutto ciò che ci<br />
circonda,<br />
che occupa un volume,<br />
che possiede una massa.<br />
E’ il mondo materiale.
Anche osservandola<br />
superficialmente ci<br />
accorgiamo che la materia è<br />
fatta da sostanze diverse.
TE<br />
SALE<br />
FERRO<br />
ZOLFO<br />
NEBBIA<br />
GRANITO<br />
ARANCIATA<br />
BICARBONATO<br />
Quali cr<strong>it</strong>eri per<br />
classificare<br />
questi tipi<br />
diversi di<br />
materia ?
1° cr<strong>it</strong>erio<br />
La materia<br />
può<br />
presentarsi<br />
in stati fisici<br />
diversi:<br />
solida<br />
liquida<br />
gassosa
SOLIDI<br />
BICARBONAT<br />
O<br />
FERRO<br />
SALE<br />
ZOLFO<br />
GRANITO<br />
LIQUIDI GAS<br />
TE<br />
ARANCIAT<br />
A<br />
NEBBIA
2° cr<strong>it</strong>erio<br />
La materia può essere<br />
formata da un solo materiale<br />
o da più materiali<br />
Sostanza pura miscuglio
Sostanze<br />
pure<br />
SALE<br />
BICARBONATO<br />
ZOLFO<br />
FERRO<br />
Miscugli<br />
TE<br />
NEBBIA<br />
GRANITO<br />
ARANCIATA
ELEMENT<br />
I<br />
•FERRO<br />
•ZOLFO<br />
SOSTANZE<br />
PURE<br />
COMPOST<br />
I<br />
•SALE<br />
•BICARBONATO
ELEMENTI
COMPOSTI
Qual è la differenza tra elementi<br />
e composti?
Scomponiamo un cubetto di rame<br />
…………………………………………………………………………<br />
d
Gli ELEMENTI sono formati da<br />
atomi tutti uguali<br />
rame<br />
ferro<br />
ossigeno
Scomponiamo l’acqua,<br />
un composto.<br />
………………………………………………………….…...
La più piccola particella<br />
d’acqua è una MOLECOLA: un<br />
insieme di atomi<br />
H<br />
O<br />
H
Se scomponiamo la molecola<br />
d’acqua troviamo di nuovo gli<br />
ossigeno<br />
elementi<br />
idrogeno
La materia è fatta di<br />
particelle piccolissime, gli<br />
ATOMI, i quali possono<br />
legarsi tra loro per formare<br />
COMPOSTI
Come si è arrivati a questa<br />
conclusione?
Per Aristotele le sostanze sulla<br />
terra sono cost<strong>it</strong>u<strong>it</strong>e dai 4<br />
elementi<br />
terra, aria, acqua e fuoco.<br />
La “quinta essenza” è l’etere del<br />
mondo celeste.
Il primo pensatore che propose<br />
una concezione ATOMISTA <strong>della</strong><br />
materia<br />
fu Democr<strong>it</strong>o (460 – 340 a.C.)<br />
A - TOMO, che non si "taglia”
L’atomismo raggiunse<br />
la cultura romana<br />
attraverso la dottrina<br />
epicurea<br />
e fu divulgato da Lucrezio<br />
nel “De rerum natura”.
Semina, corpora prima,<br />
primordium, elementum…<br />
sono i termini utilizzati da<br />
Lucrezio per indicare gli atomi.
Nel periodo medievale la cultura<br />
è fortemente influenzata dalle<br />
idee di Aristotele<br />
e ogni concezione atomista<br />
<strong>della</strong> natura viene accantonata.
I quattro elementi rappresentati da D. Stolcius von Stolcenberg,<br />
Viridarium chymicum, Francoforte 1624
La conoscenza <strong>della</strong> materia<br />
progredisce però con la nasc<strong>it</strong>a<br />
dell’ALCHIMIA ad Alessandria,<br />
poi nei terr<strong>it</strong>ori arabi e infine in<br />
nell’Europa rinascimentale.
Da Stolcenberg, Viridarium chymicum, Francoforte 1624
La rivoluzione scientifica del ‘600<br />
sfiora solamente la <strong>chimica</strong>, ma la<br />
libera dai laccioli dell’aristotelismo.<br />
Durante questo secolo si<br />
succedono importanti scoperte:
• Van Helmont conia il termine GAS<br />
• Isola il “gas silvestre” (anidride<br />
carbonica)<br />
• Capisce che l’aria è cost<strong>it</strong>u<strong>it</strong>a da più<br />
gas
• Torricelli studia<br />
peso e<br />
pressione dei<br />
gas
• Boyle conia il termine<br />
CHIMICA<br />
• Distingue perfettamente i<br />
miscugli dai composti
Nel ‘700 nasce la <strong>chimica</strong><br />
moderna grazie a Lavoisier, al<br />
suo approccio razionale e<br />
all’uso di strumenti<br />
di misura di precisione
Seguono anni di studi intensi<br />
sul riconoscimento di elementi<br />
e sulla loro combinazione<br />
nei composti.
Solo nel 1803 Dalton formula<br />
finalmente la moderna<br />
teoria atomica.<br />
I suoi atomi, come quelli<br />
di Democr<strong>it</strong>o, sono indivisibili<br />
e indistruttibili.
GLI ELEMENTI<br />
sono formati da atomi tutti<br />
uguali
Gli atomi di un dato elemento<br />
non possono essere trasformati<br />
in atomi di un altro elemento
I COMPOSTI sono sostanze<br />
pure, ma sono formati da<br />
elementi diversi un<strong>it</strong>i tra loro<br />
NH 3 ammoniaca
Due elementi si possono unire<br />
in proporzioni diverse<br />
per dare composti diversi
1g<br />
carbonio<br />
1g<br />
carbonio<br />
1,33 g<br />
Ossigeno<br />
2,66 g<br />
Ossigeno<br />
2,33g<br />
Monossido di carbonio<br />
3,66g<br />
Anidride carbonica
Altri due composti<br />
H 2 O e H 2 O 2<br />
sono molto simili per<br />
composizione,<br />
un solo atomo di ossigeno<br />
li differenzia, ma…
meglio non confonderli!<br />
H 2O<br />
H 2O 2
Riprendiamo la domanda:<br />
c’è differenza tra materia<br />
naturale e materia “artificiale”?
acqua, dolomia e nylon<br />
sono fatti di atomi<br />
e tra questi c’è anche un atomo<br />
di ossigeno
dell’acqua<br />
H 2 O<br />
<strong>della</strong> dolomia<br />
MgCa(CO 3) 2<br />
Un atomo di ossigeno<br />
del nylon<br />
(HOOC(CH 2) 8COOH)<br />
È sempre e solo<br />
ossigeno,<br />
lo stesso che<br />
respiriamo<br />
e che troviamo<br />
nelle bombole.
Dunque non c’è nessuna<br />
differenza tra i componenti <strong>della</strong><br />
materia,<br />
sia che si trovino in natura<br />
sia che entrino in sostanze<br />
prodotte dall’uomo.
Può così cap<strong>it</strong>are che un atomo<br />
di CARBONIO<br />
• Sia prodotto su una stella<br />
• Entri nella nebulosa da cui si origina un<br />
pianeta<br />
• Cost<strong>it</strong>uisca una delle rocce del pianeta<br />
• Venga dilavato dalle piogge e finisca in<br />
mare<br />
• Evapori come CO 2
• Sia catturato dalle piante e usato per<br />
produrre zucchero<br />
• Venga “mangiato” dall’uomo<br />
• Entri nella composizione delle sue<br />
ossa<br />
Eppure rimane sempre lo stesso atomo!
Gli elementi naturali oggi<br />
conosciuti sono più di 90.<br />
Ad essi si aggiungono altri<br />
elementi creati in laboratorio
Non è sempre stato così<br />
la scoperta degli elementi è stato<br />
un percorso avventuroso durato<br />
secoli<br />
Ancora all’inizio dell’ottocento<br />
Dalton conosceva una trentina<br />
di elementi diversi
In questa ricerca si<br />
inserisce anche<br />
Marie Sklodowska<br />
Curie<br />
che nelle sue ricerche<br />
sulla radioattiv<strong>it</strong>à<br />
scoprì due nuovi<br />
elementi :<br />
il pollonio e il radio
Marie ricevette il Nobel per la<br />
fisica nel 1902 e per la <strong>chimica</strong><br />
nel 1906.<br />
Con il mar<strong>it</strong>o Pierre avrebbe<br />
potuto arricchirsi invece non<br />
brevettò mai le sue scoperte .
Fu invece il russo<br />
Dim<strong>it</strong>ri Mendeleev<br />
che costruì la prima<br />
tavola nel 1869,<br />
basandosi sulla<br />
regolar<strong>it</strong>à del<br />
comportamento degli<br />
atomi
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