presentazione chimica

presentazione di chimica

Flavio Malizia

La Storia dell'atomo

Gli esperimenti di Rutherford

8.

Primo concetto di atomo

1.

Esperimento di Millikan

L'atomo di Thomson

6.

I protoni

7.

La pila

2.

L'atomo secondo Dalton

3.

Tubo di Crookes

4.

5.

Proprietà degli elementi

14.

Configurazione atomica

12.

Tavola periodica

13.

Numeri quantici

11.

Le radiazioni

9.

Nuove scoperte sull'atomo

10.

Indice

Democrito, col suo esperimento dell'ambra, aveva scoperto involontariamente l'esistenza degli elettroni

Il filosofo e scienziato greco Democrito idea il primo "modello atomico", secondo il quale l'atomo è la più piccola parte della materia. Inoltre democrito scopre che strofinando un pezzo di ambra (elektron in greco) su un panno di lana, questo si elettrizza e diventa capace di attrarre a sé oggetti leggeri.

Il concetto di particella nasce nell'antica Grecia

1.Primo concetto di atomo

Con questo piccolo congegno siamo ancora più vicini alla scoperta dell'elettrone, che sarà fondamentale per spiegare l'atomo.

La "pila" è un dispositivo in grado di trasferire particelle elettrizzate da un materiale all'altro. E' fatta da una serie di dischetti di rame, zinco e feltro imbevuto di acido solforico che si sovrappongono.

Alessandro Volta fu lo scienziato italiano che a fine '700 inventò la pila

2. La pila

John Dalton fu uno scienziato inglese vissuto a cavallo tra '700 e '800, che oltre a ideare uno dei primi modelli atomici, formulò una delle 3 leggi ponderali della chimica.

Dalton, nel 1803, ideò un nuovo modello atomico, molto rudimentale, secondo cui l'atomo era:

• Molto piccolo.
• Intrasformabile e indistruttibile.
• Indivisibile in parti più piccole.

John Dalton

Nuovo modello Atomico

3. L'atomo secondo Dalton

Se mettiamo una carica positiva esterna al tubo, i raggi deviano verso quest'ultima. Capiamo quindi che hanno carica negativa.

Caratteristica 3

Mettendo un mulinello nel tubo, a contatto coi raggi, questo gira. I raggi catodici dunque, hanno una massa.

Caratteristica 2

Hanno uno scarso potere penetrante.

Caratteristica 1

Nel 1860 William Crookes costruisce un dispositivo che oggi chiamiamo "tubo di Crookes". Lo scienziato prese un cilindro di vetro al cui interno creò il vuoto e fissò alle sue estremità delle lamine metalliche, l'anodo e il catodo. Dopo aver generato una differenza di potenziale di 20.000 Volt, notò che dal catodo partivano dei raggi luminosi verso l'anodo, che chiamò raggi catodici. Questi hanno tre caratteristiche:

Il tubo di Crookes e la scoperta degli elettroni

4. Tubo di Crookes

clicca per approfondire

I raggi catodici sono elettroni

John Thomson, professore all'Università di Cambridge, a fine '800 calcolò il rapporto carica/massa degli elettroni. Successivamente lo scienziato americano Robert Millikan con l'esperimento della goccia d'olio, ne calcolò la carica di 1,6 x 10-19 Coulomb. L'esperimento consisteva nello spruzzare delle gocce d'olio micronizzato in un secchio con 2 lamine d'acciaio alle estremità e regolare la differenza di carica fino a che le goccioline non rimangono sospese. Successivamente, grazie a questi studi, verrà calcolata anche la massa di 9,9 x 10-28 g dei raggi catodici.

5. Esperimento di Millikan

Si intuiusce anche che cariche uguali si respingono mentre cariche opposte si attraggono.

Il modello Panettone

A fine '800 comincia ad emergere il concetto di elettroni e protoni, delle particelle subatomiche di carica rispettivamente negativa e positiva.

Il "modello a Panettone" di Thomson ipotizza che l'atomo sia formato da un numero uguale di cariche negative e positive (elettroni ed protoni) distribuite casualmente nell'atomo.

Protoni ed elettroni

6. L'atomo di Thomson

I protoni, assieme agli elettroni e ai neutroni formano gli atomi

I protoni hanno una massa di 1,67 ∙ 10–27 kg

I protoni hanno carica positiva di 1,6 · 10−19 C

Eugen Goldstein, a fine '800 modifica il tubo di Crookes inserendo dei gas nel cilindro e forando il catodo. Nota che diversamente dall'esperimento di Crookes, i raggi partono dall'anodo e vanno verso il catodo e sono di carica positiva. Inoltre il rapporto carica/massa cambia in base al gas nel tubo. Senza saperlo, Goldstein, aveva scoperto i protoni.

La scoperta dei Protoni

7. I protoni

I risultati dell'esperimento portarono lo scienziato a capire che nell'atomo ci sono spazi vuoti. Nel modello planetario da lui introdotto, il nucleo è composto da protoni e neutroni, con gli elettroni che gli orbittano attorno.

Raggi Gamma: sono composti da neutroni e sono i più penetranti.

Raggi Beta: sono composti da elettroni e sono abbastanza penetranti.

Raggi Alfa: sono composti da protoni e neutroni e non sono penetranti.

Nel suo esperimento, Ernest Rutherford, bombarda una lamina d'oro con 3 tipi di radiazioni:

Rutherford idea il modello atomico "planetario" e svolge esperimenti con i principali tipi di radiazioni.

Modello planetario

8. Gli esperimenti di Rutherford

Come dimostrato da Albert Einstein nell'effetto fotoelettrico, alcuni particelle, come i fotoni della luce o gli elettroni degli atomi, sono soggette a un dualismo onda-particella, cioè esse si comportano in modi diversi in base alle situazioni.

Se due o più onde si incontrano, potrebbero sommarsi o avere delle interferenze. Se invece incontrano un corpo potrebbero diffrarsi, riflettersi, venire assorbite o rifrarsi.

Velocità di propagazione: E' la velocità con cui una radiazione si propaga, che, per le radiazioni elettromagnetiche nel vuoto è uguale a quella della luce.

Lunghezza d'onda: Indica la distanza dopo la quale un onda si riproduce uguale a se stessa. E' inversamente proporzionale alla frequenza. Si misura in metri o ångström.

Frequenza: Indica il numero di oscillazioni di un onda in 1 secondo. Si misura in Hertz.

A inzio '900 si cominciano a studiare le radiazioni. Hanno tre caratteristiche:

9. Le radiazioni

Lo scienziato pubblicherà il principio di indeterminazione, nel quale spiegherà che è impossibile conoscere contemporaneamente velocità e posizione dell'elettrone.

Successivamente, Werner Heisenberg, sostituisce alle orbite quantizzate il concetto di orbitale, regione atomica (non necessariamente perfettamente circolare) nella quale è massima la probabilità di trovare elettroni.

clicca per approfondire

Modello atomico di Bohr

In riferimento alla formula di Planck (E = hν), Niels Bohr svolge l'esperimento dello spettro a righe con l'idrogeno e propone il suo modello di atomo, secondo il quale gli elettroni seguono orbite definite e circolari in modo quantizzato.

10. Nuove scoperte sull'atomo

n = 1➞7 l = n-1 -l≤m≤+l ms = ±1/2

Numero ms: è il numero quantico di spin. Indica la rotazione sul suo asse (oraria o antioraria dell'elettrone)

Numero m: è il numero quantico magnetico. Indica l'orientamento e la direzione degli orbitali.

Numero l: è il numero quantico secondario. Indica la rotazione dell'elettrone e rappresenta la forma degli orbitali.

Numero n: è il numero quantico principale. Indica il raggio atomico e assume valori da 1 a 7.

L'equazione di Schrödinger descrive il moto dell'elettrone nell'atomo e giustifica il concetto di orbitale attraverso l'uso delle funzioni.

Schrödinger introduce i 4 numeri quantici, che descrivono gli orbitali dell'atomo. Questi sono:

Erwin Schrödinger introduce i numeri quantici e l'equazione che descrive gli orbitali

Equazione di Schrödinger

HΨ=EΨ

11. Numeri quantici

Principio di Aufbau

Anche noto come principio della massima molteplicità, ci dice che in presenza di orbitali degeneri (ad uguale energia), gli elettroni tendono ad occuparli tutti.

Principio di Hund

Il principio di esclusione, ci dice che in un orbitale non ci possono essere più di 2 elettroni di spin opposto e di conseguenza con numeri quantici uguali.

Principio di Pauli

Afferma che gli orbitali vanno riempiti partendo da quelli a bassa energia verso quelli a più alta energia, seguendo lo schema di Pauling.

La configurazione atomica è un modo schematizzato per descrivere la disposizione degli elettroni. Gli orbitali vengono indicati con quadratini e gli elettroni con frecce. Durante il processo di configurazione applichiamo queste 3 regole:

Per capire come sono disposti gli elettroni su un orbitale ricorriamo alla configurazione atomica

12. Configurazione atomica

Semimetalli: proprietà intermedie tra metalli e non metalli.

Non metalli: a destra della tabella, proprietà opposte ai metalli.

Metalli: a sinistra della tabella, duttili, malleabili e buoni conduttori.

• La tavola è suddivisa in 3 categorie.

• E' divisa in 7 periodi orizzontali, corrispondenti al numero quantico n e 18 gruppi verticali. Quando elementi fanno parte dello stesso gruppo, hanno caratteristiche chimico-fisiche simili. Attualmente la tavola contiene 118 elementi.

Tavola periodica

• La tavola periodica odierna è stata ideata da Dmitrij Mendeleev nel 1871 ed è ordinata per numero atomico crescente.

13. Tavola periodica

Simbolo di Lewis del carbonio

• Il raggio atomico è la metà della distanza tra 2 atomi uguali

Raggi atomici

• L'elettronegatività è la tendenza di un elemento ad attrarre elettroni di legame

• L'affinità elettronica è l'energia liberata catturando un elettrone.

• L'energia di prima ionizzazione è l'energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo

• Gli elettroni di valenza di un elemento possono essere rappresentati attraverso il simbolo di Lewis, con un puntino per ogni elettrone.

• L'orbitale più esterno è detto strato di valenza e gli elettroni su questo livello sono detti elettroni di valenza.

Ogni elemento è diverso

14. Proprietà degli elementi

Got an idea?

Let the communication flow!

With Genially templates, you can include visual resources to wow your audience. You can also highlight a particular sentence or piece of information so that it sticks in your audience’s minds, or even embed external content to surprise them: Whatever you like! Do you need more reasons to create dynamic content? No problem! 90% of the information we assimilate is received through sight and, what’s more, we retain 42% more information when the content moves.

• Generate experiences with your content.
• It’s got the Wow effect. Very Wow.
• Make sure your audience remembers the message.

Got an idea?

Let the communication flow!

With Genially templates, you can include visual resources to wow your audience. You can also highlight a particular sentence or piece of information so that it sticks in your audience’s minds, or even embed external content to surprise them: Whatever you like! Do you need more reasons to create dynamic content? No problem! 90% of the information we assimilate is received through sight and, what’s more, we retain 42% more information when the content moves.

• Generate experiences with your content.
• It’s got the Wow effect. Very Wow.
• Make sure your audience remembers the message.