Classificazione degli elementi e trasformazioni della materia

Questo capitolo approfondisce la classificazione degli elementi chimici e introduce il concetto di trasformazioni della materia.

Esempio: Il carbonio e lo zolfo sono esempi di non metalli, mentre magnesio, rame e ferro sono metalli.

Viene presentata la distribuzione degli elementi nell'universo e sulla Terra:

Highlight: Nell'universo, il 74% della materia è idrogeno, il 25% elio, e solo l'1% è costituito da tutti gli altri elementi.

Il capitolo introduce poi la distinzione fondamentale tra:

1. Trasformazioni fisiche: cambiano l'aspetto ma non la natura della sostanza
2. Trasformazioni chimiche $reazioni$: producono nuove sostanze

Definizione: Una reazione di analisi o decomposizione è quella in cui una sostanza si decompone in sostanze più semplici.

Viene presentata la reazione di decomposizione dell'acqua:

Esempio: acqua → idrogeno + ossigeno $con calore$

Il capitolo introduce anche il concetto di reazione di sintesi:

Definizione: Una reazione di sintesi è quella in cui più sostanze si combinano per formarne una sola.

Esempio: idrogeno + ossigeno → acqua

Infine, vengono presentati alcuni segni osservabili che indicano l'avvenimento di una reazione chimica, come cambiamenti di colore, sapore, odore o sviluppo di gas.

Highlight: La legge di conservazione della massa, enunciata da Lavoisier nel 1789, è un principio fondamentale che governa tutte le reazioni chimiche.

Leggi ponderali e teoria atomica

Questo capitolo si concentra sulle leggi ponderali e sulla teoria atomica, fondamentali per comprendere la struttura della materia a livello microscopico.

Definizione: Le leggi ponderali sono principi che descrivono i rapporti quantitativi tra le sostanze coinvolte nelle reazioni chimiche.

Il capitolo introduce le tre principali leggi ponderali:

1. Legge di Lavoisier $conservazione della massa$
2. Legge di Proust $proporzioni definite$
3. Legge di Dalton $proporzioni multiple$

Highlight: La legge di Lavoisier afferma che in una reazione chimica la massa totale dei reagenti è uguale alla massa totale dei prodotti.

Viene poi presentata la teoria atomica di Dalton, che fornisce una spiegazione microscopica alle leggi ponderali:

Vocabolario: Un atomo è la più piccola particella di un elemento che mantiene le proprietà dell'elemento stesso.

Il capitolo spiega come la teoria atomica giustifichi le leggi ponderali:

Esempio: La legge di Proust si spiega considerando che i composti sono formati da atomi in rapporti numerici fissi e definiti.

Infine, viene introdotto il concetto di molecola:

Definizione: Una molecola è un gruppo di atomi legati tra loro che rappresenta la più piccola parte di un composto o di un elemento molecolare.

Il capitolo si conclude sottolineando l'importanza della teoria atomica per la comprensione della struttura della materia e delle reazioni chimiche.

Formule chimiche e reazioni

Questo capitolo si concentra sulle formule chimiche e sulle equazioni che rappresentano le reazioni, fornendo gli strumenti per descrivere quantitativamente le trasformazioni chimiche.

Definizione: Una formula chimica è una rappresentazione simbolica della composizione di una sostanza in termini di atomi.

Il capitolo introduce i concetti di:

• Formula minima: indica il rapporto minimo tra gli atomi in un composto
• Formula molecolare: indica il numero effettivo di atomi in una molecola

Esempio: La formula H2O rappresenta sia la formula minima che molecolare dell'acqua.

Viene poi spiegato come scrivere e bilanciare le equazioni chimiche:

Highlight: In un'equazione chimica bilanciata, il numero di atomi di ciascun elemento deve essere uguale nei reagenti e nei prodotti.

Il capitolo introduce anche il concetto di mole e numero di Avogadro:

Definizione: Una mole è la quantità di sostanza che contiene 6,022 × 10^23 particelle $atomi, molecole o ioni$.

Infine, vengono presentati i calcoli stechiometrici, che permettono di determinare le quantità di reagenti e prodotti coinvolti in una reazione:

Esempio: Nella reazione 2H2 + O2 → 2H2O, 2 moli di H2 reagiscono con 1 mole di O2 per produrre 2 moli di H2O.

Il capitolo si conclude sottolineando l'importanza delle formule chimiche e delle equazioni bilanciate per la comprensione quantitativa delle reazioni chimiche.

Dalle sostanze alla teoria atomica

Questo capitolo introduce i concetti fondamentali della chimica, partendo dallo studio delle sostanze fino ad arrivare alla teoria atomica. Si esplorano le leggi ponderali della chimica e i metodi usati dai chimici per analizzare e classificare la materia.

Highlight: Antoine-Laurent Lavoisier $1743-1794$ riuscì a decomporre l'acqua nei suoi costituenti, idrogeno e ossigeno, aprendo la strada allo studio della composizione delle sostanze.

L'elettrolisi dell'acqua viene presentata come metodo moderno per decomporre l'acqua:

Definizione: L'elettrolisi è il processo di decomposizione di una sostanza mediante il passaggio di corrente elettrica.

Il capitolo introduce la distinzione fondamentale tra:

• Elementi: sostanze pure che non possono essere ulteriormente decomposte
• Composti: sostanze pure che possono essere decomposte in sostanze più semplici

Vocabolario: Una sostanza facilmente decomponibile è detta instabile, mentre una difficile da decomporre è stabile.

La tavola periodica viene presentata come strumento fondamentale per classificare gli elementi chimici:

Esempio: Il simbolo del cloro $Cl$ deriva dal greco "chlorós" che significa verde.

Il capitolo si conclude introducendo la distinzione tra metalli, non metalli e semimetalli, fornendo una base per comprendere le proprietà degli elementi.