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LE PRIME LEGGI DELLA CHIMICA - Coggle Diagram
LE PRIME LEGGI DELLA CHIMICA
LAVOISIER
Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) fu il primo ad utilizzare in ambito scientifico la bilancia. In una reazione chimica,
la somma delle masse delle sostanze
(reagenti),
è uguale alla somma delle masse delle sostanze ottenute
(prodotti). Lavoisier formulò la
legge di conservazione della massa
.
CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA
L'energia si conserva quando si trasforma da una forma all'altra
, analogamente a quando accade per la materia.
In una trasformazione la somma delle energie del sistema e dell'ambiente è uguale prima e dopo la trasformazione stessa.
L'energia può compiere lavoro e produrre calore oppure può essere convertita tutta in calore, il calore, però non può essere riconvertito tutto in lavoro.
la trasformazione dell'energia e il suo scambio tra sistema e ambiente sono fenomeni comunissimi nelle reazioni chimiche.
Le reazioni chimiche che avvengono con cessione di energia all'ambiente sono dette
esoergoniche
e formano prodotti di contenuto energetico più basso.
Le reazioni chimiche che avvengono con assorbimento di energia dall'ambiente sono dette
endoergoniche
e formano prodotti di contenuto energetico più alto.
Una porzione di materia è definita
sistema
e le sue parti sono dette
fasi
, ciascuna con proprietà e caratteristiche distinguibili tra di loro.
Un sistema può interagire con l'ambiente esterno e può quindi definirsi:
Aperto
, se scambia materia ed energia con l'ambiente.
Isolato
, se non può scambiare né materia, né energia.
Chiuso
, se può scambiare solo energia.
PROUST
Nel 1806 Joseph Louis Proust (1754-1826) utilizzò la bilancia per studiare i campioni di pirite un minerale di ferro e di zolfo. Notò che il rapporto di quantità tra il ferro e il zolfo nel minerale è costante e quindi è costante anche la sua composizione.
Formulò la
legge delle proporzioni definite
o
legge della costanza della composizione
.
Le quantità reciproche dei due elementi che reagiscono seguono il
rapporto di combinazione
:
reagente in maggior quantità
diviso
reagente in minor quantità
DALTON
Grazie alle molte analisi eseguite, i primi chimici si accorsero che
gli stessi elementi possono formare composti diversi
. Confrontando la quantità di singoli elementi presenti in ciascuno dei composti, John Dalton (1766-1844) notò che esse mostravano una regolarità, che descrisse nella
legge delle proporzioni multiple
.
Quando due elementi formano più di un composto, le masse dell'uno che reagiscono con la stessa massa dell'altro stanno loro secondo rapporti esprimibili con numeri piccoli e interi.
Tutte le scoperte fatte sulle leggi ponderali (basate sulle masse delle sostanze, coinvolte nella reazione) trovarono un'interpretazione comune nella
teoria atomica
elaborata da Dalton nel 1808, grazie alla quale la chimica fece un importante passo avanti.
Dalton affermò che le leggi scoperte da Lavoisier, da Proust e da lui stesso potevano essere spiegate con le particelle,
atomi
se si ammettono
5 principi
:
3) Nelle reazioni chimiche gli atomi si uniscono e si dividono gli uni e gli altri, ma non vengono né creati, né distrutti, né divisi in parti più piccole, né convertiti in atomi di altro tipo.
(insieme al 2) spiega la legge di Lavoisier, infatti gli atomi coinvolti in una reazione potranno solo separarsi e ricombinarsi gli uni con gli altri. La massa e gli atomi stessi restano invariati.
Gli atomi dei vari elementi si uniscono in rapporti costanti per formare le molecole.
Questa affermazione appoggia la legge di Proust.
2) Tutti gli atomi di un elemento sono uguali tra loro e hanno la stessa massa.
Gli atomi di due elementi possono combinarsi in rapporti diversi per formare differenti composti.
Questa affermazione conferma la legge di proporzionalità multiple di Dalton stesso.
1) Tutta la materia è costituita da atomi inalterabili e non divisibili in parti più piccole.
Tale principio prende spunto dall'idea del filosofo Democrito, che già nel V sec aC aveva ipotizzato la natura corpuscolare della materia, il suo pensiero si basava solo su argomentazioni logiche e non su esperimenti.
Dalton affermava che
la materia era costituita da particelle elementari che interagivano tra di loro
e considerò la massa come criterio per distinguerli, ma viste le dimensioni era impossibile determinare massa di un singolo atomo con una misura diretta. Egli partì dal presupposto che, poiché due elementi formavano un composto reagendo in rapporti di massa definiti e costanti, si poteva ipotizzare che tali rapporti valgano anche per gli atomi.
Dato che l'
idrogeno
era spesso presente e aveva sempre valori più bassi degli altri reagenti, Dalton decise di dargli il
valore unitario
. La massa atomica relativa di un elemento "A" è un numero che indica il rapporto tra la massa dell'atomo di quel elemento e la massa dell'atomo di idrogeno.
Massa Relativa all'Elemento "A"
=
Massa dell'Atomo "A"
diviso
Massa dell'Idrogeno
. Stesso fece anche per le molecole.
Se confrontiamo i valori di Dalton con quelli reali, notiamo delle discrepanze dovuti principalmente al fatto che partiva dai presupposti sbagliati.
All'epoca altri studiosi trassero delle teorie differenti e contrastanti l'una dall'altra e questo periodo fu caratterizzato da gran caos nel mondo chimico.
Con i continui esperimenti e con il confronto delle idee si riuscirono ad appianare le discrepanze e a dare una definizione di composti.
La chiave fu la massa relativa agli atomi e non la massa, quindi possiamo affermare che, al di là della correttezza, Dalton è riuscito a "indicare la via corretta ai suoi successori".
Nel XVII sec si iniziarono a studiare i fenomeni naturali o artificiali in modo sistematico, grazie a Robert Boyle.
Si passò così da conoscenze basate solo sull'osservazione di procedimenti pratici ed empirici a una conoscenza approfondita della costituzione della materia, grazie ad un approccio sperimentale e rigoroso.