2) La teoria atomica

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atomoNel 400 ac, Democrito aveva intuito con profonde riflessioni che la materia era costituita da piccolissime particelle indivisibili che battezzò col nome di atomo (atomos in greco vuol dire indivisibile). Questi immaginò di prendere un foglio e di suddividerlo idealmente in piccole parti fino a raggiungere una piccolissima parte che non poteva essere divisa ulteriormente: questa piccolissima particella prese dunque il nome di atomo. Ma Aristotele fu contrario a questa teoria, tanto che venne dimenticata completamente fino al 1800!

 

lavoisier

Nel 1800 il padre della chimica Lavoisier aveva constatato che la combinazione di due sostanze semplici che chiamò reagenti (esempio idrogeno e ossigeno) dava origine a una nuova sostanza che chiamò prodotto (l’acqua). Lavoisier chiamò le sostanze di partenza reagenti e le sostanze generate dalla loro combinazione, prodotti. Si accorse inoltre che qualsiasi reazione chimica provocasse, il peso dei reagenti era sempre uguale al peso dei prodotti. Da questo dedusse che in qualsiasi reazione chimica nulla si crea e nulla si distrugge, ma semplicemente la materia si trasforma.

Nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si trasforma.
Un altro importante chimico di quegli anni fu Proust. Sperimentando diverse reazioni chimiche si accorse che gli elementi si combinavano tra loro sempre con lo stesso rapporto!

Come la legge di Lavoisier più sopra: 2 grammi di rame (Cu) si combinano con 1 grammo di zolfo (S) per ottenere 3 grammi di solfuro di rame (CuS). Il rapporto di combinazione è di 2 a 1.
di Nell’esempio successivo abbiamo visto che 1 grammo di idrogeno si combina con ben 8 grammi ossigeno per ottenere 9 grammi di acqua. Il rapporto di combinazione in questo caso è di 1 a 8. Proust provò a variare prima la quantità di rame, poi la quantità di zolfo e si accorse immediatamente che con un rapporto diverso da 2:1 i reagenti in eccesso che fossero zolfo o che fossero rame, restavano non combinati.

Ragionando su questo capì che i reagenti in questione dovevano essere composti da piccolissime particelle le quali hanno pesi diversi per diversi elementi e che reagiscono con rapporti costanti. Per esempio per formare l’acqua, 1 atomo di ossigeno si lega a 2 atomi di idrogeno, proprio per questo la formula dell’acqua è H2O infatti H indica l’idrogeno mentre O l’ossigeno. Pesando i reagenti invece, 1 grammo di idrogeno si combina con 8 grammi di ossigeno: questa differenza è dovuta ai diversi pesi degli atomi, che in realtà se potessimo contarli sarebbero sempre in rapporto 1:2.

dalton avogadro
Il passo successivo verso la teoria atomica avvenne grazie a Dalton, il quale si rese conto che alcuni elementi combinandosi tra di loro potevano dare origine a due o più composti, ad esempio, idrogeno (H) e ossigeno (O) potevano dare origine a due composti diversi: acqua (H2O) oppure perossido d’idrogeno (H2O2).

Quindi, vedendo che i suoi predecessori si erano accorti che i reagenti si combinavano con rapporti costanti e le masse rimanevano invariate, decise di fare un ulteriore esperimento misurando la quantità di reagenti necessaria per formare il perossido d’idrogeno e la quantità necessaria per creare l’acqua, per poi confrontarle. Noi sappiamo bene che il perossido utilizza un atomo di ossigeno in più rispetto all’acqua, ma al tempo di Dalton queste cose non si sapevano. Se ne accorse perchè se per formare l’acqua reagivano tra di loro 1 grammo di idrogeno e 8 di ossigeno, nel perossido invece reagivano 1 grammo di idrogeno e ben 16 grammi di ossigeno! Ne dedusse che dovevano per forza legarsi 2 atomi di ossigeno con 2 atomi di idrogeno per giustificare questo necessario aumento di reagente. Quindi riassumendo tutte le ultime teorie riguardo l’argomento, Dalton scrisse i punti principali della sua teoria atomica:

  • La materia è formata da particelle indivisibili e indistruttibili, gli atomi.
  • Gli elementi sono sostanze pure formati da atomi tutti uguali e con la stessa massa.
  • Atomi di elementi diversi (idrogeno, ossigeno, carbonio,…) sono diversi tra di loro, hanno masse diverse e diverse proprietà di legarsi con altri atomi.
  • I composti sono sostanze pure, formati dall’unione di due o più atomi diversi che si combinano secondo un rapporto costante (2 atomi di idrogeno si combinano con un atomo di ossigeno per formare una molecola d’acqua H2O).

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