Chimica semplice come un Lego

Dove sono gli elettroni?

Introduzione:Ormai tutti sappiamo cos’e’ un atomo e che ce ne sono di 92 tipi. Ora immaginate di avere una scatola Lego con 92 tipi di blocchi. La Chimica consiste nel costruire delle molecole mettendo assieme questi blocchi.

Cose da fare: Si tratta di una serie di video di TedEd che spiegano ognuno qualcosa di fondamentale sulle regole come assemblare questi blocchi.

Il primo video (clicca sulla figura sopra) spiega come sono disposti gli elettroni intorno all’atomo.

Il legame chimico

Il secondo video  come si collegano i vari blocchi (il legame chimico).

le molecole nello spazio
Nel terzo video scoprite come a causa delle forze tra le particelle che costituiscono la molecola , dovete organizzare in maniera particolare i vari blocchi nello spazio.

Quanto eìgrande una mole?

Nel quarto video scoprite attraverso Avogadro e il suo numero quanto sono piccoli i blocchi con cui avete a che fare (in questo video si vede spesso una talpa: la ragione e’ che in inglese mole significa anche “talpa” ed e’ anche un tipo di neo).

Perche' l'acqua e l'olio non si mescolano?

Nel quinto  video scoprite come la piccola dimensione dei blocchi, la loro costituzione, il loro numero grandissimo spiega alcuni fenomeni altrimenti incomprensibili: il sale si scioglie nell’acqua mentre l’olio si raccoglie tutto da una parte.

Cosa succede:Una volta che la meccanica quantistica ha spiegato la struttura dell’atomo, la chimica e’ diventata una parte  della fisica. In particolare tutte le  proprieta’ chimiche degli elementi scoperte nel secolo precedente che avevano portato alla scoperta della tavola periodica degli elementi venivano spiegate come conseguenza delle leggi quantistiche per cui gli elettroni dovevano disporsi in una maniera particolare intorno all’atomo.

Il primo video vi mostra questa disposizione di elettroni  che alla fin fine viene descritta dagli orbitali che dicono qual’e’ la zona intorno all’atomo in cui l’elettrone ha il 95% di probabilita’ di trovarsi.  Possiamo pero’ riassumere in maniera semplificata la disposizione degli elettroni, disponendoli in orbite successive che ovviamente non indicano l’effettiva posizione spaziale ma solo l’energia degli elettroni (crescente man mano che ci allontaniamo dal nucleo).   Questa applicazione interattiva vi fa vedere questa rappresentazione semplificata per gli atomi nelle prime 4 righe della tavola periodica.

In particolare gli elettroni nell’ultima “orbita” sono quelli responsabili delle proprieta’ chimiche e spiegano completamente le proprieta’ dei 92 elementi nella tavola periodica. Quindi questi sono i 92 blocchi base del Lego chimico. Gli attacchi sono sul guscio periferico di elettroni. Ad esempio il carbonio ha 4 attacchi, l’idrogeno un attacco che e’ il complementare di questi. Ed ecco che possiamo collegare 4 atomi di idrogeno a un atomo di carbonio  formando la molecola di metano. Ma come mostra molto bene il video sulla struttura spaziale delle molecole, il collegamento tra atomi si ottiene con forze  di tipo elettrico ed e’ nello spazio (un po’ come se avessimo a che fare con  dei pezzi Lego magnetizzati che possono collegarsi nello spazio solo in alcuni configurazioni particolari.)

Questo tipo di attacchi si crea con lo scambio  o la condivisione di elettroni e si parla allora di legame ionico e covalente. Ma questa non e’ tutta la storia. Per comprendere davvero la natura del legame chimico dovete ancora considerare due cose importantissime: la dimensione microscopica degli atomi e quindi il numero enorme di molecole. Vedi video sul numero di Avogadro. Quindi ogni reazione chimica e’ un processo in cui moltissime molecole e atomi si scontrano a caso. Come spiega molto bene l’ultimo video il bicchiere d’acqua e’ come una discoteca enorme dove le molecole d’acqua danzano esercitando delle forze elettriche tra di loro. Se gettiamo dentro del sale, i due atomi che formano la sua molecola, essendo legati debolmente, non resistono a queste forze e le due parti (i due ioni) si separano e letteralmente scompaiono nell’acqua. Invece le molecole di olio sono molto piu’ robuste e rimangono intere. Non solo. Ma la spinta continua delle molecole d’acqua li fa inevitabilmente urtare tra di loro e riunire assieme.

Commenti:

Altri applet di fisica atomica

Il materiale e’ formato da

http://ed.ted.com/lessons/the-uncertain-location-of-electrons-george-zaidan-and-charles-morton
autore : George Zaidan e Charles Morton
titolo in inglese : The uncertain location of electrons

http://ed.ted.com/lessons/how-atoms-bond-george-zaidan-and-charles-morton
autore : George Zaidan e Charles Morton
titolo in inglese : How atoms bond

http://ed.ted.com/lessons/what-is-the-shape-of-a-molecule-george-zaidan-and-charles-morton
autore : George Zaidan e Charles Morton
titolo in inglese : What is the shape of a molecule?

http://ed.ted.com/lessons/daniel-dulek-how-big-is-a-mole-not-the-animal-the-other-one
autore : Daniel Dulek
titolo in inglese : How big is a mole?(Not the animal the other one)

http://ed.ted.com/lessons/why-don-t-oil-and-water-mix-john-pollard
autore : John Pollard
titolo in inglese : Why don’t oil and water mix?

e fa parte della raccolta di video TED-ed Lessons Worth Sharing.
© TED Conferences
Ricerca di pagine che hanno link a questo materiale .

Tweet

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *