GENERALITÀ SULLA CHIMICA: Sostanze ed Elementi Chimici



La Chimica è la scienza che studia la composizione, la struttura e le trasformazioni subite dalla Materia.
La materia, costituita da Molecole e Atomi, si presenta sempre sotto forma di Materiali.

Cos’è un Materiale?
Tutto ciò che ci circonda è fatto da Materiali: il cemento, i mattoni, la calce, il gesso, l’argilla, il legno, il vetro, l’acciaio, eccetera.

Partiamo allora facendo una classificazione molto generale e generica dei Materiali, osservando lo schema qui di seguito riportato:



Si parla di Miscugli o Miscele, due parole che possiamo considerare sinonimi tra loro.
Facciamo degli esempi per chiarire meglio la differenza.

Quella che noi chiamiamo acqua potabile è un miscuglio perchè in essa ci sono molecole di acqua, ma anche Sali minerali, oltre che gas disciolti.

L’acqua distillata è invece una sostanza perchè è un materiale costituito solo da molecole H2O.
Materiali come il Rame, il Ferro, l’Alluminio, ecc. se hanno un elevato grado di purezza (in teoria al 100%) sono sostanze; in realtà, volendo essere rigorosi, dal momento che contengono sempre impurezze, non dovrebbero mai essere considerate sostanze pure? in prima approssimazione e in pratica sono considerate sostanze pure se il grado di purezza è sufficientemente elevato.

Materiali come il latte, il cemento, una crema cosmetica, il legno, una vernice, la benzina, ecc. (gli esempi che si possono fare sono davvero tantissimi) sono miscugli, anche se a volte la composizione diversa pu? essere messa in evidenza solo con l’aiuto di un microscopio ottico.
È facile capire come le sostanze pure siano rare in natura: tutti i materiali tendono a mescolarsi e diventare miscugli.
Soffermiamoci adesso sulle sostanze, in particolare sulle


Consideriamo allora lo schema qui riportato:





In questo schema gli elementi chimici sono classificati in base a come sono organizzati a livello atomico; come si vede si distinguono quattro categorie:
  • la prima comprende pochissimi elementi, tutti monoatomici, cioè costituiti da atomi singoli, sciolti, ovviamente uguali tra loro: essi sono solo SEI; sono ovviamente gassosi e sono chiamati



    perchè poco diffusi in natura; denominati anche Gas Inerti o Gas Nobili .


  • la seconda da pochi elementi costituiti da semplici molecole, fatte da due o più atomi legati chimicamente tra loro:

    H2, O2, N2, Cl2, Br2, F2


  • Ci sono poi gli Elementi chimici costituiti da Reticoli atomici, cioè da formazioni tridimensionali ordinate costituite da miliardi di miliardi di milioni di atomi che si susseguono ordinatamente lungo le tre dimensioni dello spazio (in questa categoria abbiamo tutti i Metalli, la Grafite e il Diamante che sono forme diverse di Carbonio, un nonMetallo).

    Nelle due immagini visualizzate vediamo a sinistra il reticolo atomico del Ferro,
    e a destra quelli del Diamante e della Grafite.

  • Ci sono infine gli Elementi chimici costituiti da Reticoli molecolari, cioè da formazioni tridimensionali ordinate costituite da miliardi di miliardi di milioni di molecole che si susseguono ordinatamente lungo le tre dimensioni dello spazio (abbiamo due casi: lo Zolfo, costituito da molecole di formula

    S8
        e il Fosforo costituito da molecole   
    P4

    Nelle due immagini visualizzate vediamo a sinistra la molecola ottagonale con
    struttura "a sedia" dello Zolfo, e a destra la molecola tetraedrica del Fosforo.
Gli Elementi Chimici o Sostanze Semplici possono essere classificati in base alle loro propriet?; è questa la suddivisione classica in

Metalli, NonMetalli e SemiMetalli

(i semiMetalli fino a qualche tempo fa erano chiamati Metalloidi).
Si ha il seguente schema riassuntivo:

I Metalli hanno le seguenti proprietà:
  • sono buoni conduttori di elettricità
    e calore
  • hanno alti punti di fusione
  • sono solidi cristallini (tranne il
    Mercurio Hg che è liquido)
  • sono lavorabili meccanicamente
  • sono lucenti
  • formano leghe tra loro
  • formano Ioni positivi (Cationi)

I non Metalli hanno le seguenti proprietà:
  • sono isolanti termici ed elettrici
  • hanno bassi punti di fusione
  • sono solidi amorfi o sono gassosi
  • non sono lavorabili
  • formano composti tra loro
  • formano Ioni negativi (Anioni)



Per gli Elementi chimici fatti da molecole è importante la distinzione tra

Simbolo chimico e Formula

Nella tabella qui sotto sono riportati gli Elementi in questione distinguendo tra simbolo e formula di ognuno di essi.
La distinzione diventa importante quando si devono scrivere le Reazioni chimiche dove occorre sempre la formula e non il solo simbolo (il solo simbolo va bene se trattasi di Metalli).

Elemento Simbolo Formula Elemento Simbolo Formula
Idrogeno H H2 Cloro Cl Cl2
Azoto N N2 Iodio I I2
Fosforo P P4 Bromo Br Br2
Ossigeno O O2 Fluoro F F2
Zolfo S S8

Qui sotto è riportata la tavola periodica degli elementi, con indicati i

Metalli, semiMetalli e non Metalli

che si distinguono in base al colore


L'immagine è cliccabile, passando il cursore del mouse sui vari elementi


Questo file è largamente incompleto, sorpresi come siamo stati dall'impeto delle vacanze...

Realizzato a cura di: Francesco Serra, Giorgia Mureddu, Roberto Depperu, Beatrice Cusseddu della classe 1°A, Itis Ferracciu di Tempio Pausania