Un pò di chimica

 

La chimica è la scienza che studia la composizione della materia.

La chimica propriamente detta và ad analizzare la modalità di combinazione tra i vari elementi di base che si riuniscono a due a due a tre a tre etcc. .

Anche a livello atomico esiste una sorta di libertà, nel senso che non c’è un creatore che obbliga gli elementi di base a combinarsi tra di loro, ma viene predisposta una specie di  situazione simile a quella umana. Immaginate che gli elementi di base siano come degli esseri umani.

Avremo tre tipi di personalità. Una parte avrà un atteggiamento maschile, un’altra avrà un’atteggiamento femminile e il rimanente avrà un atteggiamento duplice. Se consideriamo le cariche positive come maschili e le cariche negative come femminili, avremo che degli elementi di base avranno la tendenza a diventare maschili quando avranno un eccesso di cariche positive. Per chiarire l’atomo per essere stabile deve essere neutro elettricamente (atteggiamento duplice), consideriamo ora per esempio l’idrogeno che ha un protone (carica positiva) e un elettrone (carica negativa). Se l’atomo di idrogeno perde l’elettrone  diventerà squilibrato elettricamente e assumerà una carica positiva.  Riprendendo l’esempio precedente, quando questo avviene, è come se diventasse un maschio “celibe”, che essendo  in perfetta forma sentirà il bisogno di trovare una femmina per raggiungere l’equilibrio.   L’idrogeno quindi assume comportamenti differente quando è compensato dall’elettrone (neutro) rispetto a quando non ha l’elettrone (scompensato). La parola ione indica proprio questo scompenso ed  è probabilmente la parola più importante della chimica.

Noi chiameremo “ione idrogeno” un atomo che ha perso l’elettrone. Quindi la parola ione è un’aggettivo che qualifica lo stato dell’idrogeno. Si scrive H+ . Il “+” indica che è un “maschio/positivo”. Il termine ione può essere usato anche da solo e allora diventa un sostantivo ed indica sempre un atomo squilibrato. L’idrogeno può essere considerato il capostipite di tutti i “maschi”.  Lo stesso comportamento “maschile” è tipico di tutti i metalli e di altre sostanze.

Viceversa se consideriamo l’ossigeno che ha otto protoni e otto elettroni notiamo la tendenza di attirare a se più elettroni del numero dei protoni. L’ossigeno tende a portarsi in una condizione con otto protoni “maschi” e dieci elettroni “femmine”. Quando si trova in questo stato lo definiamo “ione ossigeno”  è lo indichiamo con il simbolo O–  .

N.B. l’elemento più abbondante sulla terra è l’ossigeno che ne rappresenta il 47%, quindi non è del tutto sbagliato riferirci alla terra come ad una femmina

Ci sono ovviamente molti altri elementi che avranno la tendenza  femminile : fluoro, cloro, bromo, iodio etcc.

Ci sono poi elementi come il Carbonio che possono acquistare elettroni o perdere elettroni. Quindi potranno assumere un atteggiamento di volta in volta maschile o femminile. Mentre sul piano umano un tale comportamento è visto  come poco naturale, sul piano della fisica invece non solo è la normalità, ma è così importante che l’atomo di Carbonio che ne è il capostipite, è considerato l’elemento creatore della vita organica. Con questo intendiamo dire che non esiste molecola di un essere vivente che non contenga almeno un’atomo di carbonio.

Per correttezza diciamo anche che è possibile che il silicio, che ha un comportamento analogo, in condizioni opportune, sviluppi una vita organica a base di silicio. Comunque per quello che ne sappiamo al momento sulla terra, è il carbonio ad avere l’assoluto dominio.  Questi elementi  con comportamento duplice vengono chiamati anfoteri .

La capacità di reagire degli elementi anfoteri è duplice, essi assumeranno caratteristiche maschili quando si trovano di fronte ioni femminili, e atteggiamenti femminili quando si trovano di fronte ioni maschili.

Un punto da chiarire è il numero di elettroni che un atomo può perdere o acquistare è caratteristico di ogni singolo elemento, e varia da uno a sette. Il numero di elettroni persi o acquistati viene denominato con il nome di valenza .

Pertanto se parliamo di ossigeno con  valenza  meno due, intendiamo che può acquistare due elettroni. La reazione tra i vari atomi deve fare in modo che il numero di elettroni che un elemento ha in più e l’elemento reagente ha in meno siano uguali.   Se gli elementi sono più di uno occorre sempre che risulti l’equilibrio tra elettroni e protoni. Per esempio l’ossigeno che ha valenza meno due , può legarsi con due atomi di idrogeno, ciascuno con valenza più uno +.

(quindi due valenze più uno = una valenza meno due) .

Messi in una situazione liquida acquosa  gli elementi maschili tendono a dare soluzioni basiche.  Viceversa gli elementi femminili tendono a dare soluzioni acide.

Cosa è una base ?

Dovete immaginare  che mettendo un’elemento molto maschile dentro all’acqua si formano gruppi ossidrili OH- . A questo punto tutta la soluzione acquista un’atteggiamento femminile. E’ come se la presenza di un maschio molto forte, attirasse attorno a se un gruppo di femmine corteggiatrici. La soluzione si dice Basica .

Mettendo viceversa un’elemento  fortemente femminile si vengono a creare gruppi H+ maschili in eccesso per un’analogo motivazione. La soluzione si dice Acida  .

Acidi e Basi reagiscono assieme compensandosi e formando sali . 

Una precisazione va fatta nei confronti della parola Ione, un atomo si dice “eccitato” quando i suoi elettroni (uno o più) ricevendo dall’esterno energia balzano da un’orbita bassa, ad un’orbita più alta (cioè più lontana dal nucleo) . E’ come se Mercurio  andasse ad occupare l’orbita di Giove. Però se il salto energetico è adeguatamente elevato, l’elettrone esce dall’influenza del nucleo e si allontana definitivamente. In quel caso l’atomo rimane sbilanciato elettricamente  e si chiama Ione.

Ionizzare un gas significa eccitarlo a tal punto da trasformarlo in ione con gli elettroni separati e distanti dall’atomo.

Un gas ionizzato e in movimento cinetico di un certo spessore viene chiamato PLASMA .

da Wikipedia : In fisica e chimica, il plasma è un gas ionizzato, costituito da un insieme di elettroni e ioni e globalmente neutro (la cui carica elettrica totale è cioè nulla). Essendo però costituito da particelle cariche, i moti complessivi delle particelle del plasma sono in gran parte dovuti alle forze a lungo raggio che si vengono continuamente a creare, e che tendono a mantenere il plasma neutro; questo fatto stabilisce una differenza importante rispetto ai gas ordinari, nei quali i moti delle particelle sono dovuti a forze che si estendono al massimo per qualche primo vicino.

In quanto tale, il plasma è considerato come il quarto stato della materia, che si distingue quindi dal solido, il liquido e l’aeriforme.

“Ionizzato” in questo caso significa che una frazione significativamente grande di elettroni è stata strappata dagli atomi. Le cariche elettriche libere fanno sì che il plasma sia un buon conduttore di elettricità, e che risponda fortemente ai campi elettromagnetici.

Mentre sulla terra la presenza del plasma è relativamente rara (fanno eccezione i fulmini e le aurore boreali), nell’universo costituisce più del 99% della materia conosciuta: si trovano sotto forma di plasma il Sole, le stelle e le nebulose. Infatti la materia sconosciuta, ovvero l’energia e la materia oscura, costituiscono nel complesso il 95% dell’universo. In questo senso, la materia conosciuta ne è il 5 %.

Inoltre, si ha una formazione di plasma sullo scudo termico dei veicoli spaziali al rientro nell’atmosfera.

 

 

capitolo tre : definizioni ed elementi di base 

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