Fisica e chimica classe 8: Atomi, ioni e formule chimiche
Fisica e chimica, classe 8 (Portogallo): Di che cosa è fatto un atomo, che cosa distingue un elemento, come nascono molecole e ioni e come leggere o scrivere la formula di un composto ionico.
L'atomo e l'elemento
Un atomo ha un nucleo con protoni (carica positiva) e neutroni (senza carica), e attorno gli elettroni (carica negativa). In un atomo il numero di protoni è uguale a quello degli elettroni, perciò l'atomo è neutro. Ciò che definisce l'elemento chimico è il numero di protoni: ogni atomo con 11 protoni è sodio, ogni atomo con 17 è cloro. Ogni elemento ha un simbolo: Na, Cl, O, H, Ca.
Molecole, ioni e formule
Gli atomi si uniscono e formano unità più grandi. Una molecola è un gruppo di atomi legati: l'acqua, H₂O, ha 2 atomi di idrogeno e 1 di ossigeno. Uno ione è un atomo, o un gruppo di atomi, che ha perso o acquistato elettroni e quindi ha una carica: se ha perso elettroni è positivo, se li ha acquistati è negativo. La formula chimica dice quali elementi ha una sostanza e quanti atomi di ciascuno. L'unità strutturale può essere un atomo (Fe), una molecola (CO₂) o un gruppo di ioni (NaCl).
Dall'atomo al composto: CaCl₂
Il calcio ha 20 protoni; perdendo 2 elettroni ne restano 18, quindi la carica è 20 − 18 = +2: lo ione Ca²⁺. Il cloro ha 17 protoni; acquistando 1 elettrone ne ha 18, carica 17 − 18 = −1: lo ione Cl⁻. Un composto deve essere neutro, quindi le cariche si annullano: 1 × (+2) + 2 × (−1) = 0. Un Ca²⁺ richiede due Cl⁻: CaCl₂, cloruro di calcio. Il 2 dà il rapporto tra gli ioni, non una molecola di tre atomi.
NaCl non è una molecola
Si sente spesso dire «una molecola di sale». Ma il sale da cucina, NaCl, non è fatto di molecole: è un enorme insieme ordinato di ioni Na⁺ e Cl⁻ nel rapporto 1 a 1, e la formula dà solo quel rapporto. In H₂O o CO₂ la formula descrive invece una vera molecola. E non cambiare mai un indice per «far tornare i conti»: CO e CO₂ sono sostanze diverse, come H₂O (acqua) e H₂O₂ (perossido di idrogeno).
Ioni sulle etichette
Leggi l'etichetta di un'acqua minerale: calcio, magnesio, sodio, potassio, cloruri, solfati, bicarbonati. Sono ioni disciolti. Un dentifricio può contenere fluoruro di sodio, NaF, formato da Na⁺ e F⁻. Con una tabella di ioni puoi scrivere le formule: Mg²⁺ e Cl⁻ danno MgCl₂, e Na⁺ con SO₄²⁻ dà Na₂SO₄, perché 2 × (+1) + 1 × (−2) = 0. Controlla che le cariche si annullino e la formula è giusta.
Metti alla prova quello che hai imparato
Che cosa decide a quale elemento chimico appartiene un atomo?
- a) Il numero di elettroni che ha in quel momento
- b) Il numero di protoni nel suo nucleo
- c) La dimensione dell'atomo
- d) La sua carica elettrica
Risposta corretta: b) Il numero di protoni nel suo nucleo — Giusto: 11 protoni è sodio, 17 è cloro. Il simbolo (Na, Cl) dà il nome all'elemento.
L'alluminio forma lo ione Al³⁺ e il solfato lo ione SO₄²⁻. Qual è la formula del solfato di alluminio?
- a) AlSO₄
- b) Al₃(SO₄)₂
- c) Al₂(SO₄)₃
Risposta corretta: c) Al₂(SO₄)₃ — Giusto: 2 × (+3) + 3 × (−2) = 0. Le parentesi mostrano che il 3 vale per tutto lo ione SO₄²⁻.
Quale affermazione sul sale da cucina, NaCl, è corretta?
- a) È un grande insieme ordinato di ioni Na⁺ e Cl⁻, nel rapporto 1 a 1
- b) È fatto di molecole, ciascuna con un atomo di sodio e uno di cloro
- c) È fatto di atomi neutri di sodio e atomi neutri di cloro
Risposta corretta: a) È un grande insieme ordinato di ioni Na⁺ e Cl⁻, nel rapporto 1 a 1 — Giusto: il NaCl è un gruppo di ioni e la formula dà solo il rapporto tra loro.
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