Benvenuti nella playlist di chimica! Iniziamo questa serie di lezioni con le leggi ponderali, che sono la base della chimica inorganica. Infatti la materia è composta da particelle microscopiche, che oggi sappiamo che si chiamano atomi. Ma come si è arrivati ad elaborare il primo modello atomico?
Con le leggi ponderali, e cioè delle leggi che si riferiscono ad aspetti quantitativi delle masse delle sostanze che si combinano nelle reazioni chimiche. Esse, infatti, sono il frutto dell'applicazione del metodo scientifico. basato sulla misura delle quantità, cioè i pesi, in gioco.
E per annunciarle all'epoca bastava semplicemente l'utilizzo di una bilancia. Quindi abbiamo che all'inizio della chimica, per capire come funzionavano le reazioni, ci poteva bastare utilizzare una bilancia, molto precisa, ma ci bastava quella. Ed ecco che tre scienziati sono andati ad annunciare le prime tre leggi fondamentali della chimica. Il primo scienziato. che qua vediamo in foto mentre guarda una bella ragazza, e Antoine Lavoisier.
Egli fu un chimico, biologo, filosofo ed economista. Sapete che all'epoca i scienziati comunque avevano diverse branche, potevano lavorare su tantissimi argomenti diversi. Questo perché ovviamente nelle scienze c'era ancora tanto da scoprire, quindi diciamo che uno poteva essere sia chimico sia biologo. Sono due materie molto vicine, ma ovviamente sono due materie nettamente diverse.
Di conseguenza oggi bisogna specializzarsi su una delle due. All'epoca invece... Lavoisier era addirittura filosofo e anche economista.
Cosa però più interessante di tutte è che viene definito il padre della chimica moderna, perché dovete sapere che all'epoca ci troviamo a fine 1700, quindi queste leggi sono state annunciate alla fine del 1700. Ecco, dovete sapere appunto che all'epoca la chimica vera e propria non esisteva, o meglio esisteva ad esempio l'alchimia, quindi un qualcosa che non era realmente come oggi. Questo perché lo andiamo a scoprire con la legge di conservazione della massa, enunciata nel 1789 proprio dalla Voisier. Tra l'altro, cosa interessante anche se non utile alla nostra materia, a causa del suo ruolo di esattore fiscale, venne la Voisier considerato coinvolto con la monarchia e siccome ci trovavamo in periodo di rivoluzione francese, fu condannato a morte e ghigliottinato nel 1794. Una semplice curiosità questa.
Passiamo però invece... a esaminare la sua prima legge, o meglio, la sua legge, che è anche la prima legge della chimica, definita legge della conservazione della massa. La prima legge, e cioè quella della conservazione della massa di Lavoisier, ci dice che in una reazione chimica la massa dei reagenti è esattamente uguale alla massa dei prodotti.
Possiamo anche enunciarle in un modo un pochino più semplice, come nulla si crea e nulla si distrugge. E solitamente si aggiunge anche tutto si trasforma. Ed ecco che finalmente capiamo perché la voesia viene ritenuto il padre della chimica e perché prima invece c'era qualcosa che poteva essere definita magia, alchimia, ma non chimica.
Perché in effetti se qualcosa scompariva dagli occhi, da davanti alla nostra vista, una volta si pensava che fosse scomparso, che si fosse annullato, se ne fosse andato. Invece adesso noi sappiamo che nulla si crea e nulla si distrugge. E cioè nulla può comparire e nulla può scomparire. Sostanzialmente non possiamo fare i maghi, e cioè non comparirà nulla dal nulla, appunto, e non scomparirà nulla nel nulla. Ovviamente questa legge poi viene relativizzata nel momento in cui arriva la fisica quantistica, e quindi con Einstein sappiamo che la massa e l'energia possono essere intercambiabili.
Però noi ovviamente, essendo all'inizio della chimica, ci focalizziamo invece sulle cose più concrete per questa materia. E qua vediamo anche un esempio, quindi se noi mettiamo un grammo di ferro a reagire con 0,57 grammi di zolfo, semplicemente ci vengono fuori 1,57 grammi di un composto, in questo caso il solfuro di ferro. Questa cosa è molto importante da notare, noi oggi la diamo scontata, cioè che da un grammo più 0,57 ci viene 1,57, però come vedete non compare nulla e non scompare nulla.
Proprio come una bilancia abbiamo la... conservazione della massa dei reagenti nei prodotti e cioè se i reagenti insieme sommati ci danno ad esempio 10 grammi nei prodotti dovremo per forza trovare quei 10 grammi non potremo trovarne 9 non potremo trovarne 11 questo perché se no vorrebbe dire che qualcosa è comparso o qualcosa è scomparso e sappiamo che questo non è possibile Ed ecco come mai si chiama proprio conservazione della massa questa legge, perché la massa dei reagenti viene conservata, cioè nulla scompare. E allora facciamo un esempio ancora più comprensibile nella vita di tutti i giorni.
Se noi prendiamo un tavolo di legno e lo andiamo a far reagire insieme all'ossigeno dell'aria, ovviamente dobbiamo dare una piccola scintilla, il tutto brucia. Noi sappiamo che in questo caso ci saranno delle fiamme. E dopo che avviene la combustione, quello che si produce sarà della cenere e ovviamente dei fumi.
Ora che succede che se noi andassimo a pesare la cenere e l'andassimo a paragonare al peso del tavolo e dell'ossigeno di partenza, ci accorgeremmo che la cenere pesa molto meno. E in effetti qua potrebbe sembrare che qualcosa è scomparso. Il grande merito di Lavoisier fu proprio questo. Capire che il peso che era scomparso, quello che noi non trovavamo nella cenere, In realtà, non era realmente scomparso, ma era conservato dentro l'anidride carbonica, che però non si vedeva più, perché era diventato un gas e se n'era anche andata. E quindi cosa fecero, scienziati, in primo luogo Lavoisier?
Semplicemente in una reazione di combustione, mise sulla reazione un palloncino, una cupola, un qualcosa che potesse trattenere anche i gas, e a quel punto pesò tutto. Quel recipiente contenente sia la cenere ma anche i gas. E scoprì che insieme alla cenere c'era anche l'anidride carbonica che ovviamente pesava.
Noi pensiamo che l'aria non pesi, ma l'aria ha un peso. E se allora noi andiamo a pesare tutta quell'anidride carbonica più la cenere, ci accorgiamo che pesano esattamente quanto il tavolo più l'ossigeno. E quindi tavolo di partenza più ossigeno, se li pesiamo, facciamo finta che pesano 10 kg, otterremo come prodotto, nel momento in cui la combustione avviene completamente, otteniamo esattamente gli stessi chili, quindi 10 chili, di cenere più CO2. Quindi se la cenere ad esempio pesa solo 8 chili, vuol dire che gli altri 2 chili sono tutti contenuti nella CO2. Che se non mettiamo una cupola o un qualcosa per contenerla, questa se ne va.
E'per quello che non la si vedeva. Quindi vediamo che a fine del 1700 si scopre questa cosa, e cioè... che da dei reagenti di partenza, questi reagenti si trasformeranno in prodotti e le particelle che li formano non compaiono e non scompaiono.
Come facciamo a saperlo? Beh, basta pesarli. Ci accorgiamo che la massa che avevamo all'inizio ce l'abbiamo anche alla fine della reazione.
Ma adesso vediamo qualche esercizio tipico riferito alla prima legge di conservazione della massa di Lavoisier. Vediamo questo. Se dalla combustione di 4 4,86 grammi di magnesio si ottengono 8,06 grammi di ossido di magnesio, determina la massa di ossigeno che ha reagito con il magnesio.
Ora qua abbiamo dei grammi di magnesio, abbiamo ovviamente dei grammi di ossigeno, perché sennò non si potrebbe formare l'ossido di magnesio. Ora come si fa a sapere quanti grammi di ossigeno vengono utilizzati in questa reazione? Basta semplicemente andare ad ARI. i grammi.
In questa semplice equazione, in questa reazione, noi sappiamo che la freccia equivale a un uguale, anzi dopo la voosia possiamo proprio dire che il simbolo della reazione è proprio come un uguale matematico, perché abbiamo che le masse di quello che si trova a sinistra della freccia devono corrispondere alle masse di quello che si trova a destra. Il magnesio, vediamo che pesa 4,86 grammi, lo troviamo scritto qua sopra. L'ossigeno non lo sappiamo, è la nostra x.
L'ossido di magnesio invece, lo vediamo qua, pesa 8,06 grammi. Di conseguenza, come si fa? Questa è una semplice equazione, ecco ve la metto tutta scritta qua sotto, e per trovare la x basta semplicemente fare una sottrazione molto semplice.
8,06 meno 4,86 uguale, e scopriamo che l'ossigeno utilizzato in questa reazione è esattamente... 3,2 grammi. Passiamo ad un altro esercizio tipico. Perché il ferro quando arrugginisce aumenta di peso?
Questa domanda è un pelo più teorica. L'equazione di reazione della formazione della ruggine, quindi di ossidazione del ferro, dovete sapere che la formazione della ruggine è semplicemente l'ossidazione del ferro. Cosa vuol dire?
Vuol dire che il ferro, esposto all'ossigeno, va a creare un composto, va a reagire con esso. E si forma quindi dell'ossido ferroso o dell'ossido ferrico, a seconda del tipo di ruggine. Ecco, in questo caso abbiamo l'equazione della reazione, la vediamo scritta qua.
E vediamo che il semplice motivo per cui il ferro arrugginito pesa di più è perché insieme al ferro viene a reagire anche l'ossigeno. E quindi il composto finale, cioè la ruggine, sarà più pesante. Perché? Per il semplice motivo che oltre al ferro c'è anche l'ossigeno.
È vero, l'ossigeno ci sembra leggero, però ha un peso. E qua vediamo infatti la reazione. E cioè la vediamo proprio sotto forma di palline. Noi oggi sappiamo che questi sono gli atomi. Sappiamo che il ferro...
Unito agli atomi di ossigeno mi dà queste due molecole di ruggine, possiamo chiamarla così, ecco visto che non conosciamo ancora la nomenclatura. Quindi l'ossido di ferro in questo caso è formato in questo modo. Vedete che ovviamente pesa molto di più del semplice ferro, guardate qua, c'è una pallina di ferro, ovviamente da sola, in questo caso la molecola pesa molto di più, perché è unita con le palline di ossigeno.
Bene, con questa lezione ci fermiamo qua e vi do appuntamento nella prossima lezione per andare a scoprire la seconda legge ponderale. La legge di Proust. Se quindi vi è stato utile questo video, vi invito a lasciare un like e a iscrivervi alla pagina così vedete anche tutti i video precedenti. Vi ricordo che c'è anche una playlist di biologia, di anatomia riguardante le scuole superiori e di igiene, ma soprattutto potrete vedere tutti i prossimi video della playlist di chimica.
Detto questo, vi saluto e vi do appuntamento alla prossima lezione.