Proprietà fisiche delle
sostanze
DI COSA SI OCCUPA LA CHIMICA
DI COSA SI OCCUPA LA CHIMICA
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studio della composizione e della struttura della
studio della composizione e della struttura della
materia (sostanze) e delle sue trasformazioni
MASSA
MASSA
PESO
PESO
misura la quantità di materia di un corpo e si misura in Kg
UM (SI)= Kg
forza con cui il corpo è attratto dalla terra per la forza di
gravità e si misura in Newton
UM (SI)=N
La MASSA di un corpo è costante in ogni luogo, ma il PESO varia con la posizione del corpo, La MASSA di un corpo è costante in ogni luogo, ma il PESO varia con la posizione del corpo,
N. B.
N. B.
LA DENSITA’
Due oggetti che occupano lo stesso volume hanno
masse diverse quando la materia di cui sono
costituiti è diversa
La densità è il rapporto tra la massa ed il volume
di un corpo: d = m / V
e corrisponde alla massa
contenuta in un volume unitario.
Cubo di ferro Cubo di legno
Grandezze Intensive ed Estensive
Proprieta’ che dipendono dalla
quantita’ di materia sono
chiamate
Estensive
come
lunghezza, volume, massa e
peso
Proprieta’ indipendenti dalla
quantita’ di materia sono
chiamate
Intensive
come la
temperatura e la densità
Cosa e’ la Temperatura?
Qualitativamente, e’ la proprieta’ di un oggetto
che determina la sensazione di
caldo
o di
freddo
quando lo tocchiamo.
E’ quella grandezza … che viene misurata con
un termometro.
E’ una misura dell’energia cinetica media molecolare
Cosa e’ la Temperatura?
…due persone diverse possono definire “
caldo
” o
“
freddo
” lo stesso oggetto
… tuttavia saranno entrambe concordi nel ritenere
che l’acqua bollente è
piu
’ calda del ghiaccio.
Possiamo rendere
quantitativa
questa
osservazione, cercando una proprieta’ fisica che
varia in modo regolare passando dal
freddo
al
Cos’è il Calore ?
Passa da un corpo a
temperatura maggiore
ad un corpo a
temperatura minore…
Dipende dalla
quantità di
materia
che viene
coinvolta
Il
calore specifico
è la
quantità di energia
assorbita o ceduta da 1
g di materiale durante un
aumento o diminuzione
di temperatura di 1°C
Fahrenheit Celsius Kelvin Punto di Punto di ebollizione ebollizione Punto di congelamento 212 100 373.15 32 0 273.15 180° 100° 100°
1 kelvin = 1 grado Celsius
1 kelvin = 1 grado Celsius
In chimica si usano dei modelli
La realta’ e’ spesso troppo
complessa
per poter essere
studiata in modo semplice, preciso e accurato.
Gli scienziati ricorrono a delle
semplificazioni
, a volte
drastiche, in modo però da mantenere sempre le
caratteristiche salienti del fenomeno da studiare
Una teoria scientifica deve essere la più semplice possibile... ma non troppo
semplice (A. Einstein)
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Cosa sono i modelli
Un modello e’ una
costruzione teorica
che cerca di
catturare, piu’ o meno fedelmente, uno o piu’
aspetti di un fenomeno
Un modello semplifica, diminuisce la
complessita’
di
un fenomeno, aiuta a capire, ma approssima
Scegliere un modello “
corretto
” è difficile.
La capacità di astrazione
L’astrazione e’ una
semplificazione
di qualche aspetto
di un fenomeno o di un problema, che ci permette di
concentrarsi
sugli aspetti salienti
e
non sui dettagli
•
Una rappresentazione di qualche cosa
•
Spesso meno dettagliata dell’originale
•
Nasconde o elimina informazioni poco o non rilevanti
•
Può essere difficile da capire senza una adeguato
allenamento
Il colore di un missile e’ irrilevante per calcolare
Il colore di un missile e’ irrilevante per calcolare
la sua traiettoria
Astrazione e Modelli
Il sole è, in prima approssimazione, un recipiente
pieno di un
Gas
.
Un cavallo da corsa è, in prima approssimazione,
una sfera.
Un bicchiere d’acqua (liquida)
NON
è, neanche in
prima approssimazione, assimilabile ad un gas.
Si devono trascurare i dettagli insignificanti, o
Si devono trascurare i dettagli insignificanti, o
trascurabili... ma solo quelli.
trascurabili... ma solo quelli.
Sistema, Ambiente e Universo
Nello studio di un fenomeno, si cerca di isolare
la ‘zona di spazio’ dove avviene il fenomeno
da quello che la circonda.
Univers
Univers
o
o
Sistema Sistema Ambiente SISTEMA SISTEMA + + AMBIENTE AMBIENTE = = UNIVERSO UNIVERSOSistemi in chimica
Vari tipi di sistemi utilizzati in Chimica:
Isolato
MATERIA
MISCUGLIO SOSTANZA PURA
MISCUGLIO OMOGENEO MISCUGLIO ETEROGENEO ELEMENTO COMPOSTO
• Elemento: una sostanza pura che non può essere scomposta in sostanze più semplici.
• Composto: una sostanza pura che può essere scomposta in sostanze piu’ semplici.
• Sistema puro: sistema costituito da una sola sostanza.
• Miscuglio: unione di due o piu’ sostanze che con il loro contatto non producono una reazione chimica.
Miscela eterogenea
Zolfo ferro
Composti:
NaCl, CuSO4, NiCl2, K2Cr2O7, CoCl2
Elementi:
P bianco, S, Carbonio, Br, I
CLORO Cl2 SODALITE SODIO Na CLORURO DI SODIO
I composti hanno proprietà molto diverse da
quelle degli elementi da cui derivano.
I composti hanno proprietà molto diverse da
quelle degli elementi da cui derivano.
Composti dello stesso tipo di atomi possono
avere proprietà anche molto diverse
Nera Tenera Sfaldabile Buon conduttore di calore ed elettricità Incolore Trasparente Duro Isolante
“Tutti i diamanti del mondo si stanno trasformando in mine per matite”
Si possono produrre diamanti sintetici sottoponendo la grafite a P e T elevate.
La maggior parte delle sostanze presenti sulla terra sono utili all’uomo. Molte sostanze devono essere raffinate e talvolta convertite in altri materiali piu’ utili.
ALLUMINIO
Il riciclaggio del Al
GLI ELEMENTI
GLI ELEMENTI
• Gli elementi non possono essere scomposti, con metodi chimici, in sostanze più semplici. • Sono costituiti da atomi della stessa specie e sono raggruppati nella tavola periodica.
• L’atomo è la più piccola parte di un
elemento, con cui esso può entrare a far parte di un composto.
N. B.
N. B.
Gli atomi di uno stesso elemento non sono tutti uguali (differenze di massa), si può solo dire che sono della stessa specie.
Gli atomi di uno stesso elemento non sono tutti uguali (differenze di massa), si può solo dire che sono della stessa specie.
L’atomo di un elemento NON conserva le proprietà
chimiche e fisiche dell’elemento e NON è mai capace di esistere libero (a parte i gas nobili aventi molecola
monoatomica).
La più piccola parte di un elemento capace di esistenza fisica indipendente è la MOLECOLA che è formata da due
o più atomi e che conserva le proprietà chimiche e gran parte di quelle fisiche dell’elemento.
INFATTI…
INFATTI…
LE MOLECOLE
I COMPOSTI
I COMPOSTI
• I composti sono formati da due o più elementi
legati in rapporto fisso e costante, scomponibili per mezzo di processi chimici.
• Le molecole dei composti sono formate sempre da almeno due atomi diversi.
LE MISCELE
LE MISCELE
• Sono porzioni di materia costituita da due o più sostanze pure mescolate in rapporti variabili. Possono essere
omogenee o soluzioni ed eterogenee o miscugli.
ETEROGENEE o MISCUGLI (eterogenei) OMOGENEE o SOLUZIONI di elementi di composti
MISCUGLI
MISCUGLI
• Porzioni di materia non omogenea, formate da due o più individui chimici presenti in rapporti variabili (sabbia, farina, latte, globuli rossi, globuli bianchi,…)
• Sono separabili nei diversi componenti con operazioni meccaniche
Esempi:
i fumi (solidi in gas)
le nebbie (liquidi in gas) le emulsioni (liquidi in liquidi)
le spugne (gas in solidi) le schiume (gas in liquidi)
LE FASI
LE FASI
Per fase si intende ciascuna delle parti fisicamente omogenee che costituiscono un sistema eterogeneo.
In un sistema:
• tutti i componenti gassosi formano un’unica fase
• i componenti allo stato liquido possono formare un’unica fase se miscibili (soluzione) o più fasi se immiscibili
• i componenti solidi formano più fasi a meno che non si tratti di
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MISCUGLI ETEROGENEI
MISCUGLI ETEROGENEI
1. Nei miscugli eterogenei, i componenti mantengono le proprie caratteristiche e ciò permette di individuarli anche se sono ben mescolati. Ad esempio un miscuglio di sale fino e pepemacinato.
2. I componenti di un miscuglio eterogeneo possono essere
mescolati nelle più diverse quantità e proporzioni. 3. I componenti di un miscuglio eterogeneo possono essere separati mantenendo immutate le loro proprietà. 4. Le proprietà del miscuglio possono
risultare diverse nelle diverse porzioni del miscuglio stesso.
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MISCUGLI ETEROGENEI
MISCUGLI ETEROGENEI
Ad esempio il latte sembra un miscuglio omogeneo e l’aggettivo “omogeneizzato” che compare talvolta sulle confezioni contribuisce a dare l’impressione che sia così. In realtà se osservato almicroscopio, mostra distintamente i
globuli di grasso
immersi nel liquido. Nel latte
omogeneizzato
questi globuli sono molto piccoli, in
quello appena
munto sono molto più grandi e
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MISCUGLI ETEROGENEI
MISCUGLI ETEROGENEI
Il sistema acqua + olio
rappresenta un miscuglio eterogeneo a due fasi. Le particelle delle due
sostanze attirano
solamente le particelle di ugual tipo e non si attirano tra di loro; questo provoca la separazione del sistema in due differenti fasi, quella acquosa sotto e quella
oleosa sopra. Nelle due
differenti fasi il sistema ha evidentemente diverse
proprietà.
Nel caso dei miscugli
eterogenei le porzioni di
materia che si interpongono sono sempre più o meno
grossolane ed è quindi
sempre possibile a occhio nudo o al massimo tramite l'utilizzo di un microscopio ottico riconoscere i
LE SOLUZIONI
LE SOLUZIONI
Miscele omogenee di due o più specie chimiche (solide, liquide o gassose) le cui proporzioni possono variare con continuità entro un campo definito di valori.
Es.: soluzione acquosa di sale da cucina (NaCl) varia con continuità
Si distinguono un
SOLVENTE (fase disperdente) e almeno un SOLUTO (fase dispersa)
LE SOLUZIONI
LE SOLUZIONI
Ad esempio la
COCA COLA è una soluzione in cui sono presenti SOLUTI SOLIDI (zucchero, caffeina, caramello), LIQUIDI (acido ortofosforico) e GASSOSI (soprattutto anidride carbonica).
SOLUZIONI
SOLUZIONI
Gli sciroppi per
preparare le granite, ad esempio, sono soluzioni acquose in cui il soluto principale, lo zucchero, è un solido. Ammoniaca e acido cloridrico, che vengono usati in soluzione acquosa, sono dei gas.
