Citologia 02 - La materia
Sostanze pure e miscele
Una sostanza pura, o semplicemente sostanza nel mondo della chimica, è la materia omogenea propriamente detta con una
composizione ben definita e sempre uguale. Se prendiamo due gocce o due pezzi qualsiasi di una sostanza pura, questi saranno composti sempre allo stesso modo.
Se una sostanza è formata da un solo elemento si tratta di una sostanza semplice (es. l’ossigeno molecolare contenuto in una bombola), se invece è costituita da elementi diversi ma che formano sempre la stessa molecola allora si tratterà di composti (es. l’acqua che le mamme usano per il ferro da stiro). Una miscela di acqua e perossido di idrogeno (il disinfettante noto come acqua ossigenata) non rappresenta un composto: sebbene entrambe le molecole siano formate da Ossigeno ed Idrogeno, la prima contiene un solo atomo di ossigeno, il perossido invece due.
Le sostanze semplici, a loro volta, si suddividono in monoatomiche, se gli elementi non si legano a formare molecole; molecolari, se invece li formano; Insiemi continui quando c’è una struttura continua e ripetitiva tra tutti gli atomi legati tra loro ed infine i metalli che sono un reticolo di atomi che condividono i loro elettroni più esterni a formare una nube.
Le sostanze possono essere presenti in vari stati fisici in base alla temperatura.
Sostanze diverse, alla stessa temperatura possono trovarsi in stati fisici diversi. Oltre ai 3 stati della materia, solido, liquido e gassoso, esiste un quarto stato, il plasma, raramente citato. Questo non si raggiunge per ulteriore aumento della temperatura ma per ionizzazione dello stato gassoso. Quello del plasma è uno stato altamente instabile e ad alta energia che raramente si trova sulla terra. Lo si può trovare nei fulmini, nelle aurore boreali e nelle lampade al Neon. Tuttavia, la quasi totalità della materia nell’universo, le stelle, le nebulose e il sole stesso, è nello stato di plasma.
Se mischiamo due sostanze pure assieme, che siano sostanze semplici o composti, otteniamo una miscela. A differenza delle sostanze, le miscele sono costituite da elementi e/o molecole diverse e pertanto hanno proprietà diverse in base alla quantità di una o l’altra sostanza.
Se le varie componenti della miscela si mischiano bene tra loro, dando un aspetto apparentemente uniforme (<1nm), la miscela si definirà omogenea.
Se invece sono ben identificabili le varie sostanze che la compongono(>1nm), si definirà eterogenea.
L’omogeneità di una miscela è solo apparente, infatti se ingrandiamo, possiamo ancora identificare le varie parti che la compongono.
Le miscele omogenee in cui una delle due sostanze prevale sull’altra prendono il nome di soluzioni. La componente in quantità maggiore prende il nome di solvente, quella in quantità minore soluto.
Nell’ambito della chimica, il solvente sarà quasi sempre nello stato liquido, che sia acqua, alcool, o olio, tuttavia esistono anche soluzioni in cui il solvente è nello stato solido oppure gassoso. Lo stato di plasma, per i motivi precedentemente spiegati, non viene preso in considerazione per le soluzioni.
Le due sostanze che compongono una miscela eterogenea prendono il nome di fasi. Una delle due è continua (e solitamente anche in quantità maggiore), l’altra invece è dispersa all’interno di quella continua.
In base alle dimensioni della fase dispersa distinguiamo le dispersioni e i colloidi.
Nelle dispersioni la fase dispersa è facilmente distinguibile ad occhio nudo (>1μm), nei colloidi invece è necessaria una buona lente di ingrandimento (<1μm ma comunque >1nm altrimenti sarebbe una soluzione).
Che si tratti di dispersioni o colloidi, ci sono nomi ben precisi che definiscono il tipo di miscela eterogenea in base allo stato fisico delle due fasi:
● Schiuma : la fase dispersa è gassosa, quella continua è liquida o solida.
Es. la spugna composta da una parte solida con delle bollicine con all’interno aria oppure la schiuma di una bibita gassata.
● Emulsioni: sia la fase dispersa che quella continua sono nello stato liquido.
Es. Il latte che è composto da una fase continua a base di acqua e zuccheri ed una discontinua costituita dai grassi.
● Sospensioni: La fase dispersa è nello stato solido mentre quella continua è nello stato liquido. Es. Una spremuta costituita da pezzi di polpa della arancia sospesi in acqua oppure il gelato in cui ci sono sospesi cristalli di ghiaccio (solido)
in una fase liquida
● Sol : la fase dispersa è solida o liquida, la fase continua è gassosa. Es. il fumo di sigaretta costituito da tabacco e carta bruciata (solido) dispersi nella anidride carbonica (CO2) che è prodotta dalla combustione oppure una bomboletta di vernice.
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