Differenze tra le versioni di "Chimica per il liceo/La materia"

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= La materia e le sue proprietà =
 
== 3.1 - Che cos'è la materia? ==
Possiamo definire la chimica come la scienza che studia la composizione della materia e i suoi cambiamenti, ma che cos'è la materia? Tutto quello che ci circonda, le cose e i corpi, sono fatti di materia. Non è semplice dare una definizione univoca e rigorosa di questo termine, per i nostri scopi consideriamo la seguente:
 
In natura però è praticamente impossibile trovare una sostanza pura: anche l’acqua che beviamo e l’aria che respiriamo sono dei '''miscugli'''. Le sostanze pure normalmente si ottengono a partire da miscugli grazie a delle [[Utente:AGeremia/Sandbox/Modulo3#3.6.4 Tecniche di separazione|tecniche di separazione]] sfruttando le proprietà fisiche o chimiche delle sostanze. Nella maggior parte dei casi quelle che sembrano sostanze pure in realtà sono miscele che contengono quantità infinitamente piccole di altre sostanze, in questo caso si parla di sostanze in tracce o impurità.
 
=== 3.1.1 - I componenti della materia: elementi e composti ===
[[File:Hoffmannscher Zersetzugs-app.svg|sinistra|miniatura|Dispositivo per l'idrolisi dell'acqua]]
La materia dunque è fatta da sostanze: sono queste i più semplici costituenti della materia?. Immaginiamo di avere a disposizione dell’acqua pura, ottenuta mediante [[Utente:AGeremia/Sandbox/Modulo3#3.6.4 Tecniche di separazione|distillazione]]. Sottoponendo l’acqua ad elettrolisi, un processo che utilizza la corrente elettrica per far avvenire delle reazioni chimiche (argomento che si approfondirà al triennio), è possibile scomporre l’acqua in due sostanze, l’idrogeno e l’ossigeno. Queste due sostanze non possono essere scomposte in sostanze più semplici, infatti idrogeno e ossigeno fanno parte di quel centinaio di “mattoncini” di base di cui tutta la materia è formata. Queste sostanze, che non possono essere scomposte ulteriormente sono, dette sostanze elementari o, semplicemente, elementi.
si legge “'''acca-due-o'''” e sta ad indicare che in ogni molecola d’acqua ci sono due atomi di idrogeno legati ad uno di ossigeno (i concetti di atomo e molecola, le particelle fondamentali della materia, saranno approfonditi in seguito).<!-- personalmente l'ultima parte relativa ai simboli utilizzati per indicare gli elementi lo inserirei nel capitolo in cui si tratta nella tavola periodica (EC) -->
 
== 3.2 - Struttura della materia: proprietà fisiche e chimiche e modello particellare ==
Come abbiamo visto in precedenza, ogni sostanza possiede un insieme di caratteristiche che la rendono diversa da tutte le altre. Queste caratteristiche si suddividono in due diversi tipi di proprietà: le proprietà fisiche e le proprietà chimiche.
 
{{Colore di sfondo|#feffaa|Le '''proprietà fisiche''' di una sostanza sono proprietà '''macroscopiche''' perché derivano dagli effetti cooperativi di un '''enorme numero di atomi o di molecole'''.}}
 
== 3.3 - Le proprietà fisiche ==
Secondo il modello particellare le proprietà fisiche sono quindi le proprietà tipiche di un agglomerato di particelle che vengono determinate in porzioni di materia che possiamo vedere e toccare. Alcune di queste proprietà dipendono dalle condizioni di temperatura e pressione a cui è sono osservate, come nel caso dello stato fisico.
 
Le proprietà chimiche delle sostanze sono sempre intensive.
 
=== 3.3.1 Gli stati di aggregazione della materia ===
Lo stato fisico delle sostanze è una delle caratteristiche principali che possiamo osservare direttamente nella materia che ci circonda: per esempio l’acqua, l’olio e l’aceto sono '''liquidi''' mentre il legno o una barra di ferro sono '''solidi'''. Solido e liquido sono due degli stati fisici in cui la materia si presenta. Il terzo stato fisico, quello '''aeriforme''', è molto meno evidente ai nostri sensi: è quello che caratterizza l’aria che ci circonda o che è contenuto in un palloncino.
 
Per concludere, se una sostanza è solida, liquida o aeriforme dipende da quanto si muovono le particelle. Provate a immaginarvi nella situazione delle particelle: siete ad un concerto in mezzo alla folla accalcata e non riuscite a muovervi, potete al massimo saltellare sul posto. E’ così che potete pensare alle particelle all’interno di una materia solida. Chi si trova nel prato sotto il palco riesce a saltellare scatenato, si muove di più anche se continua a interagire con tutti quelli che ha intorno, proprio come le particelle all’interno di un liquido. Ancora più scatenate sono le particelle all’interno dell’aria che respiriamo, come il pubblico del concerto se l’area dove si svolge permettesse a tutti di scorrazzare liberamente e fare capriole senza intralciare nessuno.
 
=== 3.3.2 Altre proprietà fisiche della materia ===
Oltre allo stato di aggregazione ogni sostanza presenta molte altre proprietà intrinseche che le rendono diversa dalle altre. Fra le proprietà fisiche intensive ricordiamo:
 
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== 3.4 - Le trasformazioni fisiche ==
La materia subisce continue trasformazioni, pensiamo per esempio a quello che succede ad un cubetto di ghiaccio lasciato a temperatura ambiente che si trasforma in acqua liquida, oppure alla dilatazione dei solidi che si verifica con l’aumento della temperatura.
 
In altre parole, in una trasformazione fisica non si formano nuovi materiali e quindi le particelle presenti prima e dopo la trasformazione sono le stesse.
 
=== 3.4.1 I passaggi di stato ===
Tra le varie trasformazioni fisiche che la materia può subire la più importante è il cambiamento del proprio stato fisico che avviene quando è sottoposta a '''variazioni di temperatura e/o di pressione'''. Il cubetto di ghiaccio diventa acqua liquida a temperatura ambiente grazie all’aumento della temperatura. Il liquido sotto pressione contenuto in una bomboletta diventa gas quando lo facciamo uscire premendo l’erogatore a causa della diminuzione della pressione.
[[File:Passaggi di stato.jpg|miniatura|600x600px]]
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=== 3.4.2 Esempi di altre trasformazioni fisiche ===
La maggior parte delle trasformazioni fisiche che osserviamo, o che operiamo noi stessi, nell’ambiente che ci circonda, sono riconducibili ai passaggi di stato, pensiamo ad esempio alla formazione delle nuvole o ad una candela accesa che fonde.
 
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== 3.5 - Le trasformazioni chimiche: le reazioni chimiche ==
 
Le '''trasformazioni chimiche''', chiamate semplicemente '''reazioni''', sono trasformazioni della materia che avvengono con una variazione della composizione chimica delle sostanze coinvolte che si trasformano in nuove sostanze. Sono trasformazioni che riguardano la natura delle sostanze e quindi le particelle (molecole) presenti prima dell’interazione sono differenti da quelle presenti dopo la trasformazione.
}}
 
=== 3.5.1 Come riconoscere una reazione chimica ===
 
Le trasformazioni profonde della natura della materia non sono facilmente osservabili. Tuttavia ci sono delle evidenze sperimentali che ci consentono di capire se sta avvenendo una reazione chimica e di seguirne l’andamento:
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== 3.6 - La materia: sistemi omogenei ed eterogenei ==
 
Come evidenziato all'inizio del modulo, le sostanze pure non sono la regola nel mondo che ci circonda: nella maggior parte dei casi la materia si presenta come un sistema formato da due o più sostanze. Mescolanze di questo tipo si chiamano miscugli (o miscele).
* miscugli solido-solido
 
=== 3.6.1 Sostanze pure ===
<span id="anchor-11"></span>Le sostanze pure rappresentano un sistema chimicamente omogeneo nel senso che sono costituite da un singolo materiale e quindi non sono separabili con gli ordinari mezzi fisici.
 
Anche una sostanza pura può formare un sistema fisicamente eterogeneo nel caso in cui siano presenti due fasi: è l’esempio di un bicchiere d’acqua con un cubetto di ghiaccio.
 
=== 3.6.2 Miscugli eterogenei ===
<span id="anchor-12"></span>I miscugli eterogenei possono presentare aspetti assai diversi al variare dello stato di aggregazione dei costituenti. Quando mescoliamo ad un '''liquido''' un '''solido''' che non è in grado di sciogliersi in esso si ottiene una '''sospensione'''. Consideriamo ad esempio un miscuglio di acqua e farina: la farina rimane sospesa nell’acqua e, se lasciata a riposo, si deposita sul fondo. La fase solida rimane comunque sempre distinguibile da quella liquida, di conseguenza la sospensione appare torbida [fig. 3.xx].
[[File:WaterAndFlourSuspensionLiquid.jpg|sinistra|miniatura|264x264px|Un miscuglio di acqua e farina: è omogeneo o eterogeneo?]]
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=== 3.6.3 Miscugli omogenei ===
Abbiamo visto che i '''miscugli omogenei''' sono caratterizzati da un'unica fase fisica. Essi vengono denominati comunemente''' soluzioni'''. Le soluzioni hanno un’enorme importanza: sono soluzioni l’aria che respiriamo, l’acqua che beviamo, molti liquidi biologici.
 
==== Soluzioni solide ====
Costituite da un solido disciolto in un altro. Si formano a partire da miscele fuse dei componenti che, una volta raffreddate, danno origine ad sistema omogeneo. Un esempio di questo tipo di soluzioni sono le leghe metalliche come l’ottone, formato da rame e zinco (elementi).{{Clear}}
=== 3.6.4 Tecniche di separazione ===
<span id="anchor-14"></span>L’uomo, fin dall'antichità, ha utilizzato i materiali presenti in natura per i propri scopi. Tuttavia spesso ha dovuto estrarre le sostanze che gli servivano dai miscugli in cui erano presenti. Ha imparato presto a estrarre il sale dall'acqua di mare, l’olio dalle olive, i metalli dai minerali in cui erano contenuti. Queste tecniche si basano su processi chimico-fisici anche molto complessi, all'epoca completamente sconosciuti.
 
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