Mario Rippa La chimica di Rippa primo biennio

Capitolo introduttivo Unità di misura in chimica

Capitolo 0 Unità di misura in chimica §0.1 Le unità di misura nella storia §0.2 Grandezze e unità di misura §0.3 Unità di misura fondamentali §0.4 Unità di misura derivate §0.5 Multipli e sottomultipli delle unità di misura §0.6 Il metodo sperimentale

Una grandezza è una proprietà misurabile di un corpo. §0.1 Le unità di misura nella storia La chimica è una disciplina scientifica che studia i fenomeni naturali, interessandosi della composizione e delle trasformazioni della materia. Ogni indagine sulla natura fa uso di strumenti e richiede la misurazione di grandezze. Una grandezza è una proprietà misurabile di un corpo.

È stato adottato nel nostro Paese dal 1978. §0.1 Le unità di misura nella storia Il sistema di unità di misura attualmente in uso in tutto il mondo, il Sistema Internazionale (sigla SI), differisce da quello precedente (mks) in poche unità. È stato adottato nel nostro Paese dal 1978. Nell’antichità ogni popolo aveva le sue unità di misura e questo intralciava i commerci e gli scambi. Nel 1790 un congresso internazionale di scienziati propose un sistema di unità di misura da adottare in tutti i Paesi. Dal 1890 entrò in vigore in Italia il Sistema cgs (Sistema centimetro, grammo, secondo). Il sistema cgs fu poi sostituito dal Sistema mks (Sistema metro, kilogrammo, secondo).

§0.2 Grandezze e unità di misura La misura di una grandezza è sempre composta da due parti: un valore numerico; un’unità di misura. La misura di una grandezza corrisponde al rapporto tra la grandezza stessa e l’unità di misura utilizzata. Un’automobile ha la lunghezza di cinque metri, e scriviamo 5 m, se il rapporto tra la lunghezza dell’auto e il metro (unità di misura della lunghezza) è 5.

§0.2 Grandezze e unità di misura Le grandezze si dividono in: • grandezze fondamentali: sono grandezze che possono essere espresse in modo del tutto indipendente dalle altre; • grandezze derivate: sono grandezze ottenute dal prodotto o dal rapporto di due o più grandezze indipendenti. Le grandezze fondamentali sono chiamate anche grandezze indipendenti e sono espresse tramite unità di misura fondamentali. Esempi di grandezze fondamentali sono: la massa, e la lunghezza; le rispettive unità di misura fondamentali sono il kilogrammo e il metro. Le grandezze derivate sono espresse tramite unità di misura derivate. Un esempio di grandezza derivata è il volume che si esprime tramite l’unità di misura derivata, il metro cubo.

§0.2 Grandezze e unità di misura Le grandezze possono essere: • grandezze intensive: se il loro valore non dipende dalla quantità di campione. • grandezze estensive: se il loro valore dipende dalle dimensioni del campione. Sono grandezze intensive la densità e la temperatura di ebollizione. Sono grandezze estensive la massa e il volume.

§0.3 Unità di misura fondamentali Le grandezze fondamentali del Sistema Internazionale sono sette:

§0.3 Unità di misura fondamentali La lunghezza è la distanza tra due punti. L’unità di misura della lunghezza è il metro (simbolo m). La massa è la misura della quantità di materia di cui è costituito un corpo. L’unità di misura della massa è il kilogrammo (simbolo kg). La temperatura è la misura dello stato termico di un corpo, cioè del grado di agitazione delle sue particelle. L’unità di misura della temperatura è il kelvin (simbolo K). Massa e peso di un corpo sono due grandezze diverse, il peso è la misura della forza con cui un corpo viene attirato verso il centro della Terra dalla forza di gravità (g). La relazione tra peso (P) e massa (m) è: P = m · g

§0.4 Unità di misura derivate Esempi di grandezze derivate:

§0.4 Unità di misura derivate La densità (r) è massa dell’unità di volume di un corpo. Si ottiene dividendo la massa (m) di un corpo per il suo volume (V): r = m/V L’unità di misura della densità nel Sistema Internazionale è kg/m3. Spesso la densità dei solidi è espressa in g/mL e quella dei gas in g/L La forza è qualunque causa in grado di alterare lo stato di quiete o di moto di un corpo. L’unità di misura della forza nel Sistema Internazionale è il newton (simbolo N).

§0.4 Unità di misura derivate L’energia è la capacità di compiere un lavoro. L’unità di misura dell’energia è il joule (simbolo J). La pressione è il rapporto tra la forza applicata e la superficie su cui agisce. L’unità di misura della pressione nel SI è il pascal (simbolo Pa). Prima dell’introduzione del Sistema Internazionale l’unità di misura dell’energia era la caloria (cal). Una caloria equivale a 4,184 J. Per convertire il valore dell’energia da calorie a joule: J = cal · 4,184 J/cal Altre unità di misura della pressione sono il bar (1 bar = 105 Pa) e l’atmosfera (1 atm = 1,013 bar)

§0.5 Multipli e sottomultipli delle unità di misura A volte è più comodo utilizzare multipli o sottomultipli delle unità di misura. I valori numerici delle misure sono spesso espressi come potenze del 10 in quella che è chiamata notazione esponenziale. Ad esempio le distanze di un viaggio si esprimono in km e non in m, mentre se compriamo oro da un orefice trattiamo in g e non in kg.

§0.5 Multipli e sottomultipli delle unità di misura Prefissi, valori e simboli per i multipli e i sottomultipli delle unità di misura:

§0.5 Multipli e sottomultipli delle unità di misura Per esempio nel caso della lunghezza: 1 kilometro = 1 km = 103 m = 1.000 metri 1 decimetro = 1 dm = 10–1 m = 0,1 metri 1 millimetro = 1 mm = 10–3 m = 0,001 metri 1 nanometro = 1 nm = 10–9 m = 0,000.000.001 metri 1 picometro = 1 pm = 10–12 m = 0,000.000.000.001 metri

§0.6 Il metodo sperimentale L’incremento delle conoscenze scientifiche avviene attraverso il metodo sperimentale. Il metodo sperimentale caratterizza tutte le scienze moderne. Gli elementi su cui si basano le scienze moderne sono: l’effettuazione di esperimenti; l’uso di strumenti di misura; la misura di grandezze.

§0.6 Il metodo sperimentale Il metodo sperimentale è caratterizzato dal ruolo dell’esperimento. Le ipotesi avanzate dagli scienziati per interpretare le osservazioni vengono controllate tramite esperimenti. L’esperimento viene anche chiamato esperimento di controllo. Ciò che caratterizza la scienza moderna è il perfetto connubio tra teoria ed esperimento.