Chimica è la scienza che descrive la materia che ci circonda e le trasformazioni che essa subisce

Cos’è la materia Essa comprende l’aria, l’acqua, i farmaci, le plastiche, gli alimenti e così via Differenti tipi di materia vengono distinti in base alle loro diverse proprietà

Cos’è la materia Essa comprende l’aria, l’acqua, i farmaci, le plastiche, gli alimenti e così via È tutto ciò che si manifesta ai nostri sensi e, pur assumendo diverse forme, occupa uno spazio e possiede una massa. Tutto è costituito da materia Differenti tipi di materia vengono distinti in base alle loro diverse proprietà

Proprietà della materia Proprietà fisiche Proprietà chimiche

Le proprietà fisiche non implicano la formazione di nuove sostanze Degli esempi sono le caratteristiche dell’oro di essere giallo, condurre l’elettricità elettrica, fondere a 1063°C Pepite d’oro dell’Alaska

Le proprietà chimiche coinvolgono la formazione di nuove sostanze Ad esempio la caratteristica del metano di bruciare producendo anidride carbonica e acqua Combustione del metano in un fornello

Stato fisico e trasformazioni fisiche Il primo criterio utilizzato per classificare le sostanze è quello di raggrupparle in base allo stato fisico. La materia può presentarsi in tre stati di aggregazione con proprietà fisiche diverse: Nello stato aeriforme, le distanze tra le particelle sono grandi e quindi sono essenzialmente libere di muoversi in tutte le direzioni. Come conseguenza, un aeriforme non ha né forma, né volume proprio e tende ad occupare l’intero volume che ha a disposizione. Il gas non ha né forma né volume proprio, ma tende ad occupare l’intero volume che ha a disposizione Fiala contenente cloro

Stato fisico e trasformazioni fisiche Ad una certa temperatura la materia può presentarsi in tre stati di aggregazione con proprietà fisiche diverse: Nello stato liquido, le distanze tra le particelle sono più piccole e quindi esse possono muoversi meno liberamente. Come conseguenza, un liquido ha un suo volume,ma assume la forma del contenitore in cui è posto. Liquidi colorati

Stato fisico e trasformazioni fisiche Ad una certa temperatura la materia può presentarsi in tre stati di aggregazione con proprietà fisiche diverse: Nello stato solido, le distanze tra le particelle sono molto vicine e quindi esse possono muoversi a mala pena. Come conseguenza, un solido ha volume e forma propri. Cristalli di magnesite, MgCO3

Stato iniziale Cambiamento Stato finale Solido Fusione Liquido La trasformazione di una sostanza da uno stato fisico ad un altro viene detto cambiamento di stato Stato iniziale Cambiamento Stato finale Solido Fusione Liquido Sublimazione Vapore Solido Liquido Congelamento Solido Liquido Evaporazione Vapore Liquido, solido Vapore Condensazione

Trasformazioni chimiche Le trasformazioni chimiche o reazioni chimiche riguardano la conversione di una sostanza in un’altra Gettando del sodio in acqua si produce idrossido di sodio e idrogeno

O H O H H

La materia è tutta costituita da ATOMI In particolare: Una sostanza costituita da un solo tipo di atomi è detta elemento Una sostanza costituita da almeno due tipi di atomi differenti è detta composto

L’atomo è la più piccola particella di un elemento che possiede le proprietà chimiche caratteristiche di quell’elemento, ma non necessariamente le proprietà fisiche La molecola è la più piccola particella di un composto che possiede le proprietà chimiche caratteristiche di quel composto, ma non necessariamente le proprietà fisiche

Au L’atomo di oro, Au, è ancora oro dal punto di vista chimico, ma non dal punto di vista fisico: non si può parlare di un atomo di oro come di qualcosa che fonda o sia colorata in giallo H O La molecola H2O è ancora acqua dal punto di vista chimico, ma non dal punto di vista fisico: non si può certo dire che una singola molecola di acqua è inodore, incolore e insapore!

Le proprietà fisiche sono per la maggior parte delle proprietà massive, dipendono cioè dal comportamento dell’insieme di un gran numero di atomi o molecole Per esempio, il punto di fusione di un solido dipende dal comportamento complessivo degli atomi che passano da una disposizione rigida e ordinata ad una disordinata e mobile

Riepilogando… A livello microscopico La materia si divide in Formati di Costituite di

Legge della composizione costante: Un composto ha sempre la stessa composizione, qualunque ne sia la fonte Ad esempio l’acqua è sempre costituita da atomi di idrogeno e di ossigeno in un rapporto di 2 atomi di idrogeno e 1 di ossigeno Il cloruro di sodio, il sale da tavola, è composto dagli elementi sodio e cloro in un rapporto di 1 a 1 Nelle molecole gli atomi sono legati insieme

Miscugli Composti Differenze tra miscugli e composti Un campione di materia può essere costituito da una sostanza pura (elemento o composto) oppure è costituito da un miscuglio di diverse sostanze pure Differenze tra miscugli e composti Miscugli Composti Possono essere separati con metodi fisici Non possono essere separati con metodi fisici La composizione è variabile La composizione è fissa Le proprietà fisiche sono una combinazione delle proprietà fisiche dei singoli componenti Le proprietà fisiche sono differenti da quelle dei singoli componenti

I miscugli possono essere distinti in: Omogenei (o soluzioni) se i suoi componenti non sono più distinguibili e si presenta in un’unica fase Eterogenei se è costituito da più fasi e i suoi componenti sono facilmente distinguibili Proprietà estensiva: dipende dalla quantità di materia (es.massa) Proprietà intennsiva: dipende dalla quantità di materia (es.massa) FASE: porzione di un sistema fisicamente distinguibile qualunque sia il suo stato fisico e che presenta le medesime proprietà intensive in tutte le sue parti

Miscugli omogenei (o soluzioni) I singoli componenti sono mescolati uniformemente anche su scala atomica Degli esempi sono l’aria e l’acqua minerale Bottiglia di acqua minerale

Si chiama solvente la sostanza presente in eccesso In particolare, si parla di soluzioni quando un componente è in largo eccesso rispetto agli altri Per esempio la birra è una soluzione di alcol in acqua, insieme ad altre sostanze responsabili del suo sapore Si chiama solvente la sostanza presente in eccesso Si chiamano soluti le sostanza disciolte

Miscugli eterogenei I singoli componenti, pur mescolati insieme, sono disposti in regioni separate Rodocrosite, MnCO3

MATERIA Sostanze pure Miscugli Elementi: Composti: Miscele omogenee: Carbonio, oro, Ossigeno, azoto Composti: Acqua, zucchero, sale Miscele omogenee: Aria, bronzo, acqua minerale Miscele eterogenee: Sabbia, roccia, sangue

La separazione dei miscugli Metodi fisici Di cosa abbiamo bisogno: Imbuto, carta da filtro Fornelletto Talvolta una calamita Metodi chimici Di cosa abbiamo bisogno: Conoscenza del sistema Reagenti chimici adeguati Attrezzature adeguate

Metodi fisici per la separazione dei miscugli Filtrazione: separa i componenti solidi da miscugli liquidi. Centrifugazione: viene usata se le particelle solide sono molto piccole o se le quantità sono piccole. Distillazione: separa i componenti liquidi di un miscuglio sfruttando la loro diversa temperatura di ebollizione. Cromatografia: viene utilizzato per separare i componenti di miscele molto complesse. Si basa sull’adsorbimento della miscela su dei substrati che trattengono in modo diverso i diversi componenti i quali vengono trascinati via da un eluente con velocità differente.

Misure ed unità di misura Misurare vuol dire confrontare la grandezza di cui vogliamo conoscere il valore con l’unità di misura scelta e quindi trovare quante volte (interamente o in frazioni) tale unità di misura è contenuta nella grandezza da misurare. L’unità di misura è la grandezza a cui corrisponde il valore 1. Viene rappresentata da un campione a cui fare riferimento o da una definizione universalmente adottata, che la determini in modo univoco e riproducibile.

La comunità scientifica ha stabilito le sette grandezze fondamentali Sono indipendenti da altre grandezze e si esprimono con una sola unità di misura definita in maniera indipendente dalle altre unità di misura Lunghezza l metro m Massa m chilogrammo Kg Tempo t secondo s Temperatura T Kelvin K Corrente elettrica i ampere A Intensità luminosa Iv candela cd Quantità di sostanza n mole mol

Grandezze derivate Sono correlate a più grandezze fondamentali: sono espresse da relazioni matematiche (prodotto o quoziente) tra più grandezze fondamentai e le loro unità di misura dalle stesse relazioni tra le relative unità di misura fondamentali. Area metro quadrato m2 Volume metro cubo m3 Densità chilogrammo al metro cubo Kg/m3 Forza newton Kg m/s2 ………………. ……………………….. …………………

%= 100 x massax/massa totale Densità: Rapporto tra una data grandezza e l’estensione su cui essa si distribuisce. d= massa/Volume È una grandezza derivata (Kg/m3) Percento in peso: quantità in grammi di una sostanza in un miscuglio %= 100 x massax/massa totale

Qualche esercizio … Trasformazioni fisiche o reazioni chimiche? L’acqua bolle L’alluminio conduce la corrente elettrica La carta brucia L’oro viene fuso Sulla fiamma il rame diventa di colore nero Eliminazione del gas per scuotimento di una bevanda gassata Cottura di un uovo Qual è tra queste la definizione corretta di elemento chimico? Sostanza costituita da atomi Sostanza pura formata da atomi dello stesso colore Sostanza formata da atomi aventi comportamento chimico uguale Sostanza pura formata da particelle elementari

Qualche esercizio … Sostanze pure, miscele omogenee o miscele eterogenee? tè bicarbonato seta sabbia olio di semi bronzo Solfato di rame

Qualche esercizio … Per ciascuna scatola stabilite se il contenuto rappresenta: Un elemento Un composto Una soluzione di due elementi Una soluzione di un elemento e un composto

Qualche esercizio … Il cambiamento avvenuto in ciascuna scatola rappresenta : Una reazione chimica Una trasformazione fisica

Qualche esercizio … L’acqua bolle a 100° è un’affermazione riferibile a: La molecola dell’acqua Gli atomi componenti l’acqua La sostanza acqua Nella fusione di un solido puro, il liquido compare solo quando si raggiunge il punto di fusione. Un liquido puro produce il vapore solo al punto di ebollizione? Unendo due soluzioni limpide e incolori si è ottenuta una miscela blu limpida. Questo perché è avvenuta una reazione chimica e … a) Gli atomi hanno cambiato colore b) Le molecole hanno cambiato colore b) Si è formata una nuova sostanza blu b) Il colore è cambiato da bianco a blu