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

subiscesubisce

ChimicChimicaa

Cos’è la materiaCos’è la materia

Essa comprende l’aria, l’acqua, i farmaci, le Essa comprende l’aria, l’acqua, i farmaci, le plastiche, gli alimenti e così viaplastiche, gli alimenti e così via

Differenti tipi di materia vengono distinti in Differenti tipi di materia vengono distinti in base alle loro diverse proprietàbase alle loro diverse proprietà

Cos’è la materiaCos’è la materia

Essa comprende l’aria, l’acqua, i farmaci, le Essa comprende l’aria, l’acqua, i farmaci, le plastiche, gli alimenti e così viaplastiche, gli alimenti e così via

Differenti tipi di materia vengono distinti in Differenti tipi di materia vengono distinti in base alle loro diverse proprietàbase alle loro diverse proprietà

È tutto ciò che si manifesta ai nostri sensi e, È tutto ciò che si manifesta ai nostri sensi e, pur assumendo diverse forme, occupa uno pur assumendo diverse forme, occupa uno spazio e possiede una massa.spazio e possiede una massa.

Proprietà della materiaProprietà della materia

Proprietà fisicheProprietà fisiche Proprietà chimicheProprietà chimiche

Le proprietà fisiche non implicano la formazione di Le proprietà fisiche non implicano la formazione di nuove sostanzenuove sostanze

Degli esempi sono le caratteristiche dell’oro di essere giallo, condurre Degli esempi sono le caratteristiche dell’oro di essere giallo, condurre l’elettricità elettrica, fondere a 1063°Cl’elettricità elettrica, fondere a 1063°C

Pepite d’oro dell’Alaska

Le proprietà chimiche coinvolgono la formazione di Le proprietà chimiche coinvolgono la formazione di nuove sostanzenuove sostanze

Ad esempio la caratteristica del metano di bruciare producendo Ad esempio la caratteristica del metano di bruciare producendo anidride carbonica e acquaanidride carbonica e acqua

Combustione del metano in un fornello

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.

Stato fisico e trasformazioni fisicheStato fisico e trasformazioni fisiche

La materia può presentarsi in tre La materia può presentarsi in tre stati di aggregazionestati di aggregazione con proprietà con proprietà fisiche diverse:fisiche diverse:

Fiala contenente cloro

Il primo criterio utilizzato per classificare le sostanze è quello di Il primo criterio utilizzato per classificare le sostanze è quello di raggrupparle in base allo stato fisico.raggrupparle in base allo stato fisico.

Stato fisico e trasformazioni fisicheStato fisico e trasformazioni fisiche

Ad una certa temperatura la materia può presentarsi in tre Ad una certa temperatura la materia può presentarsi in tre stati di stati di aggregazioneaggregazione con proprietà fisiche diverse: 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 fisicheStato fisico e trasformazioni fisiche

Ad una certa temperatura la materia può presentarsi in tre Ad una certa temperatura la materia può presentarsi in tre stati di stati di aggregazioneaggregazione con proprietà fisiche diverse: 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

La trasformazione di una sostanza da uno stato fisico ad un altro viene La trasformazione di una sostanza da uno stato fisico ad un altro viene detto detto cambiamento di statocambiamento di stato

Stato inizialeStato inizialeCambiamentoCambiamentoStato finaleStato finale

SolidoSolido

SolidoSolido

LiquidoLiquido

LiquidoLiquido

VaporeVapore

FusioneFusione

SublimazioneSublimazione

CongelamentoCongelamento

EvaporazioneEvaporazione

CondensazioneCondensazione

LiquidoLiquido

VaporeVapore

SolidoSolido

VaporeVapore

Liquido, Liquido, solidosolido

Trasformazioni chimicheTrasformazioni chimiche

Le trasformazioni chimiche o Le trasformazioni chimiche o reazionireazioni chimichechimiche riguardano la riguardano la conversione di una sostanza in un’altraconversione di una sostanza in un’altra

Gettando del sodio in acqua si produce idrossido di sodio e idrogeno

H H

O

HH

O

La materia è tutta costituita da La materia è tutta costituita da ATOMI ATOMI

In particolare:In particolare:

Una sostanza costituita da un solo tipo di atomi è detta Una sostanza costituita da un solo tipo di atomi è detta elementoelemento

Una sostanza costituita da almeno due tipi di atomi differenti è detta Una sostanza costituita da almeno due tipi di atomi differenti è detta compostocomposto

L’L’atomoatomo è la più piccola particella di un è la più piccola particella di un elementoelemento che possiede le che possiede le proprietà chimiche caratteristiche di quell’elemento, ma non proprietà chimiche caratteristiche di quell’elemento, ma non necessariamente le proprietà fisichenecessariamente le proprietà fisiche

La La molecolamolecola è la più piccola particella di un è la più piccola particella di un compostocomposto che possiede le che possiede le proprietà chimiche caratteristiche di quel composto, ma non proprietà chimiche caratteristiche di quel composto, ma non necessariamente le proprietà fisichenecessariamente le proprietà fisiche

H H

O

La molecola HLa molecola H22O è ancora acqua dal punto di vista chimico, ma non dal punto di vista fisico: O 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!non si può certo dire che una singola molecola di acqua è inodore, incolore e insapore!

Au

L’atomo di oro, Au, è ancora oro dal punto di vista chimico, ma non dal punto di vista fisico: 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 giallonon si può parlare di un atomo di oro come di qualcosa che fonda o sia colorata in giallo

Le Le proprietà fisicheproprietà fisiche sono per la maggior parte delle sono per la maggior parte delle proprietà massiveproprietà massive, , dipendono cioè dal comportamento dell’insieme di un gran numero di dipendono cioè dal comportamento dell’insieme di un gran numero di atomi o molecoleatomi o molecole

Per esempio, il punto di fusione di un solido dipende dal comportamento Per esempio, il punto di fusione di un solido dipende dal comportamento complessivo degli atomi che passano da una disposizione rigida e ordinata ad complessivo degli atomi che passano da una disposizione rigida e ordinata ad una disordinata e mobileuna disordinata e mobile

Riepilogando…Riepilogando…

Materia

Elementi Composti

Molecole

Atomiidentici

Molecole

Atomidiversi

A livello microscopico

Nelle molecole gli atomi sono legati insiemeNelle molecole gli atomi sono legati insieme

Legge della composizione costante:Legge della composizione costante:

Un composto ha sempre la stessa composizione, qualunque Un composto ha sempre la stessa composizione, qualunque ne sia la fontene sia la fonte

Ad esempio l’acqua è sempre costituita da atomi di idrogeno e di ossigeno in un Ad esempio l’acqua è sempre costituita da atomi di idrogeno e di ossigeno in un rapporto di rapporto di 22 atomi di atomi di idrogenoidrogeno e e 11 di di ossigenoossigeno

Il cloruro di sodio, il sale da tavola, è composto dagli elementi Il cloruro di sodio, il sale da tavola, è composto dagli elementi sodiosodio e e clorocloro in un in un rapporto di rapporto di 11 a a 11

Un campione di materia può essere costituito da una sostanza pura Un campione di materia può essere costituito da una sostanza pura (elemento o composto) oppure è costituito da un (elemento o composto) oppure è costituito da un miscugliomiscuglio di diverse di diverse sostanze pure sostanze pure

Differenze tra miscugli e compostiDifferenze tra miscugli e composti

Miscugli CompostiPossono essere separati con metodi fisici

Le proprietà fisiche sono una combinazione delle proprietà fisiche dei singoli componenti

La composizione è variabile

Non possono essere separati con metodi fisici

La composizione è fissa

Le proprietà fisiche sono differenti da quelle dei singoli componenti

I miscugli possono essere distinti in:I miscugli possono essere distinti in:

EterogeneiEterogeneise è costituito da più fasi e i suoi se è costituito da più fasi e i suoi

componenti sono facilmente distinguibili componenti sono facilmente distinguibili

Omogenei (o soluzioni)Omogenei (o soluzioni)se i suoi componenti non sono più se i suoi componenti non sono più distinguibili distinguibili

e si presenta in un’unica fasee si presenta in un’unica fase

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)Miscugli omogenei (o soluzioni)

I singoli componenti sono mescolati uniformemente anche su scala I singoli componenti sono mescolati uniformemente anche su scala atomica atomica

Degli esempi sono l’aria e l’acqua mineraleDegli esempi sono l’aria e l’acqua minerale

Bottiglia di acqua minerale

In particolare, si parla di In particolare, si parla di soluzionisoluzioni quando un componente è in largo quando un componente è in largo eccesso rispetto agli altrieccesso rispetto agli altri

Per esempio la birra è una soluzione di alcol in acqua, insieme ad altre sostanze Per esempio la birra è una soluzione di alcol in acqua, insieme ad altre sostanze

responsabili del suo saporeresponsabili del suo sapore

Si chiama Si chiama solventesolvente la sostanza presente in eccesso la sostanza presente in eccesso

Si chiamano Si chiamano solutisoluti le sostanza disciolte le sostanza disciolte

Miscugli eterogeneiMiscugli eterogenei

I singoli componenti, pur mescolati insieme, sono disposti in regioni I singoli componenti, pur mescolati insieme, sono disposti in regioni separate separate

Rodocrosite, MnCO3

MATERIA

Sostanze pure Miscugli

Elementi:Carbonio, oro,

Ossigeno, azoto

Composti:Acqua, zucchero,

sale

Misceleomogenee:

Aria, bronzo,acqua minerale

Misceleeterogenee:

Sabbia, roccia, sangue

La separazione dei miscugliLa separazione dei miscugli

Metodi fisiciDi cosa abbiamo bisogno:

•Imbuto, carta da filtro•Fornelletto•Talvolta una calamita

Metodi chimiciDi cosa abbiamo bisogno:

•Conoscenza del sistema•Reagenti chimici adeguati•Attrezzature adeguate

Metodi fisici per la separazione Metodi fisici per la separazione dei miscuglidei miscugli• Filtrazione: Filtrazione: separa i componenti solidi da miscugli liquidi.separa i componenti solidi da miscugli liquidi.

• Centrifugazione: Centrifugazione: viene usata se le particelle solide sono viene usata se le particelle solide sono molto piccole o se le quantità sono piccole.molto piccole o se le quantità sono piccole.

• Distillazione: Distillazione: separa i componenti liquidi di un miscuglio separa i componenti liquidi di un miscuglio sfruttando la loro diversa temperatura di ebollizione.sfruttando la loro diversa temperatura di ebollizione.

• Cromatografia: Cromatografia: viene utilizzato per separare i componenti di viene utilizzato per separare i componenti di miscele molto complesse. Si basa sull’adsorbimento della miscele molto complesse. Si basa sull’adsorbimento della miscela su dei substrati che trattengono in modo diverso i miscela su dei substrati che trattengono in modo diverso i diversi componenti i quali vengono trascinati via da un diversi componenti i quali vengono trascinati via da un eluente con velocità differente.eluente con velocità differente.

Misure ed unità di misuraMisure ed unità di misura

MisurareMisurare vuol dire confrontare la vuol dire confrontare la grandezza di cui vogliamo conoscere grandezza di cui vogliamo conoscere il valore con l’unità di misura scelta e il valore con l’unità di misura scelta e quindi trovare quante volte quindi trovare quante volte (interamente o in frazioni) tale unità (interamente o in frazioni) tale unità di misura è contenuta nella di misura è contenuta nella grandezza da misurare.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 La comunità scientifica ha stabilito le sette grandezze fondamentalile sette grandezze fondamentali

Sono indipendenti da altre grandezze e si Sono indipendenti da altre grandezze e si esprimono con una sola unità di misura definita in esprimono con una sola unità di misura definita in maniera indipendente dalle altre unità di misuramaniera indipendente dalle altre unità di misura

LunghezzaLunghezza l l metrometro m mMassaMassa m m chilogrammochilogrammo Kg KgTempoTempo t t secondosecondo s sTemperaturaTemperatura T T KelvinKelvin K KCorrente elettricaCorrente elettrica i i ampereampere A AIntensità luminosaIntensità luminosa Iv Iv candelacandela cd cdQuantità di sostanzaQuantità di sostanza n n molemole mol mol

Grandezze derivateGrandezze derivate

Sono correlate a più grandezze fondamentali: Sono correlate a più grandezze fondamentali: sono espresse da relazioni matematiche (prodotto sono espresse da relazioni matematiche (prodotto o quoziente) tra più grandezze fondamentai e le o quoziente) tra più grandezze fondamentai e le loro unità di misura dalle stesse relazioni tra le loro unità di misura dalle stesse relazioni tra le relative unità di misura fondamentali.relative unità di misura fondamentali.

AreaArea metro quadratometro quadrato mm22

Volume Volume metro cubometro cubo mm33

DensitàDensità chilogrammo al metro cubochilogrammo al metro cubo Kg/mKg/m33

ForzaForza newtonnewton Kg m/sKg m/s22

……………………………….. ………………………..……………………….. ……………………………………

Densità:Densità: Rapporto tra una data Rapporto tra una data grandezza e l’estensione su cui essa grandezza e l’estensione su cui essa si distribuisce.si distribuisce.

d= massa/Volumed= massa/Volume

È una grandezza derivata (Kg/mÈ una grandezza derivata (Kg/m33))

Percento in peso:Percento in peso: quantità in grammi quantità in grammi di una sostanza in un miscugliodi una sostanza in un miscuglio

%= 100 x massa%= 100 x massaxx/massa totale/massa totale

Qualche esercizio …Qualche esercizio …

Trasformazioni fisiche o reazioni chimiche?L’acqua bolleL’alluminio conduce la corrente elettricaLa carta bruciaL’oro viene fusoSulla fiamma il rame diventa di colore nero

Qual è tra queste la definizione corretta di elemento chimico?Sostanza costituita da atomiSostanza pura formata da atomi dello stesso coloreSostanza formata da atomi aventi comportamento chimico ugualeSostanza pura formata da particelle elementari

Eliminazione del gas per scuotimento di una bevanda gassataCottura di un uovo

Qualche esercizio …Qualche esercizio …

Sostanze pure, miscele omogenee o miscele eterogenee?tè

bicarbonatosetasabbiaolio di semibronzoSolfato di rame

Qualche esercizio …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 …Qualche esercizio …

Il cambiamento avvenuto in ciascuna scatola rappresenta :

Una reazione chimica Una trasformazione fisica

Qualche esercizio …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

coloreb) Le molecole hanno cambiato colore

b) Si è formata una nuova sostanza blu

b) Il colore è cambiato da bianco a blu