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INTRODUZIONE ALLA MATERIA E ALLE TECNICHE DI SEPARAZIONE La materia che ci circonda, costituita da tutto ciò che possiede una massa e che occupa un volume, si presenta ai nostri sensi in una enorme varietà di forme, colori, odori e tante altre caratteristiche. La maggioranza dei sistemi che possono diventare di nostro interesse (per sistema si intende una porzione di materia che diventa oggetto del nostro studio e che risulta ben distinguibile da tutto ciò che la circonda e che chiamiamo ambiente) si presenta macroscopicamente costituita da più materiali: si tratta di miscugli e per lo più eterogenei (pensiamo ad esempio ad un pezzo di granito). Un miscuglio eterogeneo è allora costituito da più componenti, facilmente riconoscibili ad occhio nudo o con una lente di ingrandimento o con il microscopio. Un miscuglio è invece detto omogeneo quando i suoi componenti sono mescolati in modo più “profondo”, tanto da perdere le loro caratteristiche esteriori che non diventano più riconoscibili nemmeno con l’aiuto di un potente microscopio. Un miscuglio omogeneo, a differenza di quello eterogeneo, è costituito da una sola fase, cioè da una sola porzione di materia con caratteristiche identiche in ogni punto. MATERIA è principalmnente formata da MISCUGLI ETEROGENEI OMOGENEI costituiti da 1 FASE + FASI La costituiti da I miscugli omogenei vengono detti anche soluzioni, in cui è possibile individuare il componente in eccesso, detto solvente, ed il soluto che è invece il componente in difetto. E’ il caso dell’acqua di rubinetto, che contiene disciolti molti sali, di un bicchiere di vino o di aranciata, dell’aria che respiriamo il cui solvente è l’azoto perché presente al 78% circa. Le soluzioni si presentano infatti in uno qualsiasi dei tre stati di aggregazione: solido (ad esempio un oggetto d’oro che in realtà è sempre in lega con altri metalli come ad esempio il rame e l’argento), liquido come un bicchiere di aranciata o gassoso come appunto l’aria. Esercizi 1) Distingui tra i seguenti esempi proposti i sistemi eterogenei da quelli omogenei. a) acqua del rubinetto O/E; b) sale e pepe O/E; e) polvere di caffè e zucchero O/E; c) un cucchiaio di sale grosso in 2 L di acqua O/E; d) un cucchiaino di zucchero in una tazza di thè O/E; f) acqua della spruzzetta O/E 2) Un sistema dicesi omogeneo se si presenta in …………….. fase con caratteristiche chimico-fisiche ……………. in ogni punto; dicesi eterogeneo se si presenta invece in ………. fasi facilmente identificabili quasi sempre anche ad occhio nudo.

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INTRODUZIONE ALLA MATERIA E ALLE TECNICHE DI SEPARAZIONE

La materia che ci circonda, costituita da tutto ciò che possiede una massa e che occupa un volume, si presenta ai

nostri sensi in una enorme varietà di forme, colori, odori e tante altre caratteristiche. La maggioranza dei sistemi

che possono diventare di nostro interesse (per sistema si intende una porzione di materia che diventa oggetto del

nostro studio e che risulta ben distinguibile da tutto ciò che la circonda e che chiamiamo ambiente) si presenta

macroscopicamente costituita da più materiali: si tratta di miscugli e per lo più eterogenei (pensiamo ad esempio ad

un pezzo di granito).

Un miscuglio eterogeneo è allora costituito da più componenti, facilmente

riconoscibili ad occhio nudo o con una lente di ingrandimento o con il microscopio.

Un miscuglio è invece detto omogeneo quando i suoi componenti sono mescolati in

modo più “profondo”, tanto da perdere le loro caratteristiche esteriori che non

diventano più riconoscibili nemmeno con l’aiuto di un potente microscopio. Un

miscuglio omogeneo, a differenza di quello eterogeneo, è costituito da una sola fase, cioè da una sola porzione di

materia con caratteristiche identiche in ogni punto.

MATERIA

è principalmnente

formata daMISCUGLI

ETEROGENEI

OMOGENEIcostituiti da

1 FASE

+ FASI

La

costituiti da

I miscugli omogenei vengono detti anche soluzioni, in cui è possibile individuare il componente in eccesso, detto

solvente, ed il soluto che è invece il componente in difetto. E’ il caso dell’acqua di rubinetto, che

contiene disciolti molti sali, di un bicchiere di vino o di aranciata, dell’aria che respiriamo il cui

solvente è l’azoto perché presente al 78% circa. Le soluzioni si presentano infatti in uno qualsiasi dei

tre stati di aggregazione: solido (ad esempio un oggetto d’oro che in realtà è sempre in lega con altri

metalli come ad esempio il rame e l’argento), liquido come un bicchiere di aranciata o gassoso come

appunto l’aria.

Esercizi

1) Distingui tra i seguenti esempi proposti i sistemi eterogenei da quelli omogenei.

a) acqua del rubinetto O/E; b) sale e pepe O/E; e) polvere di caffè e zucchero O/E;

c) un cucchiaio di sale grosso in 2 L di acqua O/E; d) un cucchiaino di zucchero in una tazza di thè O/E;

f) acqua della spruzzetta O/E

2) Un sistema dicesi omogeneo se si presenta in …………….. fase con caratteristiche chimico-fisiche …………….

in ogni punto; dicesi eterogeneo se si presenta invece in ………. fasi facilmente identificabili quasi sempre anche

ad occhio nudo.

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La quantità di soluto e la quantità di solvente presenti in una qualsiasi soluzione possono ovviamente variare: il loro

rapporto rappresenta la concentrazione della soluzione. La concentrazione si può esprimere in diversi modi a

seconda delle grandezze fisiche impiegate per esprimere le quantità di soluto e di solvente. Ad esempio: un vino di

13 gradi contiene 13 mL di alcol ogni 100 mL di vino (la concentrazione si esprime in tal caso come rapporto tra il

volume di soluto e il volume di soluzione);

una confezione di latte scremato che contiene grassi all’1,8% m/m significa che in 100 g di latte sono contenuti 1,8

g di grassi animali. In tal caso la concentrazione si esprime per mezzo della seguente formula:

La percentuale in massa su volume combina le due espressioni precedenti:

E’ molto diffusa in campo ambientale l’espressione parti per milione (ppm), utilizzata per esprimere valori di

concentrazione molto piccoli, come quelli di sostanze inquinanti o di componenti minori di una soluzione. Se ad

esempio la concentrazione di ossigeno nell’acqua di un certo mare è 6,38 ppm ciò significa che in un milione di

grammi di acqua sono contenuti 6,38 g di ossigeno (cioè in 1000 g di acqua sono contenuti 0,00638 g di ossigeno).

In questo caso le quantità di solvente e di soluto vanno generalmente espresse nella medesima unità di misura.

In generale la concentrazione esprime quindi il rapporto tra la quantità di soluto e quella di soluzione:

Per ricavare la quantità di soluto o quella di soluzione a partire dagli altri due dati si utilizzano le due rispettive

formule inverse:

SOLUZIONI

SOLUTO SOLVENTE

formate

da

Le

legati

dalla

CONCENTRAZIONE

si presentano allo stato

GASSOSO

LIQUIDO

SOLIDO

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Esercizi:

1) Calcola la concentrazione di una soluzione preparata aggiungendo 27 g di sale da cucina all’acqua fino a

raggiungere il volume di 250 mL.

……………………………………………………………………………………………………………………

2) Prepari due soluzioni di acqua zuccherata:

a) pesi in un bicchiere 10 g di zucchero comune (i chimici lo chiamano saccarosio) e li sciogli con acqua fino a

raggiungere il volume finale di 200 mL di soluzione;

b) pesi 25 g di zucchero comune e li sciogli con acqua fino al volume finale di 500 mL.

Quale delle due bevande risulterà più dolce?

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

3) La concentrazione dell’acido muriatico (nome commerciale dell’acido cloridrico) è 12% m/m: vuol dire che per

ogni 100 g di soluzione sono disciolti 12 g di acido cloridrico. Quanti grammi di acido sono contenuti in 300 g di

soluzione?

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

4) La legge impone di dichiarare sulle etichette il grado alcolico (espressa in percentuale in volume) dell’alcool

etilico presente nella bevanda. Di solito il grado alcolico della birra è attorno al 6% mentre quello dei vini deve

essere almeno del 10%. Quanti mL di alcol etilico sono contenuti in una birra media da 400 mL e in un bicchiere di

vino da 280 mL?

…………………………………………………………………………………………………………………………

5) L’aceto di vino è un prodotto acido perché contiene acido acetico. Questa sostanza si forma a seguito della

trasformazione chimica dell’alcol presente nel vino. L’ aceto non deve avere un grado di acidità inferiore al 6%

m/V e questo significa che in 100 mL di aceto devono essere sciolti almeno 6 g di acido acetico. Quanti mL di

aceto contengono disciolti 25 g di acido acetico?

…………………………………………………………………………………………………………………………

6) Quale volume di alcol etilico è contenuto in una bottiglia di vino da 750 mL con grado alcolico 10,5% V/V?

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

7) Abbiamo a disposizione tre soluzioni di cloruro di potassio KCl preparare nei seguenti modi:

a) 5,0 g di KCl sciolti in 100 mL di soluzione

b) 8,0 g di KCl sciolti in 200 mL di soluzione

c) 20 g di KCl sciolti in 500 mL di soluzione

Qual è la soluzione più concentrata?

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

8) Vogliamo calcolare il volume di acqua di mare che contiene 1,80 g di ossigeno sapendo che la concentrazione di

ossigeno nell’acqua è di 6,38 ppm.

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

9) Esprimi la concentrazione di una soluzione ottenuta sciogliendo 28 g di sale in acqua fino a raggiungere un

volume di 2 L. (Potresti anche approssimare la densità della soluzione a quella dell’acqua…)

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

Soluzioni: 1) 0,108 g/mL 2) 0,05 g/mL per entrambe 3) 36 g 4) 24 mL, 28 mL 5) 417 mL 6) 78,8 mL 7) a 8)

282 mL 9) 14 g/L, 0,014 g/mL, 0,014 kg/L

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Le sostanze

Un miscuglio costituito per il 99,9% da un unico componente può essere considerato un materiale puro o una

sostanza, dato che è pressoché impossibile disporre di sostanze assolutamente pure. I singoli componenti dei

miscugli sono allora le sostanze, a ciascuna delle quali viene assegnato un nome e una formula in quanto

possiedono caratteristiche fisiche e chimiche ben definite. Facciamo alcuni esempi:

1) Un filo elettrico di rame si rappresenta simbolicamente con la formula

chimica Cu, dal latino cuprum che vuol dire proprio rame.

2) L’acqua distillata, ottenuta distillando soluzioni acquose, rappresenta l’acqua con

formula chimica H2O al massimo grado di purezza raggiungibile.

3) è una sostanza anche il sale da cucina, con formula chimica NaCl e con il

nome specifico di cloruro di sodio.

Le sostanze possono infatti essere costituite da un solo elemento (cioè da un solo tipo di atomi) come nell’esempio

1) e vengono pertanto dette elementi; oppure da due o più elementi diversi (cioè da due o più tipi di atomi) come

negli esempi 2) e 3) ed essere chiamate composti. Gli elementi sono le sostanze più semplici esistenti in natura,

ottenibili dalle sostanze composte (i composti appunto) tramite reazioni chimiche.

si trasforma nelle

SOSTANZA

A

SOSTANZA

B+COMPOSTO

AB

REAZIONE

CHIMICA

Con una il

La reazione chimica sfrutta le proprietà chimiche delle sostanze, la capacità cioè che hanno le sostanze, in

determinate condizioni, di trasformarsi in altre sostanze; le tecniche di separazione permettono invece la

separazione fisica dei miscugli nelle sostanze costituenti, sfruttando le loro proprietà fisiche. Per stabilire quali

sono le proprietà chimiche di una sostanza è necessario sapere quali sono le trasformazioni chimiche che essa può

subire; se, per esempio, arrugginisce all’aria, come il ferro, oppure non arrugginisce, come l’oro; se brucia o non

brucia; se si decompone per effetto del calore; se e con quali sostanze interagisce etc..

SOSTANZA

A

SOSTANZA

B+MISCUGLIO

A+B

TECNICA DI

SEPARAZIONE

la separa ilnelle

Gli elementi

Gli elementi esistenti in natura sono tutti quelli presenti nella Tavola Periodica degli Elementi e risultano essere

poco più di un centinaio. Ciò sta a significare che tutto ciò che ci circonda, nella sua varietà di forme e colori, è

stato “costruito” a partire da poco più di cento diversi tipi di “mattone”. Gli elementi possono essere pensati anche

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H He

Xe

Kr

Ar

Ne

Rn

I

Br

Cl

F

S

O

P

NC

come una sorta di alfabeto della materia: dalla loro combinazione si sono formati tutti i milioni di composti che

l’uomo ha scoperto in natura o che ha preparato e continua a preparare nei laboratori. Una prima classificazione tra

gli elementi distingue quelli metallici dai non metallici.

I metalli rappresentano la stragrande maggioranza degli

elementi presenti in natura e si trovano in basso a sinistra

della TPE (vedi figura a lato). Sono buoni conduttori di

calore (sono

metalliche le pentole

da cucina) ed elettricità (sono metallici i fili lungo cui scorre la

corrente); sono lucenti e facilmente lavorabili perché duttili e malleabili.

Non vanno confusi con le leghe che sono soluzioni solide di più elementi tra

cui almeno un metallo. Nella figura di destra, ad esempio, si possono osservare vari pezzi di ferro, metallo

estremamente importante nella tecnologia per le sue caratteristiche meccaniche, la sua lavorabilità e in tempi

recenti per le leghe da esso derivate, la ghisa e l'acciaio.

Quanto alle loro proprietà chimiche, si ossidano facilmente: il ferro ad esempio arrugginisce e l’argento tende a

ricoprirsi di una patina di ossido nero, ma non tutti: i metalli preziosi (come l’oro e il platino) sono elementi

difficilmente ossidabili e pertanto si mantengono inalterati nel tempo.

Tutti i metalli sono solidi e cristallini, tranne il mercurio che in condizioni normali si

presenta allo stato liquido (vedi figura a sinistra). Le temperature di fusione sono molto

diverse, da quella relativamente bassa del gallio (30°C) a quella del tungsteno (3410°C).

Sono tutti monoatomici: la parte più piccola di ogni elemento metallico viene rappresentata

dal suo singolo atomo per cui ogni elemento si rappresenta con una formula chimica che

utilizza il solo simbolo dell’elemento in questione. Ad esempio il ferro si rappresenta con il

suo simbolo Fe(s), mentre l’informazione relativa al suo stato fisico si rappresenta con la

prima lettera minuscola tra parentesi. A destra sono rappresentati colorati di verde gli atomi

di un generico metallo allo stato solido.

I metalli presentano strutture cristalline estremamente ordinate, in cui gli atomi si dispongono in posizioni

geometriche ben definite nello spazio. Auguste Bravais individuò 14 reticoli cristallini,

classificabili in base alla forma e alla presenza o meno di punti al centro o sulle facce

della cella elementare che li rappresenta in modo convenzionale. L’argento,

l’alluminio e l’oro, ad esempio, presentano la struttura cristallina a reticolo cubico a

facce centrate riportata a lato.

I non metalli hanno proprietà opposte ai metalli: né

conduttori, né lavorabili, né lucenti bensì opachi; si

trovano in alto a destra della TPE (tranne l’idrogeno).

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Quelli dichiaratamente non metallici sono poco più di una decina e possono essere facilmente ricordati come segue.

Tra essi ci sono 7 elementi biatomici che sono: l’idrogeno, l’azoto e l’ossigeno (tutti e tre

presenti nell’aria che respiriamo); il fluoro, il cloro, il bromo e lo iodio che, a guardar

bene, stanno tutti uno sotto l’altro nella stessa colonna della tavola periodica (la settima per

la precisione). Nella figura a sinistra viene rappresentato un generico elemento biatomico,

costituito da due atomi rossi uguali legati tra loro (il colore rosso viene generalmente scelto

per l’atomo di ossigeno).

L’immagine a destra si riferisce invece all’azoto liquido che, alla pressione di 1 atm,

passa immediatamente allo stato gassoso, avendo temperatura di ebollizione pari a

-196°C. Infatti trattasi di un gas incolore, inodore, insapore e inerte che costituisce il 78%

dell'atmosfera terrestre (è il gas più diffuso nell'aria).

Non si devono dimenticare tra i non metalli il carbonio, lo zolfo e il fosforo. Il carbonio si presenta in condizioni

normali come diamante (a sinistra nella figura) o grafite (a destra). In entrambi i casi

l’elemento è monoatomico e solido ma gli atomi sono

diversamente legati tra di loro.

Lo zolfo si presenta a livello macroscopico con il colore giallo

limone e con l’odore di uova marce solo se si combina con

l’idrogeno, altrimenti è un solido inodore. Brucia con fiamma bluastra che emette un odore

caratteristico e soffocante, dovuto al biossido di zolfo (SO2) o dal triossido di zolfo (SO3) che si

forma come prodotto di combustione. A livello microscopico gli atomi dello zolfo cristallino sono riuniti in anelli

di 8 atomi, S8; tale struttura, detta cicloottazolfo, si rappresenta su carta come due lettere W affiancate, unite per

le estremità, in cui gli atomi di zolfo occupano i vertici delle W.

Il fosforo esiste in varie forme allotropiche identificate dal loro colore: le due più comuni sono il fosforo rosso, in

realtà violetto, ed il fosforo bianco, entrambi costituiti da gruppi tetraedrici di quattro atomi ciascuno. Il fosforo

bianco, molto velenoso, brucia spontaneamente all'ossigeno dell'aria sopra i 40°C; può essere convertito nella

forma rossa tramite riscaldamento in assenza di aria. Il fosforo rosso è relativamente stabile e perciò poco reattivo;

sublima a 170°C e si incendia per impatto o sfregamento; sono stati entrambi utilizzati nella fabbricazione dei

fiammiferi.

Nelle tre figure che seguono sono rappresentati le strutture, rispettivamente, del carbonio sottoforma di diamante,

delle molecole di zolfo e la struttura tetraedrica del fosforo.

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Carbonio, zolfo e fosforo sono gli unici elementi non metallici ad essere solidi insieme allo

iodio molecolare, mentre l’unico liquido è il bromo; tutti gli altri

sono gassosi. Sono gassosi infatti anche i gas nobili: He, Ne, Ar,

Kr, … che occupano l’ultima colonna della tavola periodica e che

sono elementi monoatomici. A destra trova rappresentazione un

elemento monoatomico allo stato gassoso quale potrebbe essere

l’elio He(g). L'elio è spesso usato all'interno di palloni aerostatici e dirigibili, adoperati per

scopi pubblicitari, ricerca atmosferica e ricognizione militare.

Le differenze tra metalli e non metalli non sono sempre così nette: esistono infatti alcuni elementi chiamati

semimetalli o metalloidi che presentano proprietà intermedie e che sono collocati nella TPE al confine tra i

dichiaratamente metalli e i non. Si tratta ad esempio degli elementi B (boro), Si (silicio), Ge (germanio), As

(arsenico).

Nella tabella che segue sono riportati i nomi, i simboli e i principali impieghi di alcuni importanti elementi.

elemento Formula chimica e stato etimologia Impieghi

Al alluminio

Al(s)

metallo duttile color argento. Si

estrae principalmente dai minerali di

bauxite ed è notevole la sua

resistenza all'ossidazione, la sua

morbidezza, e la sua leggerezza..

dal latino alumen,

allume

Industria aerospaziale, trasporti e

costruzioni nei quali leggerezza,

durata e resistenza sono necessarie.

As arsenico

As(s) semimetallo che si presenta in tre

forme allotropiche diverse: gialla,

nera e grigia. Molto simile al fosforo

a volte lo sostituisce determinando la

tossicità dei composti ottenuti.

dal persiano zarnik,

“ornamento giallo”

venne adottato nel

greco antico nella forma

arsenikon

Insetticidi e veleni agricoli, fuochi

di artificio, semiconduttori

Ba bario

Ba(s) è un metallo chimicamente simile al

calcio, ma è tenero e, puro, è di un

bianco argenteo somigliante al

piombo. Si ossida molto facilmente

se esposto all'aria e reagisce

energicamente con l'acqua o l'alcool.

dal greco barys, pesante Magneti in altoparlanti per auto,

mezzo di contrasto in esami

radiografici del sistema digestivo,

pigmento per vernici

B boro

B(s) È un metalloide che si trova

abbondantemente nel borace. Ci sono

due allotropi del boro; il boro amorfo

è una polvere marrone, il boro

metallico è nero. La forma metallica

è dura (9,3 sulla scala di Mohs) ed è

una cattiva conduttrice a temperatura

ambiente.

dall’arabo burak, dal

persiano burah

Reattori nucleari, strutture

aerospaziali

Br bromo

Br2(l) E’ un non metallo liquido a

temperatura ambiente. Si presenta

come un liquido pesante, scorrevole,

di colore rosso-bruno di odore

intenso e sgradevole

dal greco bromos, puzza Sostanze ignifughe, composti per la

depurazione delle acque, coloranti,

medicinali, disinfettanti, pellicole

fotografiche

Ca calcio

Ca(s) è un metallo alcalino terroso tenero,

grigio. È il quinto elemento in ordine

di abbondanza nella crosta terrestre,

ed è essenziale per tutta la vita sulla

terra. brucia con fiamma giallo-

arancio; se esposto all'aria si riveste

di uno strato di ossido di calcio.

dal latino calx, calce Agente riducente nell’estrazione

mineraria, cementi e malte in

edilizia

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F fluoro

F2(g) a causa della sua elevata reattività,

non si trova libero in natura, tranne

che in piccole tracce nei materiali

radioattivi. E’ un gas di colore giallo

pallido, poco più pesante dell’aria,

tossico, estremamente aggressivo e

di odore penetrante.

dal latino fluere che

significa fluido o fluire

L’acido fluoridrico HF è usato per

incidere il vetro delle lampadine e di

altri prodotti, per impianti di aria

condizionata e refrigerazione,

dentifrici

Esercizi

1) Individua il corretto stato di aggregazione per i sistemi presentati nelle figure che seguono. Scegli tra solido,

liquido e aeriforme.

…………. ………….. ………….

…………… ………… ……………

2) Completa la seguente tabella come nell’esempio riportato in prima riga.

nome simbolo metallo/non metallo Formula e stato

rame Cu Metallo Cu(s)

ossigeno O

Ag

F2(g)

azoto

He(…)

H

I

calcio

3) Individua le proprietà caratteristiche degli elementi metallici:

a) conducibilità b) sono opachi c) stato prevalente aeriforme d) fragili e) malleabili

I composti

I composti che si ottengono per reazione chimica tra elementi diversi (e in un determinato rapporto di

combinazione per cui il composto AB potrebbe anche avere formula A2B oppure A3B oppure AB2 oppure AB3 e

via dicendo), possono essere ionici o molecolari.

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COMPOSTO

AB

ELEMENTO

A

ELEMENTO

B+

Sono composti ionici quelli che si ottengono per reazione tra metalli e non metalli,

COMPOSTO

IONICOMETALLO NON metallo+

ad esempio è ionico il cloruro di sodio che si ottiene per reazione diretta tra il sodio metallico e il cloro:

)(2)()(2 2 sNaClgClsNa

e sono ionici anche tutti gli altri Sali, ma anche gli ossidi basici come la ruggine Fe2O3, ottenuti per reazione tra un

metallo e l’ossigeno, e gli idruri ottenuti per reazione tra un metallo e l’idrogeno come ad esempio l’idruro di litio

LiH. Nel composto ionico è facilmente individuabile il catione, cioè lo ione positivo, costituito dal metallo (o

gruppo metallico) privo degli elettroni esterni più debolmente legati e lo ione negativo, costituito dal non metallo (o

gruppo non metallico) che si appropria degli elettroni facilmente donati dal metallo. Il legame è pertanto detto

ionico.

Sono sostanze solide, dure ma fragili, con strutture cristalline molto ordinate simili a quelle dei metalli già

incontrate, dove gli ioni positivi e negativi si alternano rispettando un ordine spaziale ben definito. Nella figura

sono riporati un pezzo di cloruro di sodio e la sua struttura cristallina a reticolo cubico e facce centrate.

I composti molecolari si ottengono invece quando elementi non metallici si legano tra di loro mettendo in comune

gli elettroni più esterni (o alcuni di essi). Si formano in questo modo molecole stabili costituite ciascuna da atomi di

elementi diversi legati in modo covalente.

COMPOSTO

MOLECOLARENON metallo+NON metallo

Sono sostanze molecolari le anidridi ottenute per reazione tra il non metallo e l’ossigeno (ad esempio l’anidride

carbonica CO2) e gli acidi binari e ternari (come ad esempio l’acido cloridrico HCl e solforico H2SO4

rispettivamente). E’ ovviamente una sostanza molecolare anche l’acqua ottenibile per reazione diretta tra l’idrogeno

e l’ossigeno molecolari secondo la seguente reazione:

)(2)()(2 222 lOHgOgH

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MISCUGLI

insieme di

COMPOSTIELEMENTI

SOSTANZE

decompobibili in

non decomponibili in SOSTANZE +

SEMPLICI

hannoCOMPOSIZIONE

DEFINITA E COSTANTE

(Legge di Proust)

recuperabili mediante

TECNICHE DI

SEPARAZIONE

se gli atomi sono uguali sono

se gli atomi sono diversi sono

Esercizi

1) Quali delle seguenti caratteristiche rappresentano proprietà fisica dello zucchero?

a) è un composto di carbonio, idrogeno e ossigeno

b) si decompone con il calore

e) trattato con acido solforico concentrato diventa nero

d) è un solido cristallino bianco

2) Una sostanza costituita dall'unione di due o più elementi chimici costituisce:

a) un isotopo b) un elemento c) un composto d) una miscela

3) Un esempio di trasformazione chimica è costituito:

a) dalla fusione di un cubetto di ghiaccio b) dal taglio di un pezzo di legno

c) dalla rottura di un bicchiere di vetro d) dall'arrugginimento di un peso di ferro

4) Un processo chimico coinvolge i seguenti aspetti tranne:

a) la combinazione di atomi di elementi per formare una molecola

b) la separazione delle molecole presenti in una miscela

c) la rottura di un composto negli elementi che lo costituiscono

d) la reazione di un composto e di un elemento

5) Completa la seguente tabella individuando i composti ionici e molecolari.

COMPOSTO FORMULA CHIMICA ionico/molecolare

idrossido di sodio NaOH

acqua allo stato

liquido

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acqua H2O

alcol metilico CH3OH

cloruro di sodio NaCl

acido solforico H2SO4

solfato di calcio CaSO4

6) Distingui tra le seguenti sostanze gli elementi dai composti, riportando una possibile formula della sostanza

riportata in figura come da esempio riportato in prima figura.

a) b) c) d) e) .. f)

a) element He(g) elio b) …………….. c) ……………..

d) …………….. e) …………….. f) ……………..

7) Completa le seguenti affermazioni e stabilisci, quando richiesto, se trattasi di affermazioni false oppure vere.

L'intento è chiarire le differenze tra miscuglio e composto.

a) il miscuglio è un insieme di sostanze; il composto è una sola sostanza V F

b) un composto ha una composizione chimica variabile; il miscuglio invece ha una composizione chimica definita

V F

c) un composto è associabile ad una sola formula chimica; il miscuglio invece non è mai associabile ad una sola

formula chimica V F

d) il composto si ottiene per separazione fisica a partire dagli elementi costituenti V F

e) i componenti di un miscuglio possono essere isolati utilizzando le varie tecniche di separazione V F

f) una reazione chimica trasforma la materia in modo nuovo: da una o più sostanze reagenti si ottengono nuove

sostanze prodotte V F

g) la tecnica di separazione permette una separazione chimica dei suoi componenti V F

h) il composto è sempre un sistema omogeneo; il miscuglio può essere invece sia omogeneo che eterogeneo V F

8) Distingui i composti presentati nelle seguenti figure in molecolari e ionici. Riporta un esempio di formula.

a) b) c) d)

a) …………………..… b) ……………………… c) ………………………… d) ………………..

9) Associa ciascuna delle seguenti figure alla corretta descrizione da scegliere tra quelle riportate:

a) ghiaccio che sta fondendo; b) lega metallica; c) soluzione acquosa di cloruro di sodio; d) bromo liquido ed elio

gassoso; e) limatura di zinco mescolata a polvere di rame; f) elio e idrogeno

Page 12: INTRODUZIONE ALLA MATERIA E ALLE TECNICHE DI … · grammi di acqua sono contenuti 6,38 g di ossigeno ... Gli elementi esistenti in natura sono tutti quelli presenti nella Tavola

……..…. …………. …………. …………

10) completa la mappa che segue sulla base dei termini forniti e poi descrivila in forma scritta utilizzando le righe a

disposizione.

aperto, eterogeneo, soluzione, stato fisico, sostanza, isolato

SISTEMA

può essere

……………... CHIUSO ………………..

può essere

OMOGENEO …………………..

MISCUGLIO

ETEROGENEO

…………….. IN PIU’

STATI FISICI

……………….. O

MISCUGLIO OMOGENEO

SOSTANZA IN UN SOLO

…………………….

………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………

11) metti in corrispondenza le descrizioni di alcuni sistemi con le relative rappresentazioni figurate e simboliche

come nell’esempio illustrato.

a1) gas nobile, a2) idrogeno e elio, a3) zinco metallico, a4) iodio molecolare e limatura di ferro, a5) polvere di rame

e carbonio mescolate, a6) acido cloridrico e acqua;

b1) , b2) , b3) , b4) , b5) , b6)

c1) Cu(s)+C(s), c2) Zn(s), c3) H2(g)+He(g), c4) Ar(g), c5) I2(s)+Fe(s), c6) HCl(l)+H2O(l)

a1b1c4 ……...……… ……………

…………… …………… ……………