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chimica |
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Tutto ciò che è osservato non è in grado di essere interpretato allora vengono costruiti i modelli, ovvero rappresentazioni ideali della realtà (es. atomo e galassie).
Con la teoria invece tenta di razionalizzare i fenomeni per classificarli, interpretarli e quindi spiegarli.
Tutto ciò che vediamo è composto da materia. L'energia invece svolge due ruoli principali: calore e lavoro. L'energia determina lo stato della materia, quindi l'energia è una proprietà della materia.
L'energia produce lavoro quando si compie un movimento.
L'energia si divide in potenziale (quella cioè potenzialmente presente in un corpo, o più generalmente nella materia) e cinetica (quella cioè legata al movimento di un corpo)
L'energia ha anche altre diverse forme: meccanica, chimica, elettrica, magnetica e termica.
L'energia non si produce dal nulla, ma si trasforma da altri stati di energia e trasformandosi produce ovviamente lavoro e calore. In queste trasformazioni la quantità di energia rimane costante, niente viene perduto, l'energia si conserva sempre.
Le grandezze fondamentali sono quelle grandezze indipendenti da altre che hanno una sola unità di misura (lunghezza = metri, massa = chilogrammi ecc. ecc.), mentre le grandezze derivate sono quelle che dipendono da più grandezze fondamentali e hanno più unità di misura (area = metro quadrato, volume = metro cubo ecc. ecc.).
L'insieme delle grandezze fondamentali prende il nome di S.I. (Sistema Internazionale), creato nel 1960.
La lunghezza, l'altezza, la larghezza e lo spessore dipendono dalla lunghezza. La lunghezza misura la distanza geometrica tra due punti. La sua unità di misura è il metro (m) .
Alla lunghezza sono associate due grandezze fisiche: la superficie e il volume. Si trattano comunque di grandezze derivate dalla lunghezza.
La misura può essere effettuata direttamente (ovvero confrontando il campione di misura con l'oggetto da misurare), oppure indirettamente (moltiplicando misure dirette) come il volume di un corpo.
La materia oltre ad avere una forma ed una dimensione ha anche una massa ovvero la quantità di materia da cui è costituito un corpo. L'unità di misura della massa è il chilogrammo (kg). Il peso invece si misura in Newton (N) con il dinamometro.
Le misure: raccolta dei dati e la loro espressione numerica
Occorre scegliere lo strumento adatto per la raccolta dei dati. Lo strumento adatto è determinato dalla portata, ovvero il valore massimo che lo strumento stesso può assumere. Lo strumento adatto determinato anche dalla sua sensibilità, ovvero dal valore più piccolo che lo strumento stesso può assumere.
Una misura inoltre è caratterizzata da errori, che possono essere strumentali (ovvero dello strumento utilizzato, quando per esempio non si usa lo strumento adatto) o soggettivi (ovvero commessi da chi effettua la misura)
Il numero che esprime la misura effettuata è composto da cifre significative certe ed incerte. Tutto dipende sempre dallo strumento utilizzato.l
La chimica si occupa dello studio della struttura della materia e delle sue trasformazioni.
La materia com'è stato detto possiede caratteristiche misurabili come massa e volume, ma è caratterizzata dallo stato fisico. Si può presentare in tre diversi stati: solido, liquido e aeriforme, che dipendono dalla temperatura e dalla pressione. Quando la sostanza si trova naturalmente allo stato aeriforme e si mantiene a temperatura e pressione ambiente viene definita gas (ossigeno e azoto per esempio), altrimenti se acquista questo stato per riscaldamento viene chiamata vapore (vapore acqueo, benzina). I solidi in generale hanno volume e forma propri e sono incomprimibili, i liquidi hanno volume prorpio ma forma definita dal contenitore e anche loro incomprimibili. I gas invece sono comprimibili e hanno volume e forma dipendente dal contenitore.
La materia si presenta divisa in innumerevoli sistemi, i quali possono essere omogenei o eterogenei a seconda che si presentino in una o più fasi, ovvero la porzione di un sistema che presenta le medesime proprietà in tutte le sue parti.
La sostanza pura è una sostanza formata solamente da quella stessa sostanza e nient'altro. Per esempio l'acqua pura al 100% è acuqa senza nessuna sostanza disciolta al suo interno.
Un miscuglio è l'unione di due o più sostanze pure. Un miscuglio può essere omogeneo o eterogeneo. Si dice omogeneo quando i componenti non sono più distinguibili e il sistema si presenta in un'unica fase. E' eterogeneo quando è costituito invece da più fasi e i componenti sono facilmente distinguibili.
Quando si aggiunge un solido ad un liquido può accadere che il solido si dissolva nel liquido. In questo caso si dice che il miscuglio è una soluzione. Il solido è il soluto e il liquido è il solvente. Non accade sempre però che un solido si dissolva in un liquido. In questo caso il solido forma una sospensione in liquido. Si ha invece un gel quando il solido forma una rete che non permette più al liquido di scorrere liberamente.
Miscugli di liquidi
Se i due liquidi sono miscibili (acqua e alcool) allora si presentano in un'unica fase liquida. Altrimenti i due liquidi sono detti immiscibili e si presentano in due fasi ben diverse (come l'olio e l'acqua). Quando due liquidi immiscibili vengono sbattuti energicamente si forma un'emulsione.
Un esempio di miscuglio gas e liquido può essere rappresentato con le bevande frizzanti. In quel caso l'acqua per esempio contiene al suo interno bollicine di anidride carbonica. Un altro esempio è la schiuma. Il gas non si scioglie nel liquido ma rimane sospeso sul liquido.
La filtrazione è un'esempio di tecnica di separazione. Per esempio separare un miscuglio di sale e sabbia, basterebbe trattarlo con acqua, fare sciogliere il sale e quindi filtrare l'acqua. Per separare un solido e un liquido si potrebbe usare invece la centrifuga, che per mezzo della forza centrifuga fa depositare la parte solida sul fondo.
La distillazione separa due liquidi per mezzo della loro diversa temperatura di ebollizione.
In una trasformazione chimica nulla si crea e nulla si distrugge, la somma delle masse dei prodotti ottenuti è uguale alla somma delle masse dei reagenti.
Gli elementi che costituiscono un composto puro sono sempre presenti secondo rapporti di peso definiti e costanti. Di conseguenza per ottenere un composto occorre seguire queste proporzioni.
Le quantità in peso di un elemento che si combina con la stessa quantità di un altro elemento per formare composti diversi stanno tra loro in rapporti semplici esprimibili con numeri interi piccoli.
Solido > Liquido = fusione
Liquido > Aeriforme = evaporazione
Aeriforme > Liquido = condensazione
Liquido > Solido = solidificazione
Massa atomica e massa molecolare
La massa atomica è un numero puro chiamato anche "peso atomico", in confronto all'isotopo 12 del carbonio. Se l'atomo di zolfo ha una massa atomica di 32 uma allora significa che ha una massa 32 volte più grande di quella del isotopo 12 del carbonio.
La somma delle masse atomiche di una sostanza forma la massa molecolare.
Es. H2CO3
Idrogeno = 1,01 uma
Carbonio = 12,0 uma
Ossigeno = 16,0 uma
H2CO3 = (1,01 · 2) + 12,0 + (16,0 · 3) = 62,02 uma
Mole
La mole è una grandezza fondamentale che consente di determinare il numero di particelle contenute in una sostanza. La massa in grammi di una mole, si chiama massa molare.
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