Chimica, metodo scientifico

Il metodo scientifico

La chimica è una scienza che studia la struttura dei materiali.
La sua antenata è l'alchimia, che mescolava alla scienza sperimentale al miticismo orientale.
Il metodo scientifico nasce nel XVII, che consiste nel porsi domande, fare una ricerca su ciò che ci è noto, costruirne un'ipotesi e verificare; In caso l'ipotesi sia vera si riportano i risultati ottenuti.
In caso sia falsa o vera solo parzialmente si rimette in discussione l'ipotesi fatta e poi riportare i risultati ottenuti una volta resa vera.

Una variabile è qualcosa che cambia nel corso dell'esperimento.
Le grandezze che si possono misurare si chiamano grandezze fisiche.
Le grandezze fondamentali sono: lunghezza, massa, tempo, intensità di corrente, temperatura, qualità di sostanza e intensità luminosa.
Le altre vengono chiamate grandezze derivate, per es.

Misurare una grandezza vuol dire fissare un'unità di misura e stabilire quante volte quest'unità è contenuta nella grandezza data.

Grandezza fisica Simbolo Unità di misura Simbolo
lunghezza l metro m
massa m kilogrammo kg
tempo t secondo s
corrente elettrica i ampère A
temperatura T kelvin K
quantità di sostanza n mole mol
intensità luminosa iv candela cd

Le grandezze estensive dipendono dalla quantità di materia presente nel campione che si vuole misurare.
Le grandezze intensive non dipendono dalla quantità di materia presente ma dalla natura del campione e dalle condizioni in cui si trova.

L'unità di misura della lunghezza nel SI è il metro, e per misurare oggetti piccoli se non atomi, si usa il sottomultiplo , cioè il nanometro (nm)

La massa è la misura d'inerzia di un corpo, cioè la misura della resistenza che il corpo oppone alla variazione del suo stato di quiete o di moto, e si misura con la bilancia.

Il peso di un corpo P di massa m è la forza con cui esso viene attratto dalla Terra secondo la relazione : P= m x g
L'unità di misura è il Newton (N), che è 10 volte più piccola del kg.
Il peso specifico (PS) esprime il rapporto tra il peso del corpo e il suo volume ( peso: volume)

La temperatura è una grandezza intensiva, lo strumento che si usa è il termometro a Celsius, Fahrenheit o Kelvin.

Il calore è il trasferimento di energia tra due corpi che si trovano inizialmente a temperature diverse.
La sua unità di misura è il joule.

Il calore specifico è la quantità di energia assorbita da 1 kg di un materiale che provoca un aumento di temperatura di 1K.

Il volume è una grandezza derivata da una lunghezza e la sua unità del m cubo, l'unità di misura è il litro.

La pressione è data dal rapporto tra la forza F e l'area della superficie stessa. È una grandezza intensiva poiché non dipende dalla quantità di materia contenuta nel campione. L'unità di misura è il pascal (Pa) , pari al N.

La densità è data dal rapporto massa : volume , ed è una grandezza intensiva.

L'energia è la capacità di un corpo di eseguire lavoro o di trasferire calore. Il lavoro è prodotto dalla forza x spostamento (L= f x s)
L'energia cinetica indica l'energia associata al movimento dei corpi.
L'energia potenziale è l'energia posseduta da un corpo in virtù della sua posizione o composizione.

Un sistema è una porzione limitata di materia.
Gli stati fisici di un materiale sono: liquido solido e aeriforme (chiamati anche stati di aggregazione)

Si definisce fase una porzione di materia fisicamente distinguibile che ha proprietà intensive uniformi.
Il sistema è eterogeneo se è composto da due stati fisici differenti

Un sistema si definisce puro se formato da una singola sostanza;
un sistema formato da due o più sostanze si chiama miscuglio.
I sistemi puri in genere si ottengono con la separazione dei componenti, ad esempio la distillazione.

Una soluzione è un miscuglio di due o più sostanze fisicamente omogeneo. Il componente più abbondante della soluzione si chiama solvente, gli altri soluti.

Passaggio di stato
Da liquido a gas= evaporazione
Da gas a liquido= condensazione
Da liquido a solido= solidificazione
Da solido a liquido= fusione
Da gas a solido= brinamento
Da solido a gas= sublimazione

Evaporazione= quando il vapore si forma solo alla superficie del liquido.
Ebollizione= quando le bolle coinvolgono tutta la massa.
La tensione di vapore : quando il vapore è in equilibrio con il liquido sottostante. È tanto più alta quanto maggiore è la temperatura.

Metodi di separazione
Filtrazione: con dei filtri si separano le particelle solide.
Stratificazione: (liquido-solido; liquido-liquido) possono essere separati se presentano diverse densità.
Centrifugazione: attraverso la gravità
Flottazione: estrae il rame dai minerali
Estrazione: grazie al solvente

Le trasformazioni fisiche provocano un cambiamento fisico della materia e non producono nuove sostanze.
Le trasformazioni chimiche comportano una variazione della composizione chimica, (reagenti) con formazione di nuove sostanze (prodotti)
Le reazioni chimiche si possono notare dal cambiamento del colore, formazione di bollicine, formazione o scomparsa di un solido.

Si definisce elemento una sostanza pura che non può essere trasformata in altre sostanze più semplici.

Si definisce composto una sostanza pura che può essere decomposta.

I metalli
Sono estremamente reattivi, buoni conduttori di calore e corrente elettrica. Sono tutti solidi, tranne il mercurio (liquido).
I non metalli