Concetti Chiave
- I sistemi possono essere omogenei, con una sola fase termica, o eterogenei, con componenti e fasi distinguibili.
- Le sostanze pure comprendono elementi, che non possono essere decomposti, e composti, con composizione definita e costante.
- I metodi di separazione delle miscele includono filtrazione, centrifugazione, estrazione e cromatografia, ciascuno con un principio specifico.
- I metalli sono lucenti, buoni conduttori e malleabili, mentre i non metalli sono opachi e cattivi conduttori, con comportamenti diversi in termini di forma e proprietà.
- La teoria atomica afferma che la materia è composta da atomi indivisibili e che gli atomi di un elemento sono identici, mantenendo l'uguaglianza in reazioni chimiche attraverso coefficienti stechiometrici.
Definizioni di sistemi e miscugli
Un sistema costituito da elementi in una sola fase termica è omogeneo, se no è eterogeneo.
Un sistema è puro se è formato da una sola sostanza, se no è un miscuglio.
Un miscuglio omogeneo è detto soluzione, in cui il solvente è il componente più abbondante e gli altri componenti sono soluti.
Un miscuglio eterogeneo è costituito da componenti e fasi distinguibili.
Proprietà delle sostanze pure
Elemento: sostanza pura che non può essere trasformata in sostanze più semplici.
Composto: sostanza pura che può essere decomposta; hanno composizione definita e costante.
Grandezze estensive: dipendono dalla quantità di materia presente nel campione.
Grandezze intensive: dipendono dalla natura del campione e dalle condizioni in cui esso si trova.
Solido → liquido = fusione; solido → gassoso = sublimazione.
Liquido → solido = solidificazione; liquido → gassoso = evaporazione.
Gassoso → solido = brinamento; gassoso → liquido = condensazione/liquefazione.
Metodi di separazione delle miscele
Filtrazione: le sostanze più grandi rimangono sul filtro, mentre quelle più piccole scendono.
Stratificazione in imbuto separatore: si lasciano stratificare in un imbuto sostanze con diversa densità; quella con densità maggiore si stratifica sotto quella con densità minore.
Centrifugazione: rende più veloce la stratificazione grazie ad accelerazioni superiori a g.
Estrazione: si usa un solvente in grado di sciogliere un componente.
Cromatografia: la fase mobile (solvente) “corre” sulla fase fissa (carta da filtro, lamina) per capillarità depositando per prima la parte della soluzione che aderisce di più alla fase fissa.
Distillazione: si basa sulla volatilità (= temperatura di ebollizione) dei diversi componenti.
Trasformazione fisica: provoca un cambiamento fisico della materia, non produce nuove sostanze.
Trasformazione (reazione) chimica: provoca una variazione della composizione chimica dei reagenti formando nuove sostanze (prodotti).
Caratteristiche dei metalli e non metalli
Metalli: lucenti ma smorti, buoni conduttori di calore e di elettricità, solidi, duttili e malleabili.
Non metalli: opachi ma vivi, cattivi conduttori, gassosi - liquidi - solidi, né duttili né malleabili.
Semimetalli: caratteristiche intermedie tra metalli e non metalli, semiconduttori.
Gas nobili: unici a potersi trovare in particelle atomiche discrete.
Legge di conservazione della massa (Lavoisier): in una reazione chimica, la massa dei reagenti è uguale alla massa dei prodotti.
Legge delle proporzioni definite (Proust): in un composto, il rapporto tra le masse degli elementi che lo costituiscono è definito e costante.
Legge delle proporzioni multiple (Dalton): quando un elemento si combina con la stessa massa di un secondo elemento per formare composti diversi (es.: C+O→CO o CO2), le masse del primo elemento stanno tra loro in rapporti semplici, espressi con numeri interi e piccoli (es.: O=1:2).
Teoria atomica e concetti correlati
Teoria atomica:
1. la materia è fatta di atomi piccolissimi, indivisibili e indistruttibili;
2. tutti gli atomi di uno stesso elemento sono identici e hanno uguale massa;
3. gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri elementi;
4. gli atomi di un elemento si combinano solo con numeri interi di altri atomi;
5. gli atomi non possono essere creati né distrutti, ma trasferiti interi (d)ai composti.
Molecola: raggruppamento di due o più atomi che possiede proprietà chimiche caratteristiche.
Ione: atomo con carica positiva (catione) o negativa (anione).
Mole: quantità di sostanza che contiene tante particelle quanti atomi ci sono in 12g di 12C.
1 u (Dalton) = 1,661∙10-24g.
N (costante di Avogadro) = 6,022∙1023 particelle/mol
(n=m/M) (N_P=N∙n) n → mol; m → g; M → g/mol;
Np → particelle; N → particelle/mol
Classificazione degli elementi e composti
Elementi Classificazione Esempio
Metallo + O2 Ossido basico Na2O
Non metallo + O2 Ossido acido (o anidride) CO2
Ossido acido + H2O Ossiacido H2CO3
… + (OH)- Idrossido NaOH
Alogeno + H2 Idracido HF
Metallo + H2 Idruro NaH
Tipi di reazioni chimiche
Coefficiente stechiometrico: numero opportuno con cui è possibile mantenere l’uguaglianza tra il numero di atomi dei reagenti e dei prodotti nel bilanciamento delle reazioni chimiche.
Sintesi: da due o più elementi si ottiene un solo composto cedendo energia (es.: C+O2→CO2).
Decomposizione: da un unico reagente si formano due o più prodotti (serve energia).
Scambio semplice (o spostamento): nei reagenti, un elemento libero si lega ad un composto, che si libera di un suo elemento (es.: Zn+CuSO4→ZnSO4+Cu).
Doppio scambio: due composti si scambiano un elemento (es.: Na2SO4+K2CO3→K2SO4+Na2CO3).
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza tra un sistema omogeneo e uno eterogeneo?
- Cosa distingue un miscuglio omogeneo da uno eterogeneo?
- Quali sono le principali proprietà delle sostanze pure?
- Quali metodi possono essere utilizzati per separare le miscele?
- Qual è la legge di conservazione della massa e chi l'ha formulata?
Un sistema è omogeneo se è costituito da elementi in una sola fase termica, mentre è eterogeneo se presenta più fasi distinguibili.
Un miscuglio omogeneo è chiamato soluzione, in cui il solvente è il componente principale, mentre un miscuglio eterogeneo è composto da componenti e fasi che possono essere distinti.
Le sostanze pure possono essere elementi, che non possono essere decomposti, o composti, che hanno una composizione definita e costante e possono essere decomposti.
I metodi di separazione includono filtrazione, stratificazione, centrifugazione, estrazione, cromatografia e distillazione, ognuno con principi specifici per separare i componenti.
La legge di conservazione della massa, formulata da Lavoisier, afferma che in una reazione chimica la massa dei reagenti è uguale alla massa dei prodotti.
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