Appunti di Chimica generale e inorganica sui concetti alla base della chimica

I concetti alla base della chimica

Stati di aggregazione della materia e la teoria cinetico-molecolare

Una proprietà della materia facilmente osservabile è il suo stato di aggregazione, cioè se una sostanza è un solido, un liquido o un gas.

• Il solido ha una forma propria e un volume definito, che cambia poco con il variare della temperatura e della pressione;
• I liquidi hanno un volume fisso, ma sono fluidi e prendono la forma del recipiente che li contiene: non hanno cioè una forma propria;
• I gas sono fluidi, ma il volume di un gas è determinato dalla dimensione del suo contenitore. Il volume di un gas, con il variare della temperatura e della pressione, cambia di più di quello di un liquido.

In teoria, a temperature sufficientemente basse, tutta la materia si trova allo stato solido. Con l’aumentare della temperatura i solidi fondono e diventano liquidi e se poi la temperatura diventa sufficientemente alta, i liquidi evaporano per formare gas. Normalmente i passaggi di stato sono accompagnati da variazioni di volume.

La teoria cinetico-molecolare della materia aiuta ad interpretare le proprietà dei solidi, dei liquidi e dei gas. Tutta la materia è formata da particelle estremamente piccole che sono in costante movimento.

• Nei solidi queste particelle sono strettamente unite fra loro, di solito in modo regolare. Le particelle vibrano intorno alla posizione di equilibrio, ma raramente una particella in un solido si allontana dalle particelle vicine per venire a contatto con delle altre;
• Le particelle di un liquido sono disposte a caso. I liquidi e i gas sono dei fluidi in quanto le particelle non sono vincolate a posizioni specifiche e possono muoversi occupando l’una la posizione dell’altra;
• Le particelle di un gas sono distanti fra loro. Esse si muovono in modo estremamente rapido, poiché non sono vincolate dalle molecole vicine, e si muovono a caso collidendo fra loro e con le pareti del recipiente.

Un aspetto importante della teoria cinetico-molecolare è che maggiore è la temperatura, maggiore è la velocità delle particelle. Un aumento della temperatura corrisponde a movimenti sempre più veloci di atomi e molecole.

La materia a livello macroscópico e particellare

Le proprietà caratteristiche dei gas, dei liquidi e dei solidi possono essere studiate utilizzando campioni abbastanza grandi per essere osservati, misurati e manipolati. Le osservazioni e le manipolazioni di solito avvengono nel mondo macroscopico della chimica. Alla fine si raggiunge il livello delle particelle che costituiscono tutta la materia, il cosiddetto livello submicroscopico o particellare degli atomi e delle molecole. La chimica studia come gli atomi possono legarsi fra loro per formare le molecole; per rappresentare atomi e molecole vengono utilizzati dei modelli in cui delle piccole sfere rappresentano gli atomi.

Le sostanze pure

Un chimico guarda un bicchiere d'acqua potabile e vede un liquido. Questo liquido potrebbe essere acqua pura, ma, più probabilmente, è una miscela omogenea di acqua e di sostanze disciolte, cioè una soluzione. Un campione di materia può essere una sostanza pura o una miscela.