Alcune definizioni per lo studio della Chimica Chimica: è la scienza

Alcune definizioni per lo studio della Chimica
Chimica: è la scienza che studia la composizione, la struttura, le proprietà e le trasformazioni
della materia.
Materia: è tutto ciò che costituisce l'Universo fisico; essa si diversifica in specie e forme
svariatissime, la cui identità è definita da un insieme di caratteristiche distintive, che di ciascuna
costituiscono le proprietà specifiche (o intrinseche o intensive) (potrebbero essere, ad esempio,
la lucentezza, la trasparenza, il colore, la densità, la durezza, la struttura cristallina, la
conducibilità elettrica e termica, l'odore, il sapore, etc.).
Sostanza: specie di materia caratterizzata da definite proprietà specifiche (o intensive), che si
ritrovano invariate in tutti i campioni, in tutti i corpi formati dalla sostanza considerata, che pure
si possono differenziare per caratteristiche non sostanziali come, ad esempio, le dimensioni, la
forma, il peso.
Proprietà estensive: sono quelle grandezze che dipendono dalla quantità di materia
considerata, per esempio massa, volume e lunghezza.
Proprietà intensive: sono quelle grandezze che non dipendono dalla quantità di materia
considerata ma soltanto dalla sua natura o dalle condizioni in cui si trova, per esempio peso
specifico, densità e temperatura di ebollizione.
Massa: normalmente viene definita come la quantità di materia che forma un corpo ma in realtà
corrisponde alla misura dell'inerzia di un corpo ossia della resistenza che questo oppone alla
variazione del suo stato di quiete o di moto.
Sistema: è una porzione delimitata di materia.
Fase: è una porzione di materia fisicamente distinguibile e delimitata che ha proprietà intensive
uniformi.
Sistema omogeneo: è un sistema costituito da una sola fase. Ad esempio l'acqua distillata.
Sistema eterogeneo: è un sistema costituito da due o più fasi. Ad esempio l'acqua frizzante,
acqua e olio, acqua e ghiaccio.
Sistema puro (o sostanza pura): è un sistema che è formato da una singola sostanza. Ad
esempio l'acqua distillata, non lo è invece l'acqua di rubinetto. Un sistema puro non è sempre un
sistema omogeneo, ad esempio acqua e ghiaccio rappresentano un sistema puro, dal punto di
vista chimico, ed eterogeneo, dal punto di vista fisico.
Miscuglio: è un sistema formato da due o più sostanze.
Miscuglio omogeneo: è definito anche soluzione ed è formato da due o più sostanze in un'unica
fase e non più distinguibili. Il componente più abbondante si chiama solvente, tutti gli altri sono i
soluti. Ad esempio acqua e sale (o zucchero), acqua di rubinetto, acqua e alcol, acciaio, bronzo,
altre leghe metalliche, aria atmosferica. Le soluzioni infatti possono essere liquide ma anche
solide o aeriformi. Nelle soluzioni le particelle hanno un diametro inferiore a 0,001 micron.
Miscuglio eterogeneo: è formato da due o più sostanze che sono facilmente distinguibili e si
presenta in due o più fasi fisicamente distinguibili. Ad esempio il terreno, acqua e sabbia, latte,
granito, fumo, nebbia. Il latte sembra una soluzione ma osservandolo al microscopio si vedono
chiaramente le goccioline di grasso disperse nel liquido.
Particolari tipi di miscugli eterogenei:
- sospensione = miscuglio in cui un solido è disperso nella fase liquida. Ad esempio la farina
messa in acqua. Le particelle hanno un diametro maggiore di 0,1 micron.
- schiuma = miscuglio in cui un gas è disperso nella fase liquida. Ad esempio una soluzione
saponosa più aria o la panna montata.
- nebbia = è un miscuglio acqua-aria formato da minuscole goccioline d'acqua disperse e sospese
nell'aria, come anche le nubi.
- fumo = è un miscuglio di un solido in un gas; il fumo che esce dai camini è per buona parte
formato da finissime particelle che verranno disperse nell'aria.
- emulsione = si ottiene agitando energicamente due o più liquidi immiscibili tra di loro. Ad
esempio acqua e olio. Gli emulsionanti sono sostanze che favoriscono il mantenimento dello
stato di emulsione, che non è stabile in quanto i suoi costituenti tendono a tornare allo stato
iniziale separandosi di nuovo. Ad esempio nelle merendine prodotte dall'industria alimentare
vengono aggiunti emulsionanti proprio per evitare che i grassi contenuti affiorino in superficie
separandosi dal resto della massa, rendendo il prodotto non più idoneo alla vendita. I sali biliari
hanno il compito di emulsionare i grassi durante la digestione aumentando notevolmente la
superficie disponibile per gli enzimi specifici e pertanto anche la loro efficacia.
RICAPITOLANDO
SISTEMA OMOGENEO = FORMATO DA 1 SOLA FASE
SISTEMA ETEROGENEO = FORMATO DA 2 O PIU' FASI
SISTEMA FORMATO DA 1 SOLA SOSTANZA = SISTEMA PURO
- OMOGENEO = ES. ACQUA PURA, ORO PURO, CLORURO DI SODIO PURO
- ETEROGENEO = ES. ACQUA PURA E GHIACCIO
SISTEMA FORMATO DA 2 O PIU' SOSTANZE = MISCUGLIO
- OMOGENEO = VIENE DEFINITO SOLUZIONE, PUO' ESSERE SOLIDA, LIQUIDA O GASSOSA
ES. ACQUA DI RUBINETTO, SALE MARINO, ACCIAIO, LEGHE METALLICHE,
ARIA
- ETEROGENEO = E' FORMATO DA COMPONENTI CHIMICAMENTE DEFINITE E DA FASI
FISICAMENTE DISTINGUIBILI
ES. ACQUA E SABBIA, GRANITO, LATTE, SABBIA, FUMO, NEBBIA
Colloidi: sono sostanze con caratteristiche intermedie tra i miscugli omogenei e quelli
eterogenei; liberano in soluzione particelle relativamente grandi, con diametro tra 0,1 e 0,001
micron; l'insieme delle particelle costituisce la fase dispersa, il solvente è invece la fase
disperdente. A prima vista i colloidi appaiono dei miscugli omogenei, per questo vengono anche
definiti “pseudo-soluzioni”. Sono esempi di colloidi il citosol delle cellule, le argille del terreno,
l'albume delle uova, la gelatina, i budini, le caramelle gommose.
I colloidi hanno particolari proprietà, esposte in parte di seguito.
Utilizzando un intenso raggio di luce (es. laser) si vede che questo non viene deviato dalla
soluzione, in quanto le particelle di soluto sono troppo piccole per farlo, mentre ciò accade con il
colloide determinando una luminosità diffusa (effetto Tyndall).
Quando un raggio luminoso investe una soluzione, la attraversa direttamente: notare il puntino rosso del laser
che colpisce lo schermo e la traccia del laser nella soluzione.
Quando un raggio luminoso investe una dispersione colloidale, la luce viene diffusa in tutte le direzioni: notare
che il puntino rosso del laser non arriva a colpire lo schermo.
Fotografie tratte dal sito www.berkeleyprep.org
Le particelle dei colloidi hanno anche altre particolari proprietà come i moti browniani, che
consistono in un loro continuo stato di agitazione entro limiti molto ristretti, pertanto sempre
nella stessa zona. Questo movimento è dovuto alle continue collisioni dei colloidi con le molecole
circostanti del mezzo disperdente. Il moto browniano è più rapido quanto più piccole sono le
particelle, aumenta con la temperatura, in quanto aumenta l'energia cinetica del sistema, e
diminuisce con la viscosità del mezzo. La velocità delle particelle è un importante parametro per
decidere quando una dispersione abbia carattere colloidale; infatti, tanto più lento è il moto
browniano, tanto più la dispersione esaminata si avvicina allo stato di sospensione, le cui
particelle hanno dimensioni sufficientemente grandi da rendere nulla la risultante degli urti
dovuti alle molecole del mezzo disperdente, e non presentano moto browniano. Tale moto
concorre alla stabilità delle dispersioni colloidali in quanto contrasta l'azione della gravità che
tende a far sedimentare le particelle disperse.
Inoltre le particelle colloidali, a differenza dei componenti delle soluzioni, non riescono a passare
attraverso le membrane cellulari (dialisi) pertanto non vengono perdute importanti molecole
fondamentali per la vita (es. le proteine).
La soluzione colloidale ha un suo stato “normale” che è quello definito di sol o soluzione
dispersa perché le particelle sono isolate e si respingono tra loro avendo la stessa carica
elettrica. Immettendo in questa soluzione delle cariche opposte a quelle dei colloidi, per mezzo
di acidi, basi o sali, si provoca un'attrazione reciproca tra le particelle colloidali con formazione di
un gel o flocculo, più o meno compatto. Questo fenomeno è detto gelificazione o
flocculazione ed è caratterizzato dal passaggio dallo stato di sol a quello di gel. La
flocculazione può essere reversibile, se si può verificare la deflocculazione, con ritorno allo stato
di sol, oppure irreversibile, quando non può più regredire, ad esempio per azione della
temperatura sopra i 60°C o per l'aggiunta di disidratanti, in tal caso di parla di coagulazione.
Fonti utilizzate
Fondamenti di Chimica - Chiorboli - UTET
Le idee della Chimica - Valitutti e altri – Zanichelli
Manuale di Chimica agraria - Santoni - Edagricole
http://www.galenotech.org/colloidi.htm
prof. Luigi Cenerelli a.s. 2015-2016