03_Gli stati di aggr..

Gli stati di aggregazione della materia
STATO SOLIDO
La materia allo stato solido possiede una propria forma e un proprio volume, quindi è rigida
(indeformabile) e incomprimibile.
Commento [MSOffice1]: caratteristich
e della materia allo stato solido: forma,
volume, come sono messe le particelle che
la formano.
Questo perché le particelle che la compongono
sono disposte in modo ordinato ed occupano
posizioni fisse su una struttura detta “reticolo
cristallino”.
Il massimo movimento che le particelle possono
compiere è vibrare attorno al punto dove sono
ancorate.
Se aumenta la temperatura l’oscillazione diventa più ampia, quindi la materia allo stato solido
occupa un volume maggiore.
Commento [MSOffice2]: cosa succede
se scaldi un solido?
Nota: tutti i metalli, ad eccezione del mercurio, sono solidi a temperatura ambiente.
STATO LIQUIDO
La materia allo stato liquido possiede un proprio volume, ma non una propria forma, quindi è
deformabile ma non comprimibile.
Commento [MSOffice3]: caratteristich
e della materia allo stato liquido: forma,
volume, come sono messe le particelle che
la formano.
Questo perché le particelle che la compongono
sono uniti tra loro in modo meno “forte” che nei
solidi e possono “scorrere” le une sulle altre; non
possono però allontanarsi le une dalle altre, ma
solo effettuare movimenti relativi ampli.
Se aumenta la temperatura accade come nei solidi (il movimento delle particelle diventa più
ampio) e il liquido aumenta di volume.
Commento [MSOffice4]: cosa succede
se scaldi un liquido?
Curiosità sui liquidi:
- possono diffondere: ad esempio il colorante nell’acqua → le particelle si muovono le une sulle
altre finché ottengo una distribuzione omogenea.
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Materia: stati di aggregazione e classificazione. Esercizi sulle soluzioni.
STATO GASSOSO (AERIFORME)
La materia allo stato gassoso non possiede né volume, né forma propria, quindi è deformabile e
comprimibile.
Un gas occuperà tutto lo spazio che ha a disposizione, come quando spruzzo il profumo in classe in
pochi punti e dopo poco si sente l’odore dappertutto.
Questo perché le particelle che li compongono si
muovono con grande libertà, in modo del tutto
Commento [MSOffice5]: caratteristich
e della materia allo stato gassoso: forma,
volume, come sono messe le particelle che
la formano.
indipendente le une dalle altre.
Gas in un contenitore: le particelle del gas urtano continuamente le pareti del recipiente, quindi ci
sono tanti piccoli urti sulle pareti e tutti questi urti determinano la pressione del gas nel recipiente
(come la pressione dell’aria nelle gomme della bici o della macchina).
Gli scienziati immaginano un gas le cui particelle continuano a rimbalzare all’infinito (in maniera
elastica).
Nel SI la pressione si misura in Pascal; però questa è una misura sottodimensionata, infatti:
1 atm = 101325 Pa
si usa allora il bar = 105 Pa
così 1 atm = 1,10 Pa
La pressione atmosferica è la pressione dello strato di aria che circonda la Terra e agisce su tutte le
parti dei corpi in esso “immersi”, quindi anche su di te, ora!!
Vale: 1 atm, 10 m di colonna d’acqua, 760 mm di Hg.
La pressione atmosferica si misura con il barometro.
Osservo che:
▪ posso schiacciare una bottiglia piena d’aria: quindi il volume di un gas può diminuire, se
comprimo il gas (aumenterà la pressione sulle pareti, perché le particelle che compongono il gas le
urteranno più spesso, dato che sono più vicine).
La temperatura non è cambiata (t. isoterma): se cala il volume la pressione cresce, perciò le due
caratteristiche sono collegate.
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Materia: stati di aggregazione e classificazione. Esercizi sulle soluzioni.
Legge di Boyle
pV=k
Dove: p è la pressione del gas
V è il volume occupato dal gas
k è un valore costante
▪ se metto un palloncino gonfio in freezer il suo volume cala.
La pressione non cambia (t. isobara): se la temperatura cala, cala anche il volume.
▪ se mantengo costante il volume di una massa di gas (t. isocora) e aumento la pressione, cresce
anche la temperatura.
Quindi per definire bene lo stato di una data massa di gas devo conoscerne: pressione,
temperatura e volume.
Il movimento di agitazione delle particelle ci fa capire quanta energia termica contiene quella
materia.
Quando scaldo un corpo gli fornisco energia termica; quando aumenta la temperatura di un corpo le
sue particelle si muovono di più, perché hanno più energia.
Commento [MSOffice6]: cosa succede
quando scaldi un “corpo”?
Analogamente quando raffreddo un corpo gli sottraggo energia termica e le particelle che lo
compongono si muovono di meno perché hanno meno energia.
Quando fornisco o sottraggo calore ad un corpo in quantità sufficiente gli faccio cambiare stato
di aggregazione: può passare da solido a liquido, da gassoso a liquido… (vedi simulazione )
RICORDA: una sostanza può essere anche:
fluida: se quando la versi si comporta come l’acqua, si versa facilmente e si “spande”;
viscosa: se quando la versi si comporta come il miele (e l’inchiostro da stampa offset), si
versa con difficoltà e non si spande con facilità;
plastica: quando la sostanza viene deformata, resta deformata (come la plastilina e la
gomma pane);
elastica: quando la sostanza viene deformata, poi torna alla sua forma iniziale (come gli
elastici e le molle)
deformare significa: far cambiare forma
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Materia: stati di aggregazione e classificazione. Esercizi sulle soluzioni.
LA CLASSIFICAZIONE DELLA MATERIA
È materia tutto ciò che ci circonda, che possiede una massa ed occupa un volume.
Sai già che la materia si presenta in diversi stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. Sai
anche che si può passare da uno stato di aggregazione della materia ad un altro, quando
cambiano temperatura o pressione.
Sai anche che tutto ciò che ti circonda è formato da atomi e che tutti i tipi di atomi fin’ora
conosciuti sono elencati sulla tavola periodica degli elementi.
Commento [MSOffice7]: da cosa sono
formate tutte le cose che ci circondano?
Ricorda che:
molecola: particella formata da due o più atomi, tra loro legati. E’ la più piccola
particella nella quale posso suddividere una sostanza, in modo che mantenga ancora le
sue caratteristiche. La descrivo con una formula chimica.
formula chimica: ad ogni sostanza è stata assegnata una formula chimica che descrive la
composizione delle molecole di quella sostanza in forma elementare (ti dice quali e
quanti atomi compongono quella sostanza)
Ed ora introdurremo una classificazione della materia in base alle sue caratteristiche chimicofisiche.
Elementi:
si chiamano elementi le sostanze costituite da un solo tipo di atomi.
Commento [MSOffice8]: da quanti tipi
di atomi sono formati gli elementi?
Sono elementi l’ossigeno (O2), l’idrogeno (H2)…
Composti:
si chiamano composti le sostanze costituite da più di un tipo di atomi. Sono composti la
Commento [MSOffice9]: da quanti tipi
di atomi sono formati i composti?
NaOH, l’HCl, il CH4…
Soluzioni (miscela omogenea):
si chiamano soluzioni le sostanze composte da più di un costituente. In ogni punto della
soluzione trovo gli stessi costituenti, presenti nella stessa proporzione. La tipica soluzione è la
soluzione di bagnatura (composta da acqua, soluzione tampone e alcool).
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Materia: stati di aggregazione e classificazione. Esercizi sulle soluzioni.
Commento [MSOffice10]: cos’è una
soluzione?
1. Elementi, composti e soluzioni appartengono ai materiali omogenei:
si chiamano materiali omogenei quei materiali composti da particelle distribuite in maniera
uniforme nel materiale stesso. Se campioni il materiale in due punti diversi, troverai sempre la
Commento [MSOffice11]: Cosa vuol
dire “materiale omogeneo”?
stessa composizione chimica.
2. Ma la maggior parte delle cose che ci circondano sono costituite da materiali eterogenei:
si chiamano materiali eterogenei quei materiali composti da sostanze diverse tra loro. Se
osservo come è composto un materiale eterogeneo posso vedere che in punti diversi trovo
materiali diversi.
Commento [MSOffice12]: cosa vuol
dire materiale eterogeneo?
Alcune tipologie di materiali eterogenei sono:
a. emulsioni: formate da un liquido in un altro liquido (come la soluzione di bagnatura
nell’inchiostro da stampa);
b. sospensioni: formate da un solido in un liquido (come gli inchiostri da stampa);
c. schiume: formate da un gas in un liquido;
d. fumo: formato da un solido in un gas;
e. nebbia: formata da un liquido in un gas.
Riassumiamo con una schematizzazione:
materia
materiali eterogenei
materiali omogenei
elementi
composti
soluzioni
Per ogni materiale proposto durante la lezione trova la posizione nella classificazione della
materia. Giustifica la tua scelta.
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Materia: stati di aggregazione e classificazione. Esercizi sulle soluzioni.
LE SOLUZIONI
Ci interessano in particolare.
Sono dei miscugli omogenei, formati da due o più componenti.
Commento [MSOffice13]: cos’è una
soluzione?
Il componente presente in quantità maggiore è detto solvente, l’altro (o gli altri) soluto.
Commento [MSOffice14]: Come si
chiamano i componenti della soluzione?
Per conoscere completamente le caratteristiche di una soluzione bisogna conoscere:
-
solvente
-
soluto
-
concentrazione della soluzione: ossia quanto soluto sta in quel solvente. Si utilizza la
formula:
quantità di soluto/quantità di soluzione *100= concentrazione %
Commento [MSOffice15]: cosa devo
sapere per conoscere bene una soluzione?
Ricorda:
se la concentrazione è bassa la soluzione è diluita;
se la concentrazione è alta la soluzione è concentrata;
se la concentrazione è la massima possibile la soluzione è satura.
Ricorda che la concentrazione dipende dalla temperatura alla quale sto preparando la soluzione.
Ad esempio posso mettere più zucchero in acqua, se l’acqua è calda!!!
Le concentrazioni delle soluzioni: esercizi
Ricorda che: DEVI USARE DAPPERTUTTO LA STESSA UNITA’ DI MISURA!!!
Commento [MSOffice16]: ATTENZI
ONE: portati la scala delle misure.
Prova da solo:
Esercizi di tipo 1:
Commento [MSOffice17]: imparo un
esercizio sulle soluzioni.
Sai che devi preparare 350 l di soluzione. Sai che il soluto è 1,5 dal.
Domande:
-
quanto solvente? (soluzione – soluto)
-
qual è la concentrazione %? (soluto/soluzione*100)
-
qual è la % della soluzione? (100%)
-
qual è la % di soluto? (è la concentrazione %)
-
qual è la % di solvente? (100% - concentrazione %)
Commento [MSOffice18]: le domande
importanti sono queste.
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Materia: stati di aggregazione e classificazione. Esercizi sulle soluzioni.
Esercizi di tipo 2:
Sai che devi preparare 350 l di soluzione. Sai che il solvente è 2,2 hl.
Domande:
-
quanto soluto? (soluzione – solvente)
-
qual è la concentrazione %? (soluto/soluzione*100)
-
qual è la % della soluzione? (100%)
-
qual è la % di soluto? (è la concentrazione %)
-
qual è la % di solvente? (100% - concentrazione %)
Esercizi di tipo 3:
Sai che devi preparare 350 l di soluzione. Sai che la concentrazione è il 2 %.
Domande:
-
qual è la % della soluzione? (100%)
-
qual è la % di soluto? (è la concentrazione %)
-
qual è la % di solvente? (100% - concentrazione %)
-
quanto soluto? imposti una proporzione preparando la tabella sotto:
l
%
soluzione
350
100
soluto
x
2
e ricavi:
350 : x = 100 : 2
da qui ricavi quanti litri di soluto: x = 350 *2 / 100
Per sapere quanti litri di solvente puoi risolvere un’analoga proporzione oppure fare
Solvente = soluzione – soluto.
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Materia: stati di aggregazione e classificazione. Esercizi sulle soluzioni.
Esercizi di tipo 4:
Sai che per preparare una bibita ti servono una parte di sciroppo e quattro di acqua.
Devi preparare 5,5 l di bibita.
Domande:
-
qual è il soluto: acqua o sciroppo?
-
qual è la % della soluzione? (100%)
-
qual è la % di soluto? (parti di soluto su parti totali * 100 = concentrazione %)
-
qual è la % di solvente? (100% - concentrazione %)
-
quanto soluto? imposti una proporzione tra i litri e il numero di parti, oppure fai una
divisione (soluzione / numero di parti totali * numero di parti di soluto)
-
quanto solvente? imposti una proporzione tra i litri e il numero di parti, oppure fai una
divisione (soluzione / numero di parti totali * numero di parti di solvente)
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Materia: stati di aggregazione e classificazione. Esercizi sulle soluzioni.