Differenze tra le versioni di "Chimica per il liceo/La materia"

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Correzioni in base a revisione EC
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m (Correzioni in base a revisione EC)
Liquidi ed aeriformi per la loro tendenza a “fluire”, cioè a modificare la loro forma, vengono anche detti '''fluidi'''.
 
{{cassetto|larghezza=200px250px|colore=#00FFFF|coloresfondo=#aaFFFF|allineamento=destra|titolo=La temperatura critica|testo=È la temperatura di una sostanza aeriforme al di sopra della quale non può essere liquefatta per semplice compressione}}
Lo stato aeriforme, a sua volta, può presentarsi come '''gas''' o come '''vapore''', a seconda della temperatura alla quale si trova la sostanza. Se l’aeriforme si trova al di sotto della '''temperatura critica''', può passare allo stato liquido o solido per sola compressione. In questo caso l’aeriforme viene detto '''vapore'''.
 
Lo stato aeriforme, a sua volta, può presentarsi come '''gas''' o come '''vapore''', a seconda della temperatura alla quale si trova la sostanza. Se l’aeriforme si trova al di sotto della '''temperatura critica''', può passare allo stato liquido o solido per sola compressione. In questo caso l’aeriforme viene detto '''vapore'''.
{{cassetto|larghezza=200px|colore=#00FFFF|coloresfondo=#aaFFFF|allineamento=destra|titolo=La temperatura critica|testo=È la temperatura di una sostanza aeriforme al di sopra della quale non può essere liquefatta per semplice compressione}}
 
Se invece l’aeriforme si trova al di sopra della temperatura critica si parla di '''gas''' in quanto la sostanza rimane stabilmente allo stato aeriforme per quanto la si comprima.
L’'''ebollizione''' è il passaggio dallo stato liquido a quello aeriforme che avviene ad una '''determinata temperatura''', caratteristica di ogni sostanza, e interessa '''l’intera massa del liquido'''.
[[File:Curva di riscaldamento.png|sinistra|miniatura|588x588px|Curva di riscaldamento dell'acqua pura (linea blu) e di una soluzione (linea rossa)]]
SoloPertanto solo alla temperatura di ebollizione quindi le molecole acquisiscono l’energia cinetica necessaria per liberarsi dall'intera massa liquida anche partendo dal fondo del contenitore.
 
È altresì interessante analizzare la '''curva di riscaldamento''' di una sostanza pura come l’acqua e confrontarla con quella di una soluzione come l’acqua di mare.
L’equazione chimica è la seguente: CH<sub>4</sub> + O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
 
Si nota chiaramente come i reagenti siano sostanze diverse dai prodotti, ma ad uno sguardo più attento non deve sfuggire il fatto che i singoli elementi che compaiono nei reagenti e nei prodotti sono esattamente gli stessi, semplicemente si riorganizzano in modo diverso (il carbonio del metano ad esempio si combina con l’ossigeno per formare l’anidride carbonica, mentre idrogeno e ossigeno si combinano per formare l’acqua). L’equazione chimica deve però essere bilanciata, nel senso che deve essere presente lo stesso numero di atomi di ciascun elemento sia nei reagenti che nei prodotti (per il principio di conservazione della massa).
 
L’equazione chimica bilanciata è la seguente: CH<sub>4</sub> + 2 O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>O
L’acqua è divisibile nei suoi elementi costituenti (idrogeno e ossigeno) attraverso l’elettrolisi. [APPROFONDIMENTO SUL COMBUSTIBILE IDROGENO] [[File:Elementi universo.jpg|miniatura|L'abbondanza degli elementi nell'universo|357x357px]]
 
Idrogeno e ossigeno non sono invece trasformabili in sostanze più semplici, per cui sono sostanze elementari o''' elementi'''. Tutti i 118 elementi conosciuti, 92 naturali e i rimanenti artificiali, sono raggruppati nella Tavola Periodica degli Elementi, nella quale sono indicati con il loro '''simbolo '''convenzionale''' '''(ricordiamo che il simbolo dell’idrogeno è H e quello dell’ossigeno è O). Questa tabella rappresenta l'abbondanza degli elementi nell'universo. [[File:Nuvola apps ktip.png|28x28px]]''[[w:Ozono|Metalli, non metalli e semimetalli]]'' [[File:Arrow-rightup-small.svg|32x32px]]<!-- inserirei qui la parte della tavola periodica (EC) -->
 
'''L’atomo '''è la più piccola parte di un elemento che ne manifesta le proprietà chimiche tipiche. Alcuni elementi, tra cui H e O, esistono in natura sotto forma di molecole, cioè sono stabili se due atomi dello stesso elemento sono legati tra loro, per cui si possono rappresentare rispettivamente attraverso la formula H<sub>2</sub> e O<sub>2</sub>, in cui l’indice “2”, posto in basso a destra dell’elemento a cui fa riferimento, ne indica il numero di atomi nella molecola, che in questo caso è detta “biatomica”.
[[File:WaterAndFlourSuspensionLiquid.jpg|sinistra|miniatura|264x264px|Un miscuglio di acqua e farina: è omogeneo o eterogeneo?]]
[[File:SonneNebel.jpg|miniatura|337x337px|Effetto Tyndal dei raggi del Sole tra la nebbia]]
Si forma un '''gel''' quando il solido nel liquido forma una microscopica rete che non consente più al liquido di fluire liberamente. Sono gel la gelatina, i budini e caramelle gommose. Un miscuglio di questo tipo è semisolido poiché presenta caratteristiche intermedie fra liquido e solido. Un miscuglio di questo tipo è semisolido poiché presenta caratteristiche intermedie fra liquido e solido. Si tratta in ogni caso di un miscuglio eterogeneo, anche se solo un‘osservazione al microscopio elettronico consente di distinguere visivamente le due fasi. I gel assieme ad altri tipi di miscugli eterogenei appartengono ad una categoria particolare, i '''colloidi'''. Per distinguere i colloidi dalle soluzioni (miscugli omogenei) si può ricorrere alla luce: se facciamo passare un raggio di luce attraverso una soluzione questo la attraverserà completamente, mentre nel gel il raggio viene deviato dalle particelle solide e quindi non attraversa il miscuglio (questo fenomeno viene detto effetto Tyndall). [fig. 3.xx].
 
I '''colloidi''' potrebbero essere scambiati per soluzioni: in realtà, come abbiamo visto in precedenza, sono sistemi bifasici che presentano proprietà intermedie tra un miscuglio eterogeneo (sospensione) e uno omogeneo (soluzione). La '''fase disperdente''' è simile ad un solvente e quando prevale il colloide si chiama “'''sol'''”, come il citosol delle cellule e l’albume dell’uovo, mentre la '''fase dispersa''' è simile ad un soluto, con dimensione delle particelle compresa tra 1 micrometro e 1 nanometro, e quando prevale il colloide si chiama “'''gel'''”.[[File:SunsetPer overdistinguere thei oceancolloidi dalle soluzioni (Namibiamiscugli omogenei).jpg|miniatura|354x354px|Il maresi èpuò ricorrere alla luce: se facciamo passare un raggio di luce attraverso una soluzione liquidaquesto la attraverserà completamente, mentre nel gel il raggio viene deviato dalle particelle solide e lquindi non attraversa il miscuglio (questo fenomeno viene detto '''atmosferaeffetto unaTyndall'''). soluzione[fig. gassosa]3.xx].
 
Quando due liquidi mescolati assieme si stratificano in due fasi ben distinte, come accade per esempio all’acqua e all’olio, si dicono immiscibili. Mescolando energicamente due '''liquidi immiscibili''' si forma un’'''emulsione''', in cui i due componenti vengono ridotti in piccole goccioline intimamente mescolate tra loro rendendo difficile separare le due fasi. Le emulsioni sono particolarmente utilizzate in cucina (la maionese è un esempio di emulsione di olio, uovo e succo di limone) o in cosmetica (tutte le creme cosmetiche sono emulsioni di particolari sostanze a base oleosa in acqua), dove vengono mantenute stabili grazie alla presenza di altre sostanze chimiche (nella maionese questo ruolo è svolto dalla lecitina presente nel tuorlo). Senza queste sostanze emulsionanti le due fasi tendono a separarsi in poco tempo, come possiamo verificare molto facilmente lasciando a riposo un miscuglio di acqua e olio dopo averlo mescolato vigorosamente. Anche le''' emulsioni''' fanno parte dei '''sistemi colloidali'''.
Se i componenti di una soluzione inizialmente si trovano in fasi diverse, ad esempio acqua e zucchero, il soluto è anche il componente che cambia di fase nella soluzione.
 
In chimica si usa dire che '''“il simile scioglie il simile”''':''' '''in base alle proprietà chimiche di entrambi i componenti e alla loro affinità affinità, il solvente deve essere in grado di interagire con il soluto, nel senso che deve poter circondare completamente le particelle di soluto mediante la creazione di forze intermolecolari o di tipo elettrostatico più o meno intense. Il solvente deve “solvatare” completamente il soluto e nel caso dell’acqua, considerata il solvente universale per la sua abbondanza, deve “idratare” il soluto che abbia caratteristiche idrofile. Una sostanza che '''si scioglie facilmente''' in un solvente è detta '''solubile''', mentre se non si '''scioglie''' viene definita '''insolubile'''.
 
Anche le sostanze solubili non possono essere miscelate con il solvente in tutti i rapporti possibili.
Le proprietà di una soluzione variano in modo continuo al variare del rapporto quantitativo tra soluto e solvente ma dipendono per la maggior parte dalla natura del solvente e del soluto: l’acqua zuccherata è dolce e incolore, sarà più o meno dolce a seconda della quantità di zucchero ma avrà comunque questa proprietà. Analogamente una soluzione di acqua e sale sarà sempre salata.
 
Alcune proprietà delle soluzioni dipendono invece solo dal numero di particelle di soluto presenti in soluzione e non dalla natura chimica del soluto né del solvente. Queste proprietà, che verranno approfondite in seguito, sono dette '''proprietà colligative'''. Fra la proprietà colligative rientrano ad esempio l’abbassamento del punto di congelamento: una soluzione di acqua e sale e una di acqua e zucchero congelano alla stessa temperatura se contengono lo stesso numero di particelle per unità di volume.[[File:Sunset over the ocean (Namibia).jpg|miniatura|354x354px|Il mare è una soluzione liquida e l'atmosfera una soluzione gassosa]]
 
I colloidi potrebbero essere scambiati per soluzioni: in realtà, come abbiamo visto in precedenza, sono sistemi bifasici che presentano proprietà intermedie tra un miscuglio eterogeneo (sospensione) e uno omogeneo (soluzione). La fase disperdente è simile ad un solvente e quando prevale il colloide si chiama “'''sol'''”, come il citosol delle cellule e l’albume dell’uovo, mentre la fase dispersa è simile ad un soluto, con dimensione delle particelle compresa tra 1 micrometro e 1 nanometro, e quando prevale il colloide si chiama “'''gel'''”.[[File:Sunset over the ocean (Namibia).jpg|miniatura|354x354px|Il mare è una soluzione liquida e l'atmosfera una soluzione gassosa]]
Le soluzioni sono quindi dei sistemi monofasici e si distinguono in:
 
Le tecniche di separazione permettono la separazione dei singoli componenti del miscuglio in base alle loro specifiche caratteristiche chimico-fisiche.
 
In base al tipo di miscuglio da separare bisogna scegliere la tecnica una tecnica di separazione mirata. In generale i miscugli eterogenei sono più semplici da separare rispetto alle soluzioni.
 
Di seguito vengono descritti brevemente le principali tecniche di separazione e il principio fisico su cui si basano.
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