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[[File:Silicium-atomes.png|sinistra|miniatura|Atomi di silicio visti al microscopio a effetto tunnel]]
Nell’ambito di questo modello ciascuna sostanza è diversa dalle altre perché diverse sono le particelle, atomi e molecole, che la costituiscono. ▼La percezione sensoriale ci consente di interpretare alcune delle proprietà della materia. Ci sono dei fenomeni che riguardano delle proprietà nascoste che necessitano di altri tipi di indagine. Come spiegare, per esempio, l’apparente scomparsa dello zucchero quando viene sciolto nel caffè? O di una goccia d’inchiostro che lascio cadere in un bicchiere d’acqua? Sono solo alcuni esempi dei molti fenomeni che sono facilmente spiegabili se si ipotizza che la materia sia costituita da particelle piccolissime, invisibili mediante strumenti ottici. In questo modo posso immaginare che le numerosissime piccole particelle presenti nella goccia d’inchiostro si disperdano nel grande volume dell’acqua, mescolandosi alle particelle di quest’ultima.
Anche chi affronta lo studio della chimica per la prima volta già sa che la materia è fatta di atomi anche se non sa darne una corretta definizione o non sa citare prove della loro esistenza.
L’idea di una natura particellare della materia nasce già nell’antica Grecia sulla base di considerazioni filosofiche. In particolare Democrito, già quattro secoli prima della nascita di Cristo, aveva formulato una “teoria atomista” per spiegare la natura della materia, anche se l'opera che contribuisce a far arrivare agli scienziati questa teoria è il ''De rerum natura'' di Lucrezio (I secolo a.C.). Con le dovute modificazioni, le linee essenziali di questa teoria, supportate dalle evidenze sperimentali chiare e precise della chimica moderna, sono state riprese ventidue secoli dopo e sono alla base del '''modello particellare della materia''', a partire dal primo modello atomico formulato da Dalton nel 1803.
▲Nell’ambito di questo modello ciascuna sostanza è diversa dalle altre perché diverse sono le particelle, atomi e molecole, che la costituiscono.
Come detto in precedenza, tutta la materia, nonostante i milioni e milioni di sostanze presenti in natura o prodotti dall’uomo, è riconducibile a un centinaio di elementi di base. Sulla base del modello particellare possiamo dare un’altra definizione di elemento:
== Le proprietà fisiche ==
Secondo il modello particellare le '''proprietà fisiche''' sono quindi le proprietà tipiche di un agglomerato di particelle che vengono determinate in porzioni di materia che possiamo vedere e toccare. Alcune di queste proprietà dipendono dalle condizioni di temperatura e pressione a cui è sono osservate, come nel caso dello stato fisico.
Le proprietà fisiche delle sostanze possono essere classificate in '''proprietà intensive''' e '''proprietà estensive''': sono proprietà intensive quelle che non dipendono dalle dimensioni del campione in esame, come ad esempio il colore di una sostanza o lo stato fisico, mentre sono proprietà estensive quelle che dipendono dalle dimensioni, come la massa e il volume.
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.
Come possiamo spiegare le caratteristiche dei solidi, dei liquidi e dei gas? Anche in questo caso facciamo riferimento alla natura particellare della materia. Il modello che si presta a rappresentare la struttura degli stati fisici, noto come '''teoria cinetica - molecolare''' della materia, può essere così semplificato: ▼Anche la temperatura critica è diversa per sostanze diverse: ad esempio l’elio, utilizzato per gonfiare i palloncini, in condizioni ambientali è un gas, la sua temperatura critica è infatti molto bassa, circa -268 °C, mentre l’acqua presente in atmosfera è in forma di vapore (la temperatura critica dell’acqua è vicina ai +374 °C).
▲Come possiamo spiegare le caratteristiche dei solidi, dei liquidi e dei gas? Anche in questo caso facciamo riferimento alla natura particellare della materia. Il modello che si presta a rappresentare la struttura degli stati fisici, noto come '''teoria cinetica - molecolare''' della materia, può essere così semplificato:
* tutta la materia è costituita da microscopiche particelle, gli atomi e le molecole;
* le particelle si attraggono tra di loro mediante forze attrattive che diventano sempre più deboli passando dallo stato solido, al liquido e all’aeriforme.
* solidi, liquidi e gas differiscono per la diversa libertà di movimento che hanno le particelle: nei solidi le particelle oscillano e vibrano, intorno a delle posizioni fisse; nei liquidi le molecole sono a contatto, ma hanno maggiore libertà di movimento; infine, per i gas la libertà di movimento è massima e il moto molecolare è assolutamente disordinato.[[File:Iceberg in the Arctic with its underside exposed.jpg|miniatura|498x498px|L'acqua nei tre stati di aggregazione]]
[[File:Tre stati.png|sinistra|miniatura|562x562px|Il comportamento delle particelle nei tre stati di aggregazione]]Da questo modello possiamo dedurre che lo stato fisico delle sostanze dipende dal modo in cui le particelle si aggregano: se da un lato le particelle tendono a mantenersi in uno stato di continuo movimento dall’altro tendono a legarsi tra di loro grazie alle forze attrattive che si instaurano tra di esse. La risultante di queste due tendenze opposte determina il modo con cui le particelle si aggregano nei tre stati fisici, che proprio per questo motivo vengono anche detti '''stati di aggregazione''' della materia.
Pertanto:
Per concludere, se una sostanza è solida, liquida o aeriforme dipende da quanto si muovono le particelle.
Per concludere, se una sostanza è solida, liquida o aeriforme dipende da quanto si muovono le particelle. Provate a immaginarvi nella situazione delle particelle: siete ad un concerto in mezzo alla folla accalcata e non riuscite a muovervi, potete al massimo saltellare sul posto. E’ così che potete pensare alle particelle all’interno di una materia solida. Chi si trova nel prato sotto il palco riesce a saltellare scatenato, si muove di più anche se continua a interagire con tutti quelli che ha intorno, proprio come le particelle all’interno di un liquido. Ancora più scatenate sono le particelle all’interno dell’aria che respiriamo, come il pubblico del concerto se l’area dove si svolge permettesse a tutti di scorrazzare liberamente e fare capriole senza intralciare nessuno.
=== Altre proprietà fisiche della materia ===
* la '''viscosità''', che misura la resistenza di un fluido allo scorrimento.
Queste proprietà fisiche non dipendono dalle dimensioni del campione in esame ma possono variare a seconda delle condizioni ambientali a cui vengono osservate, ad esempio la malleabilità e la duttilità aumentano con l’aumento di temperatura, la viscosità diminuisce. Molte di queste proprietà sono importanti per l’utilizzo tecnologico dei materiali.
Le principali proprietà fisiche estensive, che invece dipendono dalle dimensioni del campione, sono la massa, il volume, la superficie, la lunghezza. A differenza delle proprietà intensive, quelle estensive si possono sommare: se a 500 g d’acqua aggiungiamo 500 g di altra acqua alla fine avremo 1000 g, cioè 1 kg d’acqua (la massa è infatti una proprietà estensiva). Se consideriamo la densità (proprietà intensiva), aggiungendo ai primi 500 g d’acqua, la cui densità è pari a 1kg/dm<sup>3</sup>, altri 500 g d’acqua, la densità dei 1000 g risultanti sarà sempre di 1kg/dm<sup>3</sup>.<gallery>
File:Colouring pencils.jpg|Il colore
File:Alufolie2.jpg|La malleabilità dell'alluminio
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=== Le trasformazioni chimiche: le reazioni chimiche === ▼
=== Esempi di altre trasformazioni fisiche ===
La maggior parte delle trasformazioni fisiche che osserviamo, o che operiamo noi stessi, nell’ambiente che ci circonda, sono riconducibili ai passaggi di stato, pensiamo ad esempio alla formazione delle nuvole o ad una candela accesa che fonde.
Molte delle trasformazioni fisiche che non coinvolgono i passaggi di stato riguardano variazioni nella forma e nelle dimensioni della materia: quando sbucciamo una mela, la tagliamo a fette oppure la centrifughiamo operiamo delle trasformazioni fisiche. Possiamo ricondurre a questo tipo di trasformazioni la dilatazione termica di un solido, la riduzione di un lingotto di rame in fili o in lamine sottili, la rottura di un vetro.
Altri esempi di trasformazioni fisiche sono:
* '''la dissoluzione di un solido in acqua''': come vedremo nel paragrafo 6, questo processo porta alla formazione di una soluzione ed è favorito dall’aumento di temperatura, ma non cambia la composizione della materia, in quanto i soluti si sciolgono nel solvente, ma la trasformazione è reversibile semplicemente diminuendo la temperatura.
* '''La lavorazione dei metalli:''' la riduzione di un lingotto di metallo in lamine sottili o in fili grazie alla malleabilità e duttilità che caratterizza la maggior parte dei metalli.
* '''L'effetto Joule''', cioè il fenomeno per cui il passaggio di corrente elettrica, facendo resistenza con il conduttore, produce calore (come ad esempio il surriscaldamento di un filamento di tungsteno di una lampadina ad incandescenza che produce luce).
* '''L'induzione magnetica''', cioè il fenomeno per cui un ago si magnetizza se viene avvicinato ad una calamita.
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File:Electric bulb filament.jpg|Effetto Joule nel filamento di una lampadina a incandescenza
File:SaltInWaterSolutionLiquid.jpg|Dissoluzione di sale in acqua
File:Magnetization of a Nail.svg|Induzione magnetica
File:Folie 2007.jpg|L'alluminio è facilmente laminabile
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▲== Le trasformazioni chimiche: le reazioni chimiche ==
Le '''trasformazioni chimiche''', chiamate semplicemente '''reazioni''', sono trasformazioni della materia che avvengono con una variazione della composizione chimica delle sostanze coinvolte che si trasformano in nuove sostanze. Sono trasformazioni che riguardano la natura delle sostanze e quindi le particelle (molecole) presenti prima dell’interazione sono differenti da quelle presenti dopo la trasformazione.
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