La materia e le sue caratteristiche

La materia

• tutto ciò che occupa uno spazio volume• possiede una massa (la massa non è il peso)

• si presenta in uno dei 3 stati fisici

solido liquido gassoso

Composizione della materia

Un miscuglio è composto da più sostanze pure

Tutto ciò che possiede una massa e occupa un certo volume.

…omogenei …eterogenei elementi composti

AcquaAnidride carb.

Salezucchero

IdrogenoOssigeno

Ferrosodio

La materia è costituita da sostanze

Quando esse sono formate da atomi di una sola specie atomica si chiamano sostanze elementari o elementi

Quando esse sono formate da atomi di specie diverse si chiamano sostanze composte o composti

possono essere rappresentati con una formula!

Le sostanze pure

• Un sistema formato da due o più sostanze pure è un miscuglio.

• I miscugli hanno composizione chimica variabile.

Le sostanze pure

• Un sistema formato da una singola sostanza si dice puro.

• Le sostanze pure hanno caratteristiche e composizione costanti.

Le sostanze pure

Un sistema è una porzione delimitata di materia.

La materia e le sue caratteristiche

I sistemi omogenei e i sistemi eterogenei

Si definisce fase una porzione di materia fisicamente distinguibile e delimitata che ha proprietà intensive uniformi.

AcquaOlio

I miscugli omogenei

Un miscuglio omogeneo è un sistema monofasico

non può essere rappresentato da una formula!

Esempi di miscugli omogenei sono : l’acqua di mare, l’aria.

Nei miscugli omogenei i componenti sono mescolati in modo molto “profondo”, tanto che essi perdono alcune caratteristiche esteriori e non sono più individuabili, neppure con l’aiuto del microscopio.

Nella foto, una soluzione di solfato di rame.

I miscugli omogenei

I miscugli eterogenei

Un miscuglio eterogeneo è un sistema polifasico

Le fasi si distinguono facilmente le une dalle altrea occhio nudo o al microscopio (es. latte, zucchero e sabbia, rocce, ecc.)

non può essere rappresentato con una formula!

Esempi di miscuglio eterogeneo sono: •solido - liquido : talco in acqua•Liquido – liquido : olio ed acqua•Liquido – gas : anidride carbonica ed acqua

1. Nei miscugli eterogenei, i componenti mantengono le proprie caratteristiche e ciò permette di individuarli anche se sono ben mescolati.Ad esempio un miscuglio di sale fino e pepe macinato.

2. I componenti di un miscuglio eterogeneo possono essere mescolati nelle più diverse quantità e proporzioni.

3. I componenti di un miscuglio eterogeneo possono essere separati mantenendo immutate le loro proprietà.

4. Le proprietà del miscuglio possono risultare diverse nelle diverse porzioni del miscuglio stesso.

I miscugli eterogenei

• Ad esempio il latte sembra un miscuglio omogeneo e l’aggettivo “omogeneizzato” che compare talvolta sulle confezioni contribuisce a dare l’impressione che sia così. In realtà se osservato al microscopio, mostra distintamente i globuli di grasso immersi nel liquido. Nel latte omogeneizzato questi globuli sono molto piccoli, in quello appena munto sono molto più grandi e tendono a raccogliersi in superficie formando la panna.

I miscugli eterogenei

Il sistema acqua + olio rappresenta un miscuglio eterogeneo a due fasi. Le particelle delle due sostanze attirano solamente le particelle di ugual tipo e non si attirano tra di loro; questo provoca la separazione del sistema in due differenti fasi, quella acquosa sotto e quella oleosa sopra. Nelle due differenti fasi il sistema ha evidentemente diverse proprietà.

I miscugli eterogenei

Un altro esempio di miscuglio eterogeneo è il sistema acqua + sabbia a due fasi.

Se proviamo infatti a mescolare acqua e sabbia otteniamo un miscuglio eterogeneo in cui possiamo distinguere una fase acquosa e una fase solida che col tempo si deposita sul fondo del recipiente.

E' intuitivo comprendere che nella fase liquida e nella fase solida il sistema non ha le stesse proprietà.

I miscugli eterogenei

Miscugli di solidi e liquidi

Solvente: Componente predominanteSolvente: Componente predominante Soluti: Componenti presenti in quantità minori Soluti: Componenti presenti in quantità minori

SolventeSolvente

Soluto Soluto BB

Soluto Soluto CC

Soluto Soluto AA

Quando si aggiunge un solido ad un liquido può accadere che il solido si dissolva nel liquido. In tal caso il miscuglio che ne deriva si chiama Soluzione

La schiuma, la nebbia, il fumo e l’emulsione sono esempi di miscugli eterogenei in fasi diverse.

Miscugli omogenei e miscugli eterogenei

I colloidi costituiscono una classe di materiali che ha caratteristiche intermedie tra quelle dei miscugli omogenei e quelle dei miscugli eterogenei.

Miscugli omogenei e miscugli eterogenei

Molte sostanze a noi familiari sono colloidi, come ad esempio il burro, l'asfalto, la colla, la nebbia ed il fumo.

I colloidi miscele di due sostanze o fasi

Miscugli omogenei e miscugli eterogenei

Una delle due sostanze è detta

• “fase dispersa” o “sospesa”,

• l’altra “fase continua” o “mezzo disperdente”;

perché si possa parlare di colloide, le particelle della fase sospesa devono avere dimensioni comprese tra 1 micrometro (10-6 m) e 1 nanometro (10-9 m).

Una dispersione colloidale si distingue da una soluzione per l’effetto Tyndall: un raggio luminoso viene deviato dalle grandi particelle della fase dispersa favorendo una luminosità diffusa.

Miscugli omogenei e miscugli eterogenei

• Se la fase disperdente, liquida o gassosa, prevale su quella solida si ha un sol.

• Se prevale la fase solida sulla fase disperdente, si ha un gel.

Miscugli omogenei e miscugli eterogenei

Miscugli omogenei e miscugli eterogenei

Differenze tra miscele e compostiComposto Miscela

La composizione èdeterminata e costante

La composizione èvariabile

Le proprietà sonodissimili da quelle deicomponenti

Le proprietà sonocorrelate con quelledei componenti

I componenti non sonoseparabili mediantetecniche fisiche

I componenti sipossono separareapplicando tecnichefisiche

Che cosa è questo ?

ElementoCompostoMiscuglio

Separazione dei miscugliI componenti di un miscuglio eterogeneo si separano mediante metodi fisici e/o meccanici che non alterano affatto la natura delle sostanze costituenti.I più comuni sono: 

• La filtrazione• La decantazione/sedimentazione• La centrifugazione• La cromatografia• La separazione con la calamita

I principali metodi di separazione di miscuglie sostanze

La filtrazione è il metodo per separare, per mezzo di filtri, i materiali solidi da un miscuglio liquido o gassoso.

DECANTAZIONE• Consiste nel lasciare a riposo il

miscuglio; si lascia cioè che agisca la gravità, per un periodo di tempo variabile in funzione delle dimensioni delle particelle del solido: quanto più piccole sono le particelle, tanto più lungo sarà il tempo necessario perché “decantino”.

• Al termine dell’operazione, la parte solida, che ha comunque un peso specifico più elevato, cadrà sul fondo del recipiente, mentre quella liquida rimarrà al di sopra.

I principali metodi di separazione di miscuglie sostanze

La centrifugazione è il metodo per separare miscugli eterogenei di liquidi e/o solidi aventi densità diversa.

I principali metodi di separazione di miscuglie sostanze

La cromatografia è il metodo per separare i componenti di un miscuglio che si spostano con velocità diverse su un supporto (fase fissa), trascinati da un solvente (fase mobile).

I principali metodi di separazione di miscuglie sostanze

La distillazione si basa sulla diversa volatilità dei componenti di miscele liquide. Minore è la temperatura di evaporazione, maggiore è la volatilità.

I principali metodi di separazione di miscuglie sostanze

La separazione con la calamita

Per separare due solidi mescolati fra loro si possono sfruttare le differenti caratteristiche di uno dei due.

Per esempio il miscuglio limatura di ferro + sale da cucina si può suddividere o sfruttando la proprietà del ferro di essere attirato da una calamita (come nella foto) o la solubilità in acqua del cloruro di sodio.

I principali metodi di separazione di miscuglie sostanze