La materia: come si trasforma, proprietà fisiche e cambiamenti di stato

Le Proprietà Fisiche delle Sostanze

Le sostanze possiedono proprietà fisiche e proprietà chimiche. Le proprietà fisiche si riferiscono alle caratteristiche di una sostanza che possono essere osservate e determinate senza sottoporla a trasformazioni della sua composizione chimica. Sono proprietà fisiche: colore, densità, temperature di fusione e di ebollizione, conducibilità del calore o della corrente elettrica, solubilità, stato fisico. Molte proprietà fisiche dipendono dalle condizioni sperimentali in cui sono rilevate.

Le Proprietà Chimiche delle Sostanze

Le proprietà chimiche descrivono la capacità di una sostanza di dar luogo a trasformazioni che ne modificano la composizione.

• Le proprietà chimiche sono sempre intensive.
• Le proprietà chimiche si riferiscono alle situazioni in cui una sostanza si "trasforma" in un'altra.

La cera cambia la sua composizione chimica quando la candela viene accesa.

Le Trasformazioni Fisiche

Le trasformazioni fisiche avvengono senza variazioni della composizione chimica delle sostanze coinvolte. Le trasformazioni fisiche possono determinare: cambiamenti dello stato fisico delle sostanze. cambiamenti di forma. cambiamenti delle dimensioni.

Le Trasformazioni Chimiche-1

Le trasformazioni chimiche, o reazioni, sono trasformazioni della materia che comportano una variazione della composizione chimica delle sostanze coinvolte, che si trasformano in nuove sostanze. Le trasformazioni chimiche modificano profondamente la natura della materia ma non sono facilmente osservabili.

Le Trasformazioni Chimiche-2

Le trasformazioni chimiche spesso si manifestano in alcuni fenomeni che ci permettono di seguirne l'andamento: cambiamento di colore, effervescenza e liberazione di gas, sviluppo di luce e calore, scomparsa o formazione di un solido. Cambiamento di colore della soluzione Effervescenza Sviluppo di luce e calore

Le Reazioni Chimiche

Per descrivere le reazioni chimiche si usa una simbologia e un linguaggio bene precisi. In una reazione chimica :

• le sostanze presenti all'inizio della trasformazione sono i reagenti;
• le sostanze ottenute al termine della reazione sono i prodotti;
• il decorso della reazione è indicato con una freccia che legge: "reagiscono per dare".

reagiscono per dare reagenti > prodotti

I Passaggi di Stato-1

La materia cambia il proprio stato fisico se sottoposta a variazioni di temperatura o di pressione o di entrambe queste grandezze. L'evaporazione dell'acqua è tanto maggiore quanto maggiore è la temperatura. L'acqua bolle a 100 ℃ e pressione di 1 atm. L'acqua a 0 ℃ diventa ghiaccio.

I Passaggi di Stato-2

Le trasformazioni della materia da uno stato fisico a un altro sono chiamate passaggi di stato. Fusione: passaggio da solido a liquido; Solidificazione: passaggio da liquido a solido; Vaporizzazione: passaggio da liquido ad aeriforme; Condensazione: passaggio da aeriforme a liquido. Sublimazione: passaggio da solido a aeriforme Brinamento: passaggio da aeriforme a solido Fusione Liquido Solidificazione Vaporizzazione Condenzazione Sublimazione Brinamento Solido Aeriforme

I Passaggi di Stato Secondo il Modello Particellare della Materia

Passaggio dallo stato solido allo stato liquido

Le particelle di una sostanza solida sottoposta a riscaldamento vibrano sempre più energicamente, mentre le forze di attrazione si riducono. Raggiunta una certa temperatura, le particelle abbandonano le posizioni fisse e diventano libere di scorrere le une sulle altre.

Passaggio dallo stato liquido allo stato aeriforme

Le particelle, sottoposte a ulteriore riscaldamento, si svincolano dalle forze attrattive e diventano libere di muoversi in tutte le direzioni, sfuggendo nell'ambiente circostante.

La Curva di Riscaldamento-1

La curva di riscaldamento di una sostanza pura è un diagramma che mostra i valori della temperatura in funzione del tempo di riscaldamento della sostanza. aeriforme sosta termica t2 = 100 D E temperatura (C) liquido sosta termica t1 = 0 B C solido Curva di riscaldamento dell'acqua A

tempo (min)

La Curva di Riscaldamento-2

Tratto AB

La temperatura aumenta fino a raggiungere il valore t 1 = 0 °℃, che è la temperatura di fusione (o punto di fusione), quando il ghiaccio comincia a fondere e la pressione è di 1 atmosfera.

Tratto BC (SOSTA TERMICA)

A partire dal punto di fusione, il calore somministrato non fa aumentare la temperatura perché è usato per far fondere il ghiaccio. Questo calore è detto calore latente di fusione. La sosta termica si conclude quando la fusione è completa. t_ = 100 t=0 B A ₲ = 100 B C A

La Curva di Riscaldamento-3

Tratto CD

La temperatura aumenta fino a raggiungere il valore t = 100 ºC. Durante questo intervallo di temperatura avviene la vaporizzazione che coinvolge solo la superficie dell'acqua

Tratto DE (SOSTA TERMICA)

A partire da t = 100 ℃, la temperatura di ebollizione, il calore somministrato non fa aumentare la temperatura perché è usato per far evaporare tutta la massa d'acqua. Questo calore è detto calore latente di ebollizione. La sosta termica si conclude quando l'evaporazione è completa. t = 100 D t = 0 B C A t = 100 D £ E 0 C A

La Curva di Raffreddamento-1

La curva di raffreddamento di una sostanza pura è un diagramma che mostra i valori della temperatura in funzione del tempo di raffreddamento della sostanza stessa. A aeriforme sosta termica temperatura di ebollizione = temperatura di condensazione +2 = 100 temperatura (C) B C liquido sosta termica D E solido temperatura di fusione = temperatura di solidificazione t = 0 tempo (min)

La Curva di Raffreddamento-2

La temperatura di condensazione è la temperatura alla quale una sostanza passa dallo stato aeriforme a quello liquido La temperatura di solidificazione è la temperatura alla quale una sostanza passa dallo stato liquido a quello solido.

I Punti Fissi

Le temperature di ebollizione e di fusione sono caratteristiche per ciascuna sostanze e sono detti punti fissi.

• I punti fissi dipendono dalle forze attrattive tra le particelle che formano la sostanza: a forze attrattive intense corrisponde una temperatura elevata per il passaggio di stato.
• I punti fissi possono essere determinati in maniera esatta soltanto per le sostanze pure.

I Punti Fissi di una Sostanza con Impurezze

La presenza di impurezze altera i punti fissi in quanto le particelle delle sostanze estranee modificano il modo di aggregarsi della sostanza pura. t2 = 100 I passaggi di stato avvengono entro un intervallo di temperatura e la curva di riscaldamento non presenta soste termiche nette. t = 0 la sostanza con impurezze bolle in un intervallo di temperatura sosta termica fusione temperatura (°C) la sostanza con impurezze solidifica a una temperatura più bassa e non determinata 1 sosta termica ebollizione la sostanza con impurezze non ha soste termiche nette tempo (min)