Le Grandezze e le Misure in Chimica: una Presentazione didattica

LE GRANDEZZE E LE MISURE IN CHIMICA

CHE COS'E' LA CHIMICA?

Con il termine materia indichiamo tutto quello che occupa spazio (quindi ha volume) e ha massa. La chimica è la scienza che studia la composizione, le proprietà e le trasformazioni della materia. Con il termine proprietà indichiamo delle caratteristiche della materia:

• Proprietà fisiche: forma, durezza, consistenza, colore (dipendono solo dalla materia che sto studiando) ...
• Proprietà chimiche: la capacità della materia di trasformarsi in qualcos'altro (la materia può «reagire» con qualcos'altro trasformandosi).a I metalli possono essere laminati, tirati in fili e piegati; queste sono proprietà fisiche. Anche le capacità di condurre il calore e di condurre l'elettricità sono proprietà fisiche dei metalli. b Il ferro ha la proprietà chimica di combinarsi lentamente con l'ossigeno dell'aria e di formare la ruggine, che è un miscuglio di sostanze diverse dal ferro. La ruggine è qualcosa di nuovo che si è formato quindi il Ferro da solo non riesce a formarla ma ha bisogno dell'aiuto dell'Ossigeno!

Alcune di questa proprietà precedentemente scritte possono essere misurate. E' molto difficile se non impossibile misurare proprietà chimiche. Viceversa posso misurare quelle fisiche (anche se non tutte). Posso misurare:

• Lunghezza;
• Temperatura;
• Massa;
• Peso;
• Velocità;

Altre come il colore, il profumo, il sapore non possono essere misurate in modo oggettivo in quando potrebbero cambiare a seconda della persona che sta misurando! Le proprietà fisiche che posso misurare prendono il nome di grandezze fisiche.1 Le grandezze sono proprietà della materia

1. Indica se la trasformazione fa riferimento a un fenomeno fisico o chimico: A un pezzo di ferro attratto da una calamita B un foglio che prende fuoco C un monumento di bronzo che, nel tempo, si ricopre di una patina verde D una fetta di mela che diventa scura E 1 kg di ferro che fonde

PER CAPIRE IL MONDO BISOGNA MISURARE ...

Problema: ci sono troppi modi per misurare ...

• Metro; Braccia, Piedi, Pollici ... Troppa confusione ... nasce quindi il SISTEMA INTERNAZIONALE DI MISURA Metric or mainly metric Main system of measurement unknown Mostly United States customary system Mixed metric and imperial Unknown non-metric

LE UNITÀ DI MISURA DEL SISTEMA INTERNAZIONALE

• LE UNITÀ DI MISURA devono essere riproducibili devono essere invariabili Il Sistema Internazionale delle unità di misura (SI) si basa su sette grandezze fondamentali. Da queste si ricavano le unità di misura di altre grandezze. grandezze derivate

Grandezza fisica Simbolo della grandezza Unità di misura Simbolo dell'unità di misura lunghezza 1 metro m tempo t secondo S massa m kilogrammo kg temperatura T kelvin K quantità di sostanza n mole mol corrente elettrica i ampere A intensità luminosa iv candela cd

MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI

Multipli e sottomultipli sono delle comodità per scrivere i numeri grandi o piccoli in modo più comodo! Per esempio: 1000 m = 1 km Oppure 0,001 g = 1 mg RICORDA: quando fai operazioni matematiche tra due grandezze dello stesso tipo le unità di misura devono essere le stesse! Non puoi sommare i chilometri ai metri! L'altezza dei bambini si misura in centimetri, cioè in centesimi di metro. La lunghezza dell'Equatore è pari a circa 40 075 km, cioè circa 40,00 milioni di metri. L'avvolgimento a elica del DNA ha un diametro di circa 2 nm; gli atomi di idrogeno hanno diametri di circa 50 pm (nell'immagine, un modello in computergrafica del DNA). Questi granuli di polline hanno un diametro di circa 30 um, cioè circa 30 milionesimi di metro. La luce verde ha una lunghezza d'onda intorno ai 500 nm, cioè 5,00 - 10-7 m.

Multipli e Sottomultipli delle Unità di Misura

Multipli Unità di misura Sottomultipli km hm dam m dm cm mm chilometro ettometro decametro metro decimetro centimetro millimetro 1000 100 10 1 0,1 0,01 0,001 Multipli del kg Unità Sottomultipli del kg tonnellata quintale miragrammo chilogrammo ettogrammo|decagrammo grammo 1000 100 10 1 0,1 0,01 0,001 5 1 kg 0 t o Mg q mag kg hg dag g

MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI DELLA LUNGHEZZA

Prefisso Simbolo Significato Fattore tera T mille miliardi di metri 1 000 000 000 000 (1012) giga G un miliardo di metri 1 000 000 000 (109) mega M un milione di metri 1 000 000 (106) kilo k mille metri 1000 (103) metro 1 milli m un millesimo di metro 0,001 (10-3) micro μ un milionesimo di metro 0,000 001 (10-6) nano n un miliardesimo di metro 000 000 001 (10-9) pico p un millesimo di miliardesimo di metro 0,000 000 000 001 (10-12)

Fai attenzione!

Nei calcoli

• Se si passa dall'unità di misura a un suo multiplo, il valore numerico diminuisce 1 m = 0,001 km
• Se si passa dall'unita di misura a un suo sottomultiplo, il valore numerico aumenta 1 m = 1000 mm

LA NOTAZIONE SCIENTIFICA

Immagina di dover scrivere in numero la distanza tra il Sole e la Terra. Usando i multipli del metro: · 150'000'000 km · 150'000'000'000 m · 150'000 Mm (megametri) Usare i megametri è più ragionevole ma non molto comodo. Usare i Megametri è molto RARO e se dovessi fare delle operazioni matematiche dovrei usare SOLO i Megametri. Più comoda è la notazione scientifica!

LA NOTAZIONE SCIENTIFICA

Per scrivere numeri molto grandi o molto piccoli si può ricorrere alla notazione scientifica. Nella notazione scientifica, ogni numero è scritto come prodotto di due fattori . Un numero decimale, maggiore o uguale a 1 e minore di 10 · Una potenza di 10 Notazione scientifica numero decimale (1 ≤ a < 10) a · 102 € potenza di 10, con esponente positivo o negativo

LA NOTAZIONE SCIENTIFICA di un numero minore di 1

Se il numero da scrivere in notazione scientifica è più piccolo di 1 dovrò: 1. Individuare la virgola 2. Spostare la virgola a destra dopo la prima cifra decimale che non sia zero 3. Ricopio la cifra con la nuova posizione della virgola 4. L'esponente del 10 moltiplicato corrisponde al numero di volte che ho spostato la virgola 5. In questo caso, dato che ho spostato la virgola a destra, l'esponente avrà segno negativo 0,000 47 = 4,7 · 10-4 4 posizioni La massa dell'atomo di idrogeno 0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 67 kg = 1,67 · 10-27 kg 27 posizioni la virgola si sposta verso destra: esponente negativo

LA NOTAZIONE SCIENTIFICA di un numero maggiore di 1

Se il numero da scrivere in notazione scientifica è più grande di 1 dovrò: 1. Individuare la virgola 2. Spostare la virgola verso sinistra fino alla prima cifra decimale che non sia zero 3. Ricopio la cifra con la nuova posizione della virgola 4. L'esponente del 10 moltiplicato corrisponde al numero di volte che ho spostato la virgola 5. In questo caso, dato che ho spostato la virgola a sinistra, l'esponente avrà segno positivo La distanza Terra - Sole 150'000'000 km = 1,5 x 108 km

1. Il Sistema Internazionale di unità di misura
2. Nel SI la massa si misura in: A kilogrammi C moli B metri cubi D newton
3. Il prefisso "milli-" significa: A un millesimo dell'unità. B un decimo dell'unità. C un milione di volte l'unità. D un milionesimo dell'unità.
4. Se il numero da scrivere in notazione scientifica è minore di 1, devo spostare la virgola: A verso destra dopo la prima cifra decimale diversa da zero. B verso destra dopo la seconda cifra decimale diversa da zero. C verso destra dopo la prima cifra decimale diversa da zero e poi sommare l'esponente. D verso sinistra dopo la prima cifra decimale diversa da zero.
5. Nell'uomo ci sono circa 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 cellule. Qual è il modo corretto in cui scrivere questo numero in notazione scientifica? A 1 - 10-28 cellule. B 1 - 1028 cellule. C 10 - 1027 cellule. D 10 - 10-27 cellule.

6. Esprimi i valori in tabella con le unità di misura del SI: Misura Misura SI 35 min a 3000 mg b 2000 mm C

7. Il numero 6800 in notazione scientifica si scrive: ... A 68 - 102 B 6,8 - 103 C 6,8 - 10-3 D 6,8
8. Il numero 0,0207 in notazione scientifica si scrive: A 207 - 10-5 B 207 - 10-4 C 2,07 - 10-2 D 2,07 - 102

GLI STRUMENTI DI MISURA

Cosa significa misurare ? Significa confrontare l'unità di misura (che è arbitraria o scelta a livello internazionale) con la grandezza fisica che sto esaminando ... Esempio: Se devo pesare un cesto di frutta e scelgo come unità di misura il chilogrammo, mi occorrerà uno strumento che mi permette di «vedere» a quante volte 1 kg corrisponde il cesto! Esempio: Se devo misurare in quanto tempo una macchina percorre un chilometro e scelgo come unità di misura i secondi, dovrò verificare attraverso uno strumento quanti secondi impiega la macchina a percorrere tale distanza.

GLI STRUMENTI DI MISURA

Gli strumenti di misura mi permettono quindi di ottenere dei numeri (dei dati). QUANDO UTILIZZO UNO STRUMENTO DI MISURA DEVO FAR ATTENZIONE A 3 CARATTERISTICHE: 1. Lo strumento è calibrato correttamente? · Quando accendi una bilancia digitale puoi leggere lo «zero» sul display. Per assicurarti che sia correttamente calibrata dovresti poggiare una massa nota sulla bilancia e verificare che corrisponda al vero. Se poggi 100g sulla bilancia e sul display è indicato 98,7g significa che lo strumento non è calibrato correttamente. 2. Qual è la portata dello strumento? • La portata è la misura massima che lo strumento può effettuare. Pensaci, per misurare la temperatura della lava (1200 ℃) puoi utilizzare il termometro di uso comune? 3. Qual è la sensibilità dello strumento? • La sensibilità è il valore minimo che lo strumento può misurare se si scende sotto la sensibilità si ha una misura incerta. Pensaci, puoi misurare la punta di uno spillo con il righello?

GLI STRUMENTI DI MISURA

• Analogici: hanno una tacca graduata
• Digitali: leggo la misura su un display 36 . 38 40 42 35 37 39 41 c 60 55 5 25 5 ₾50 o 10 20 10 15 1-45 Q 15 40 20 35 25 30 382 30

L'INCERTEZZA NELLE MISURE

Una misura è generalmente soggetta a tre tipi di errore sistematico, che influenza tutte le misure effettuate nello stesso modo e può dipendere - dallo strumento - dal procedimento di misura casuale, che influenza la riproducibilità di una misura di sensibilità, che è intrinseco allo strumento Es: bilancia calibrata male Es: peso lo stesso oggetto più volte e ottengo un valore diverso Es: dipende dalla sensibilità. Se una bilancia ha una sensibilità di 1 kg non potrò mai leggere 70,3 kg.