Definizione. Chimica. Studio della materia e delle sue trasformazioni

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1 Definizione Chimica Studio della materia e delle sue trasformazioni

2 Stati di aggregazione della materia solido liquido gassoso

3 Proprietà caratteristiche di gas, liquidi e solidi Tabella 11.1 Le proprietà caratteristiche dei gas, dei liquidi e dei solidi Stato della materia Volume/Forma Densità Comprimibilità Movimento delle molecole Gas Assume il volume e la forma del suo contenitore Bassa Molto comprimibile Movimento molto libero Liquido Ha un volume definito, ma assume la forma del suo contenitore Alta Solo debolmente comprimibile Scorrono l una sull altra liberamente Solido Ha volume e forma definiti Alta Quasi incomprimibile Vibrano intorno a posizioni fisse

4 Passaggi di stato

5 Classificazione chimica della materia

6 Lessico della chimica Sostanza: materia di composizione e proprietà definite e costanti Elementi: sostanza che non può essere separata in sostanze più semplici Composti: sostanza costituita da almeno due elementi differenti legati chimicamente in proporzione definite e costanti. Miscela: materia costituita da due o più sostanze distinte in cui ciascuna mantiene la propria identità. Ogni miscela può quindi essere preparata e separata nei suoi componenti puri mediante tecniche fisiche (distillazione, cristallizzazione, filtrazione, estrazione, cromatografia ) in modo da non alterare l identità di ciascun componente. Miscela omogenea: miscela di composizione uniforme (soluzione) Miscela eterogenea: miscela di composizione non uniforme

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8 Miscela, elemento o composto?

9 Miscela omogenea, miscela eterogenea, o sostanza pura?

10 Esempio: distillazione di acqua di mare (miscela)

11 Esempio: filtrazione di acqua (miscela)

12 Esempio: estrazione liquido-liquido Estrazione liquido-liquido: operazione di trasferimento di massa in cui una soluzione viene miscelata ad un liquido immiscibile di densità differente che presenta maggiore affinità o selettività per uno o più componenti della soluzione(miscela).

13 Composto organico oppure inorganico? Composto organico composto che contiene atomi di carbonio legati con legame covalente ad altro carbonio e/o all idrogeno e spesso anche ad altri elementi (ossigeno, azoto, fosforo, zolfo) eccetto monossido ci carbonio, anidride carbonica, acido carbonico, carbonati, bicarbonati Composto inorganico composto che non contiene atomi di carbonio Esempi?

14 Esempi di miscele omogenee (composizione uniforme e variabile)

15 Esempio: miscela eterogenea (composizione non uniforme) Zolfo e limatura di ferro

16 Oro bianco lega metallica di oro ed un metallo bianco ad esempio il palladio. Due campioni di oro bianco differiscono per composizione (i.e. contenuto di oro e palladio) ma sono entrambi uniformi. Miscela omogenea (composizione uniforme ma variabile) Aspirina è composta da 60% di carbonio, 4.5 % idrogeno e 35.5 % ossigeno Sostanza pura (materia uniforme di composizione fissa scindibile in sostanze più semplici) quindi è un composto! Altri esempi acqua, fruttosio, elio, diamante, cloruro di sodio, alluminio, biossido di carbonio, ossigeno, Sostanze pure sabbia bagnata, materiali compositi, legno, osso, sangue, rocce, latte, calcestruzzo, cemento, Miscele eterogenee sudore, urina, plasma, benzina, vino, caffè, acqua di mare (filtrata), aria (filtrata), alcune leghe metalliche (soluzioni solide),... Miscele omogenee

17 Quadro sinottico complessivo messages to take home

18 Proprietà delle sostanze Proprietà fisiche: proprietàmisurate ed osservate senza modificare la composizione o l identità di una sostanza. Si distingue tra proprietà intensive ed estensive. Proprietà chimiche: proprietàmisurate ed osservate a seguito di una trasformazione chimica in cui la composizione chimica o l identità della sostanza non sono modificate.

19 Esempio Proprietà del Rame

20 Esempio

21 Proprietà utili per identificare le sostanze

22 Da sapere Unità di misura fondamentali del sistema internazionale (SI)

23 Da sapere Prefissi usaticon le unità di misura fondamentali del SI

24 Scale di temperatura Da sapere

25 Da sapere Conversione tra unità SI e unità britanniche

26 Massa, Volume e Densità (o massa volumica)

27 Densità di alcune sostanze comuni

28 Densità di alcune sostanze elementari

29 Densità di alcuni composti e miscele

30 Densità delle diverse classi di materiali

31 Densità o peso specifico?

32 Peso specifico di alcune sostanze comuni

33 Esercizio tipo 1 Una barra di rame è stata trafilata in fili sottili. Quanti metri di filo di diametro 6, cm si possono ottenere dal rame contenuto in 5,01 kg di covellite, un minerale di rame con un tenorediramedel66%inmassa? (d rame = 8,95 g/cm 3.)

34 Soluzione Sapendo che: d=m/v con V rame(cu)=v Si ottiene quindi: V=5, g di covellitex 0.66 /8,95 g/cm 3 = 369,453 cm 3 Inoltre: V = πr 2 h da cui h = V/πr 2 r = (1/2) x (6, cm) = 3, cm Quanti metri di filo di rame? h = [369,453 cm 3 / π (3, cm) 2 ]= 1, m

35 Esercizio tipo 2 L EPA (Environmental Protection Agency) ha proposto un nuovo standard di sicurezza per i microparticolati in sospensione nell aria: per le particelle fino a 2,5 μm di diametro,laquantitàmassimapermessaèdi50,0μg/m 3. In una stanza di 3,0 m 2,5 m 3,8 m, che soddisfa appena tali standard EPA, quante di queste particelle sono presenti nella vostra stanza? Quante sono presenti in ogni 0,500 L di aria che inspirate? (Supporre che le particelle siano sferette di 2,5 μm di diametro costituite principalmente da fuliggine di densità pari a 2,5 g/cm 3.)

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37 Soluzione Calcolo del volume (cm 3 ) di una microparticella Calcolo della massa (g) di una microparticella(m=d x V) Calcolo della massa (g) complessiva e quindi del numero di microparticelle!

38 Esercizio tipo 3 Gli oceani e i mari della Terra hanno una profondità media di 3800 m, un area totale di 3, km 2 e una concentrazione mediadioroparia5, g/l. (a)quanti grammi di oro sono presenti negli oceani e nei mari della Terra? (b) Quanti metri cubi di oro sono presenti negli oceani e nei mari? (c) Se il prezzo dell oro alla fine del 2006 era di 483 euro/oncia, qualèilvaloreineurodell oropresenteneglioceanieneimari? (1oncia=31,1g; d dell oro = 19,3 g/cm 3 )

39 Soluzione Massa (g) complessiva di oro presente in mari ed oceani Volume (m 3 ) complessivo di oro presente in mari ed oceani (V=m/d con d=19.3 g/cm 3 ) Valore (euro) complessivo di oro presente in mari ed oceani

40 Esercizio tipo 4 Un matraccio di Erlenmeyer vuoto ha una massa di 241,3 g. Quando è pieno di acqua (d = 1,00 g/cm 3 ), il matraccio e il suo contenuto hanno una massa di 489,1 g. (a) Calcolare il volume del matraccio. (b) Calcolare la massa del matraccio quando èpienodicloroformio (d = 1,48 g/cm 3 ).

41 Soluzione Massa (g) di acqua contenuta nel matraccio Volume (cm3) del matraccio (d acqua = 1 g/cm 3 ) Massa (g) di cloroformio (d = 1.48 g/cm 3 ) Massa (g) del matraccio pieno di cloroformio!

42 Esercizio tipo 5 Un uomo riceve in regalo dalla sua fidanzata un anello di platino. L anello ha massa 3.15 g e sposta un volume di acqua paria0.233cm 3. (a) L anelloèdiplatino? (b) Nel dubbio la donna compra un altro anello di massa 4.53 gevolume0.212cm 3.Questonuovoanelloèdiplatino?

43 Soluzione (a) d=3.15 g/0.233 cm 3 = 13.5 g/ cm 3 Dalla Tabella la densità del Platino è 21.4 g/cm 3 quindi l anello non è di platino! (b) d=4.53 g/0.212 cm 3 = 21.4 g/ cm 3 Dalla Tabella la densità del Platino è 21.4 g/cm 3 quindi il nuovo anello è di platino!

44 Calcolare la massa di una sfera di piombo di raggio 2,00 cm. Se una beuta viene riempita completamente con acqua a 4 C, ha un peso di 240 g mentre se viene riempita completamente con glicole etilenico a 37 C ha un peso di 260 g. Sapendo che la beuta pesa 40 g, qual è la densità del glicole etilenico a 37 C, espressa in g/cm 3 ed in kg/m 3?

45 Un cilindro omogeneo di gesso (densità 2320 kg/m 3 ) ha un diametro di 5 cm ed un'altezza di 12 cm. Calcolarela massa. Una vasca cubica di lato 100 cm è parzialmente riempita di acqua (1kg/l). Sull acqua galleggia un blocco di ghiaccio di massa 50 kg (densità 0.9 kg/l). Determinare la variazione del livello di acqua nella vasca (in cm) quando tutto il ghiaccio è sciolto, trascurando effetto della evaporazione. Calcolare la densità ed il peso specifico di un cubo di metallo di spigolo 8,0 cm e massa 4,8 kg. Un lingotto di massa 105 g viene immerso nell acqua contenuta in un cilindro di diametro 4 cm. Si osserva che il livello del liquido si innalza di 8 mm. Determinare la densità del lingotto ed il materiale di cui esso è costituito. Abbiamo a disposizione due bottiglie uguali da 1litro. Una bottiglia viene riempita con acqua distillata, l altra viene riempita con mezzo litro di acqua distillata e mezzo litro di un liquido colorato. Dopo agitazione, si osserva che i due liquidi non si mescolano. Mettendolebottigliesuiduepiattidiunabilanciaquestanonèinequilibrioependedalla parte dell acqua pura. Il liquido colorato si trova nella parte superiore o inferiore della bottiglia? Spiegare.