Chimica Generale ed Inorganica

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1 Dipartimento di Ecologia e Biologia Chimica Generale ed Inorganica Prof.ssa Giorgia Botta

2 Contatti Tel: Dipartimento DEB Facoltà di Agraria, lab 08

3 Proprietà, caratteristiche e trasformazioni della materia Sistema Internazionale delle unità di misura (SI) Misure ed errori La materia e le sue trasformazioni Grandezze estensive ed intensive Sostanze pure e miscugli

4 Sistema Internazionale delle unità di misura Per rendere universale un insieme di grandezze con le loro unità di misura, cioè per far si che tutto il mondo usasse lo stesso sistema di riferimento, a partire dal 1978, è entrato in vigore il Sistema Internazionale di misura (SI). La normativa del Sistema Internazionale prevede precise norme relative al modo di scrivere le unità di misura e i rispettivi simboli.

5 Le grandezze che si possono misurare sono dette grandezze fisiche, ed in base al Sistema Internazionale di unità si dividono in Fondamentali e Derivate Il Sistema Internazionale ha identificato sette grandezze indipendenti chiamate grandezze fondamentali. Le grandezze derivate sono invece ricavabili dalle grandezze fondamentali mediante semplici operazioni aritmetiche (moltiplicazione, divisione).

6 Grandezze fondamentali Grandezza fisica Simbolo della grandezza Nome dell unità di misura Simbolo dell unità di misura Lunghezza l metro m Massa m kilogrammo kg Tempo t secondo s Corrente elettrica I ampère A Temperatura T kelvin K Quantità sostanza N Mole mol Intensità luminosa i v candela cd

7 Grandezze derivate Grandezza fisica Nome dell unità di misura Simbolo unità di misura Area metro quadrato m 2 Volume metro cubo m 3 Densità o massa volumica kilogrammo per metro cubo Kg/m 3 Unità di misura SI Forza newton N N = kg * m/s 2 Pressione pascal Pa Pa = N/m 2 Energia, lavoro, calore joule J J = N * m Velocità metri al secondo m/s

8 Grandezze derivate Grandezza fisica Accelerazione Nome dell unità di misura metro al secondo quadrato Simbolo unità di misura m/s 2 Unità di misura SI Potenza watt W W = J/s Carica elettrica coulomb C C = A * s Differenza di potenziale elettrico volt V V = J/C Resistenza ohm Ω Ω V/A Frequenza herz Hz Hz = 1/s

9 Misure ed errori L'incertezza di misura è il grado di indeterminazione con il quale si ottiene nella misurazione un valore di una proprietà. Il risultato di misurazione non è un unico valore bensì l'insieme dei valori probabili che assume il misurando. Il termine incertezza di misura viene utilizzato come sinonimo di errore di misurazione.

10 Errori Errori di misurazione Errori sistematici Causati da imperfezioni dello strumento di misurazione, possono essere ridotti sostituendo lo strumento con uno meno imperfetto. Errori accidentali Causati da fattori imponderabili, errori di osservazione, che l operatore commette accidentalmente.

11 Valore medio Dato che nelle misurazioni si commettono inevitabilmente errori di entità non valutabile, le misure che si ottengono sono sempre incerte. Ma incertezza non significa che la misura vera di una grandezza debba per forza essere enormemente diversa dal valore che si ottiene con la misurazione; infatti è determinabile un intervallo di valori entro il quale, se si ammette che non vi siano errori sistematici, è molto probabilmente inclusa la misura vera. Per limitare l errore si compiono perciò diverse misurazioni della stessa misura e si compie una Media aritmentica (la somma di più valori di misurazione è divisa per il loro numero) Il valore medio è considerato il più attendibile ed è più significativo di un singolo dato a causa della compensazione degli errori inevitabilmente commessi.

12 Arrotondamento Molto spesso è utile arrotondare un numero ad un corretto valore di numero di cifre significative. Esistono due tipi di arrotondamenti: per eccesso nel quale al risultato troncato secondo il corretto numero di cifre significative si aggiunge una quantità pari ad una unità nell'ultima cifra conservata. (Se la prima delle cifra da eliminare è superiore a 5, il numero che la precede va aumentato di uno) per difetto nel quale ci si limita a troncare il risultato secondo il corretto numero di cifre significative (Se la prima delle cifre da eliminare è inferiore a 5, il numero che la precede si lascia inalterato)

13 Cifre significative Per convenzione, l ultima cifra di un valore numerico possiede un incertezza di ±1 Il numero di cifre di una misura, compresa la prima cifra incerta, costituisce il numero di cifre significative Nelle operazioni di addizione e sottrazione il numero di cifre decimali finali corrisponde al numero più piccolo nei dati di cifre decimali presenti Nelle operazioni di moltiplicazione e divisione il numero di cifre significative finali corrisponde al numero minore di cifre significative presenti nei dati In una misura possono esserci errori casuali che incidono sulla precisione, ed errori sistematici che incidono sull accuratezza della misura stessa

14 La materia È tutto ciò che ha una massa e possiede un volume Può esistere in tre stati fisici detti stati di aggregazione della materia: Liquido volume costante e forma del recipiente che lo ospita Solido volume e forma costanti Aeriforme/gassoso volume e forma del recipiente che lo ospita

15 Composizione Solido La materia è formata da piccole particelle, quali atomi, molecole o ioni. Queste particelle non sono ferme ma in continuo movimento: nei solidi le particelle vibrano attorno a un punto fisso nei liquidi le particelle sono in contatto tra loro e possono scorrere le une sulle altre in quanto godono di un certo grado di libertà nello stato gassoso le particelle godono della massima libertà di movimento, sono indipendenti le une delle altre e urtano continuamente tra loro e le pareti del recipiente Gassoso Liquido

16 Trasformazioni fisiche Gli stati di aggregazione dipendono non solo dalla natura della materia ma anche dalla temperatura e dalla pressione. La materia infatti può cambiare il suo stato fisico (trasformazioni fisiche) per opportune variazioni di tali grandezze. Tali trasformazioni prendono il nome di: Passaggi di stato Le trasformazioni fisiche della materia sono trasformazioni reversibili nelle quali non si ha la formazione di nuove sostanze. In contrapposizione si hanno le trasformazioni chimiche che sono trasformazioni irreversibili le quali portano alla formazione di una nuova sostanza.

17 Passaggi di stato Fusione Passaggio dallo stato solido a quello liquido Sublimazione Passaggio dallo stato solido a quello aeriforme Evaporazione Passaggio dallo stato liquido a quello aeriforme Ebollizione Passaggio impetuoso dallo stato liquido a quello aeriforme Liquefazione Passaggio dallo stato aeriforme (gas) a quello liquido Solidificazione Passaggio dallo stato liquido a quello solido Brinamento Passaggio dallo stato aeriforme a quello solido Condensazione Passaggio dallo stato aeriforme (vapore) a quello liquido

18 Grandezze estensive ed intensive Le proprietà della materia sono descritte da due tipi di grandezze: le grandezze estensive, proprietà che dipendono dalla dimensione del campione come: massa, volume le grandezze intensive, le proprietà fisiche di un materiale che non dipendono dalla dimensione del campione come: densità, temperatura, colore, temperatura di fusione Le proprietà intensive possono essere utilizzate per l identificazione di una sostanza.

19 Grandezze intensive Temperatura Densità Massa e volume Grandezze estensive

20 Sostanze pure e miscugli Materia può essere presente come Sostanze pure Miscugli Elementi Composti Omogenei Eterogenei

21 Sostanze pure e miscugli Sostanze pure tipi di materiali che presentano caratteristiche ben definite (densità, peso specifico, temperatura di fusione, temperatura di ebollizione), che si ripetono costantemente in ogni suo campione. Miscugli materiali formati dalla mescolanza di più sostanze pure, che a differenza di queste ultime, non presentano caratteristiche ben definite. Acqua distillata Granito rosa

22 Sostanze pure Elementi (elementi chimici) da essi non è possibile ottenere sostanze più semplici. Composti da essi è possibile ottenere sostanze più semplici La composizione degli elementi che formano il composto è fissa e ben determinata. Oro Cloruro di sodio Cloruro Sodio

23 Miscugli Omogenei Le sostanze che lo compongono si mescolano in modo uniforme e non sono distinguibili. Essi hanno proprietà chimicofisiche identiche in ogni punto. Sono costituiti da un componente presente in maggior quantità chiamato solvente e da un componente presente in minor quantità chiamato soluto. Eterogenei Le sostanze che lo compongono sono visibili. Essi presentano caratteristiche chimico-fisiche diverse nei vari punti. Ogni componente della miscela prende il nome di fase. Latte Bronzo (rame + stagno)