3 classe Prerequisiti Saper riconoscere le sostanze che costituiscono la materia che ci circonda Conoscere le proprietà fisiche della materia Conoscere la differenza tra sostanza pura, elemento e composto Conoscere le proprietà chimico-fisiche dell acqua Obiettivi formativi Elaborare previsioni e formulare delle ipotesi Acquisire il concetto di soluzione e di miscuglio attraverso l esperienza Sperimentare le proprietà di alcune sostanze Realizzare semplici esperimenti e analizzarne i risultati L acqua è definito il solvente universale per eccellenza perché è in grado di sciogliere un numero superiore di sostanze solide, liquide e gassose formando soluzioni di diverso genere. Allora usiamo l acqua per osservare il comportamento di alcune sostanze quando vengono immerse in essa. INSIEME ALL ACQUA SI MISCHIA O NON SI MISCHIA? Secondo te, cosa succede quando si mescolano due o più sostanze insieme? Ad esempio, cosa accade allo zucchero o al sale una volta immersi nell acqua? Pensaci su e formula delle ipotesi. Poi discuti con i compagni le tue osservazioni Ora prepariamo acqua e zucchero Abbiamo bisogno di Un bicchiere trasparente Acqua Zucchero Cucchiaino Procedimento Versiamo dello zucchero in un bicchiere trasparente, poi aggiungiamo dell acqua e mescoliamo con un cucchiaino 1
Cosa è accaduto? Dopo un po notiamo che i granelli di zucchero sul fondo del bicchiere non ci sono più. Lo zucchero si è sciolto nell acqua. Abbiamo fatto una soluzione! Semplice, no? La soluzione è un miscuglio omogeneo che si ottiene quando si uniscono due sostanze che sono perfettamente mescolabili tra di loro. La sostanza più abbondante è il solvente, quella meno abbondante è il soluto. Il soluto si solubilizza nell acqua, quindi lo zucchero è il soluto e l acqua è il solvente. Al termine dell esperimento, non riusciamo più a distinguere il solvente dal soluto. Possiamo provare anche con il sale e noteremo che accade la stessa cosa. Lo zucchero e il sale sono due sostanze costituite da molecole che amano l acqua e dopo essere mescolate in essa si disciolgono, tanto da non essere più visibili neanche al microscopio. In una soluzione vediamo una sola fase, ovvero una porzione di materia che ha le stesse caratteristiche fisiche ovunque. Possiamo fare soluzioni anche tra liquidi, ad esempio aggiungendo all acqua del colorante oppure dell acetone: noteremo che anche in questo caso le sostanze si mescolano all acqua e non sono più distinguibili. Nel caso del colorante, la soluzione non sarà trasparente, ma colorata. Ricordiamoci che esistono anche soluzioni gassose: ad esempio l aria è una miscela omogena di gas (ossigeno, azoto, anidride carbonica e altri gas), oppure soluzioni solide, costituite da un solido disciolto in un altro solido, che si ottengono attraverso un processo di raffreddamento di miscele fuse: ne sono un esempio le leghe metalliche come il bronzo. Ci sono anche soluzioni gas-liquido: pensiamo ad una bevanda gassata come l acqua realizzata con l aggiunta di anidride carbonica, oppure alla Coca Cola, una soluzione costituita per gran parte da acqua (liquido), zucchero (solido) e anidride carbonica (gassosa). RICORDA Avrò una soluzione diluita se il soluto disciolto è poco, mentre avrò una soluzione concentrata se è presente in quantità maggiore. 2
Ma non sempre succede questo. Ora proviamo ad unire altre sostanze in acqua! Mettiamo nell acqua un altro liquido Secondo te, cosa accade se uniamo dell olio all acqua? Fai delle ipotesi, discuti e poi verifica Abbiamo bisogno di Procedimento Acqua Olio Un bicchiere trasparente Cucchiaino Versiamo dell acqua in un bicchiere trasparente, poi aggiungiamo dell olio e mescoliamo con un cucchiaino L olio non si è mescolato con l acqua e si sono formate tante piccole goccioline che galleggiano. Perché è successo questo? L olio e l acqua sono due sostanze immiscibili e quando vengono a contatto tra loro si separano. L olio è formato da molecole che hanno paura dell acqua e, una volta immerse, tendono ad ammassarsi tra di loro, senza dispendersi. Olio e acqua formano un miscuglio eterogeneo, cioè l unione fisica di più sostanze che non si mescolano tra di loro e restano visibili ad occhio nudo oppure con l ausilio di un microscopio. Queste sostanze rimangono separate e ognuna di essa mantiene le proprie caratteristiche fisiche (colore, densità, aspetto) e chimiche. Nel caso di acqua e olio vediamo due fasi, cioè due porzioni di materia con caratteristiche diverse (l acqua è trasparente, l olio è colorato e galleggia). Le componenti di un miscuglio si separano facilmente attraverso processi meccanici, come la filtrazione, l estrazione, la distillazione, centrifugazione, mantenendo immutate le loro proprietà. RICORDA! In chimica vale la regola generale per cui Il simile scioglie il simile, per cui i solventi tendono a sciogliere soluti con caratteristiche simili alle proprie. 3
In natura si trovano numerosi esempi di miscugli eterogenei, non solo del tipo liquidoliquido, ma anche solido-liquido o solido-solido: il granito, le rocce, il latte (un emulsione di goccioline di grasso disperse in un liquido costituito da acqua, zucchero e altre sostanze), la nebbia. Lo schema che segue classifica le soluzioni e i miscugli eterogenei. Impara le differenze e prova a riconoscere i miscugli che ti circondano! SCHIUMA Gas disperso in un liquido La nebbia è una miscela eterogenea formata da piccole goccioline di acqua disperse nell aria NEBBIA O AEROSOL Liquido disperso in aria DI SOLIDI IN GAS Sono formati dall unione di due o più elementi MISCUGLI ETEROGENEI Lo smog è costituito da piccole particelle solide disperse nell aria. Stessa cosa per il fumo OMOGENEI DI EMULSIONI SOLIDI Liquido SOLUZIONI Rocce Granito Sale e pepe disperso in liquido Acqua e olio SOSPENSIONI Solidi dispersi in SOLIDE LIQUIDE GASSOSE Latte liquidi Terra ed acqua Sabbia e acqua Leghe metalliche per la coniazione delle monete Bicchiere di acqua e zucchero Aria come miscuglio omogeneo di gas 4
una sostanza è solubile in acqua quando, una volta mescolata con essa, non è più distinguibile. significa mescolare due o più sostanze insieme che diventano indistinguibili tra loro. indica la quantità di soluto che si scioglie in una certa quantità di liquido. proprietà di un liquido di sciogliersi con un altro. proprietà di un liquido di non sciogliersi in un altro. è quel tipo di soluzione in cui se si aggiunge soluto al solvente, quest ultimo non riesce a più scioglierlo. Provate ad aggiungere più zucchero al bicchiere di acqua: noterete che entro un certo limite l acqua non sarà più in grado di sciogliere lo zucchero che si depositerà sul fondo. In questo caso avrete fatto una soluzione satura! SPERIMENTIAMO E OSSERVIAMO 1) Mescola con l acqua le seguenti sostanze solide e liquide e registra cosa accade nella tabella. Poi discuti in classe i risultati SOLIDO/LIQUIDO ACQUA FARINA SABBIA POLVERE DI CAFFÈ ACETO ALCOL SCIROPPO DETERSIVO COCA COLA LATTE SEGATURA VINO TERRICCIO BICARBON ATO TEMPERA COLORATA FOGLIE Si solubilizza in acqua Non si scioglie Galleggia Si deposita sul fondo Limpida Colorata Torbida 5
2) In base ai risultati ottenuti, raggruppa le sostanze sopra indicate che si comportano allo stesso modo con l acqua, dividendole tra sostanze allo stato solido e sostanze allo stato liquido 3) Indica quindi quali sono le soluzioni e i miscugli che si sono formati MARTINA DI GIULIO 6