Le trasformazioni fisiche della materia

La chimica si occupa di studiare le proprietà e i cambiamenti della materia in sistemi limitati. La materia può presentarsi in tre stati di aggregazione: solido, liquido e aeriforme. Questi stati dipendono dalla composizione della materia, dalla temperatura e dalla pressione.

Definizione: Gli stati di aggregazione sono le forme in cui la materia può presentarsi: solido, liquido e aeriforme.

Le caratteristiche principali dei tre stati sono:

• I solidi hanno massa, volume e forma definiti
• I liquidi hanno massa e volume definiti ma non forma propria
• Gli aeriformi si espandono occupando tutto il volume disponibile

La materia può essere classificata come omogenea o eterogenea. Un sistema è omogeneo quando ha proprietà uniformi in ogni sua parte, come l'acqua pura. È invece eterogeneo quando presenta parti con proprietà diverse, come acqua e olio mescolati.

Esempio: Un bicchiere d'acqua è un sistema omogeneo, mentre acqua e olio formano un sistema eterogeneo con due fasi distinte.

Le sostanze pure sono sistemi formati da un solo tipo di sostanza, come l'acqua distillata. I miscugli invece contengono più sostanze diverse. Entrambi possono essere omogenei o eterogenei.

Vocabolario:

• Solvente: il componente più abbondante in un miscuglio
• Soluto: le sostanze disciolte nel solvente

Nei miscugli eterogenei le diverse fasi sono visibili ad occhio nudo. Un tipo particolare è l'emulsione, formata da goccioline di un liquido disperse in un altro. I colloidi sono sistemi intermedi con particelle microscopiche disperse in un mezzo.

Highlight: La distinzione tra miscugli omogenei ed eterogenei non è sempre netta, come nel caso dei colloidi.

Metodi di separazione e cambiamenti di stato

I cambiamenti di stato permettono di passare da uno stato di aggregazione all'altro variando la temperatura. I principali passaggi sono:

1. Solidificazione: da liquido a solido
2. Condensazione: da gassoso a liquido
3. Brinamento: da aeriforme a solido
4. Fusione: da solido a liquido
5. Evaporazione: da liquido a gassoso
6. Sublimazione: da solido a gassoso

Definizione: I cambiamenti di stato sono trasformazioni fisiche che modificano lo stato di aggregazione della materia senza alterarne la composizione chimica.

Esistono diversi metodi di separazione dei miscugli che sfruttano le diverse proprietà fisiche dei componenti:

• Filtrazione: separa particelle solide da liquidi o gas usando filtri
• Centrifugazione: sfrutta la diversa densità per separare componenti
• Estrazione: usa solventi per estrarre componenti specifici
• Cromatografia: separa miscele complesse su supporti fissi
• Distillazione: sfrutta le diverse temperature di ebollizione

Esempio: Nella filtrazione del caffè, il filtro trattiene i fondi solidi lasciando passare il liquido.

La cromatografia si divide in due tipi principali:

1. Cromatografia su strato sottile: usa una fase fissa su lamina di alluminio
2. Cromatografia su carta: utilizza la carta come fase fissa

Highlight: La distillazione combina due passaggi di stato: evaporazione e condensazione.

Il processo di distillazione avviene in due fasi:

1. Evaporazione della miscela nel recipiente di ebollizione
2. Condensazione dei vapori nel refrigerante

Vocabolario:

• Refrigerante: dispositivo dove avviene la condensazione nella distillazione

Questi metodi di separazione dei miscugli sono fondamentali in chimica per isolare e purificare le sostanze, permettendo di studiarne le proprietà e la composizione.