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Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino
Le scienze naturali
Osservare la Terra e la materia
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I materiali
della Terra
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Lezione 1
La composizione
della materia
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1. La materia e le sostanze
Le sostanze sono materiali puri, con una composizione
omogenea e proprietà fisiche e chimiche caratteristiche.
L’acqua marina, per esempio,
non è una sostanza pura: oltre
all’acqua contiene anche altre
sostanze.
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2. Le proprietà fisiche delle sostanze
I cambiamenti di stato non
modificano la natura
chimica delle sostanze.
Ogni sostanza presenta
una temperatura di
fusione e una
temperatura di
ebollizione caratteristiche.
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3. Miscugli eterogenei e miscugli
omogenei /1
Si chiamano miscugli i materiali
formati da sostanze diverse
mescolate in proporzioni variabili.
Nei miscugli eterogenei i
componenti formano fasi distinte.
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3. Miscugli eterogenei e miscugli
omogenei /2
Nei miscugli omogenei, o soluzioni,
le particelle delle sostanze sono
mescolate in modo omogeneo.
Sono miscugli anche sospensioni e
colloidi.
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4. Soluzioni o sostanze?
Le soluzioni, al contrario delle sostanze, non hanno proprietà
costanti, perché possono avere concentrazione diversa. La
concentrazione è la misura del rapporto tra la quantità di soluto
e la quantità di solvente o soluzione.
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Lezione 2
Sostanze
e reazioni
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5. La reattività delle sostanze
Le reazioni sono trasformazioni della materia in cui si
formano sostanze (prodotti) diverse da quelle di partenza
(reagenti). Vengono rappresentate mediante equazioni
chimiche:
reagenti prodotti.
Reagenti
carbonato
di calcio
+
acido
cloridrico
Prodotti
cloruro
di calcio
+
diossido
di carbonio
+
acqua
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6. La legge di conservazione della
massa
La legge di conservazione
della massa afferma che la
somma delle masse dei
reagenti consumati in una
reazione è uguale alla somma
delle masse dei prodotti
ottenuti.
È valida in un sistema chiuso e si applica anche ai passaggi
di stato.
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7. Reazioni esoergoniche e reazioni
endoergoniche
Le reazioni esoergoniche, come quelle dei veicoli a
combustibile, liberano energia nell’ambiente, mentre quelle
endoergoniche, come la fotosintesi delle piante, la
richiedono.
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8. Il principio di conservazione
dell’energia
Nelle reazioni l’energia non si crea e non si distrugge, ma
si può trasformare.
Le reazioni esoergoniche
producono sostanze con
minore energia chimica
potenziale dei prodotti, al
contrario di quelle
endoergoniche.
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Lezione 3
Due categorie
di sostanze:
elementi e composti
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9. I composti e gli elementi
Gli elementi sono sostanze semplici, non decomponibili
attraverso procedimenti chimici.
I composti, come il
saccarosio, sono formati
da elementi diversi e
possono essere
decomposti solo per
mezzo di una reazione
chimica.
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10. La legge delle proporzioni definite
Secondo la legge di Proust, in un composto gli elementi sono
sempre combinati in rapporti di massa definiti e costanti.
Il rapporto è diverso da composto a
composto.
Nell’ossido di magnesio, per esempio,
per ogni grammo di ossigeno sono
presenti 1,5 g di magnesio; il rapporto
tra massa di magnesio e massa di
ossigeno è pertanto 1,5 : 1.
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11. La tavola periodica /1
Gli elementi sono raccolti nella tavola periodica in ordine di
numero atomico crescente.
La tavola periodica è suddivisa in periodi (linee orizzontali) e
gruppi (linee verticali). Gli elementi di un gruppo hanno
proprietà simili.
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11. La tavola periodica /2
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12. Metalli, non metalli e semimetalli
Nella tavola periodica, gli
elementi sono divisi in tre
categorie: metalli, non metalli e
semimetalli.
I metalli conducono calore ed
elettricità, sono duttili,
malleabili e deformabili; i non
metalli hanno proprietà variabili; i
semimetalli hanno proprietà
intermedie.
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Lezione 4
In natura è raro
trovare
elementi puri
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13. Gli elementi nell’Universo e sulla
Terra
Gli elementi della tavola periodica costituiscono l’Universo
osservabile, ma la loro distribuzione è differente negli esseri
viventi, sulla Terra e nel resto dell’Universo.
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14. Le acque terrestri sono soluzioni
Le acque dell’idrosfera sono soluzioni in
cui sono disciolti sali, gas e altre
sostanze.
La salinità (grammi di soluto / kg di
acqua) misura la concentrazione
complessiva di sali nelle acque: le
acque salate hanno una concentrazione
uguale o superiore al 35‰.
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15. Anche l’aria è una soluzione
L’aria è una miscela di azoto, ossigeno, diossido di carbonio
e quantità variabili di vapor d’acqua.
L’azoto è chimicamente inerte, mentre
l’ossigeno reagisce facilmente con i
materiali della litosfera e della biosfera.
Per esempio, causa l’annerimento della
frutta.
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16. Le rocce sono miscugli di minerali
I minerali sono solidi naturali con proprietà costanti e
caratteristiche; possono essere elementi, composti o soluzioni.
I minerali più abbondanti sono i
silicati che contengono ossigeno, silicio e
metalli di vario genere.
Tutti i minerali possono presentarsi come
cristalli, come il diamante, o solidi
amorfi, come l’opale.
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