Miscugli e sostanze
La materia può essere classificata in base alla sua
composizione in due categorie:
•miscugli o miscele (sono la maggioranza dei corpi)
•sostanze pure.
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I miscugli
Un miscuglio è una porzione di materia contenente 2
o più sostanze mescolate tra loro che mantengono le
proprie caratteristiche.
I miscugli hanno proprietà variabili e composizione
variabile non rappresentabile con una formula.
I componenti di un miscuglio in genere non reagiscono tra
loro per formare una nuova sostanza.
Anche l’aria è un miscuglio: su 100 atomi
che la compongono, 78 sono di azoto, 21
di ossigeno e 1 appartiene ad altri
elementi.
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I miscugli vengono classificati in:
• MISCUGLI OMOGENEI o soluzioni
• I loro componenti si dividono in:
- Solvente il componente più abbondante, in cui si
sciolgono gli altri componenti;
- Soluto/i: il/i componente/i meno abbondante/i che
si scioglie
• MISCUGLI ETEROGENEI
• I loro componenti si dividono in:
- fase disperdente, cioè la fase costituita dal
componente più abbondante;
- fase/i dispersa/e costituita/e dal/dai componente/i
meno abbondante/i
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Proprietà dei miscugli eterogenei
I miscugli eterogenei sono insiemi di due
o più sostanze che, anche se intimamente
mescolate, sono tra loro ancora distinguibili
 Presentano proprietà diverse nei vari
punti (etero = diverso)
 Presentano 2 o più fasi (= porzione
di materia perfettamente distinguibile
dal resto)
 Sono instabili nel tempo, cioè i
componenti si separano
spontaneamente dopo poco tempo
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Classificazione dei miscugli eterogenei
I miscugli eterogenei vengono classificati in base allo
stato fisico delle fasi disperdente e dispersa. Possono
essere:
• Sospensioni: liquido (fase disperdente) + solido insolubile
(fase dispersa)
• Emulsioni: 2 o più liquidi non miscibili tra loro
• Nebbia: aeriforme (fase disperdente) + liquido (f. dispersa)
• Fumo: aeriforme (fase disperdente) + solido (f. dispersa)
• Gel: liquido (fase disperdente) + solido (f. dispersa)
• Schiuma: aeriforme (fase disperdente) + liquido (f. dispersa)
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Fase liquida/fase liquida
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Fase liquida/fase solida
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Fase solida/fase solida
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Fase gassosa/fase solida
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Fase gassosa/fase liquida
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Proprietà dei miscugli omogenei
I miscugli omogenei sono insiemi di due
o più sostanze che, una volta mescolate, non
sono tra loro distinguibili.
 Presentano proprietà identiche in ogni
punto (omo = uguale)
 Presentano una sola fase
 Sono stabili nel tempo, cioè i
componenti non si separano
spontaneamente nemmeno dopo molto
tempo
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Classificazione dei miscugli omogenei
A secondo dello stato fisico del solvente, le soluzioni si
distinguono in :
- Soluzioni liquide (le più diffuse): il solvente è sempre
liquido (se è l’acqua si dicono “soluzioni acquose”), mentre
il soluto può essere
solido (es. acqua e sale),
liquido (es inchiostro, acqua e vino)
gassoso (acqua e i vari gas in essa disciolti come ossigeno o
anidride carbonica).
- soluzioni solide: sia il solvente sia il soluto sono solidi (es
leghe metalliche)
- Soluzioni gassose: sia il solvente sia il soluto sono gassosi
(es aria)
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Dai miscugli alle sostanze pure
I componenti dei miscugli possono essere
separati, con diverse tecniche di separazione
che sfruttano le diverse proprietà fisiche dei
componenti (es. dimensioni, punti di ebollizione,
solubilità, densità). Tali metodi sono perciò
definiti metodi fisici.
.
I componenti che si ottengono con i vari
procedimenti di separazione e che non possono
essere ulteriormente semplificati con metodi
fisici sono detti sostanze pure.
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ALCUNI METODI DI SEPARAZIONE DEI MISCUGLI eterogenei
Le principali tecniche di separazione sfruttano le diverse
caratteristiche fisiche dei componenti il miscuglio:
Filtrazione: tecnica usata per separare un solido dal liquido in una
sospensione, sfruttando la diversa granulometria delle particelle.
Decantazione: tecnica usata per separare
un solido dal liquido in una sospensione,
sfruttando il diverso peso dei componenti.
Separazione con tubo separatore: tecnica usata per separare
sostanze liquidi non miscibili facenti parte di un miscuglio eterogeneo
(emulsione), sfruttando la diversa densità dei 2 liquidi.
Centrifugazione: tecnica usata per separare un solido dal liquido in
una sospensione o due liquidi in una emulsione, sfruttando la diversa
densità delle particelle.
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ALCUNI METODI DI SEPARAZIONE DEI MISCUGLI omogenei
Estrazione con solventi: tecnica usata per separare i soluti di
una soluzione; un soluto rimane in soluzione nel solvente iniziale,
l’altro passa in soluzione nel solvente aggiunto.
Distillazione: tecnica usata per recuperare il solvente (liquido) e
il soluto (liquido o solido) di una soluzione
sottoposta a riscaldamento.
Cromatografia su carta: tecnica usata per ottenere piccole
quantità di soluti colorati presenti in una soluzione. Si sfrutta il
diverso peso molecolare dei soluti e la loro diversa solubilità in un
solvente (eluente) in cui si immerge la striscia di carta.
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Sostanze pure: elementi e composti
Le sostanze pure, a differenza dei miscugli,
sono formate da un solo componente
ed hanno quindi composizione costante
rappresentabile con una formula chimica.
Hanno, inoltre, proprietà fisiche e chimiche costanti e
caratteristiche che vengono sfruttate per identificare la
sostanza stessa.
Le sostanze pure vengono classificate in:
• ELEMENTI: sostanze che NON possono essere scisse
tramite metodi chimici in sostanze più semplici
• COMPOSTI: sostanze che possono essere scisse tramite
metodi chimici in sostanze più semplici ovvero in elementi
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Elementi
sostanze che non possono essere scisse in sostanze più
semplici
Un elemento chimico è formato da atomi tutti uguali
tra loro (con lo stesso numero di protoni,
cioè con lo stesso numero atomico).
Ogni elemento è rappresentato con un simbolo
chimico:
• il simbolo chimico di un elemento è costituito
dalla lettera iniziale del nome latino
dell’elemento scritta in stampatello
maiuscolo.
• Gli elementi sono 118 di cui 94 naturali, gli
altri artificiali e sono tutti riportati nella tavola
periodica degli elementi
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Caratteristiche del Sistema periodico
Il Sistema periodico è caratterizzato da righe
orizzontali, i periodi, e da colonne verticali, i gruppi.
Ogni periodo è contrassegnato da un numero arabo (da 1
a 7), che coincide con il numero dei gusci o livelli presenti
nell’atomo.
Ogni gruppo è
contrassegnato da un
numero arabo da 1 a 18
oppure da un numero
romano (da I a VIII), che
coincide con il numero di
elettroni presenti nel guscio
esterno.
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Metalli, non-metalli e semimetalli nel
Sistema periodico
Appartengono ai metalli tutti gli elementi situati a sinistra di una
linea diagonale detta “scaletta” : sono tutti solidi tranne il mercurio
(liquido), hanno punti di fusione elevati, sono lucenti, duttili e
malleabili, buoni conduttori di calore ed elettricità.
Appartengono ai non-metalli tutti gli elementi situati a destra
della “scaletta” : sono solidi o gassosi o liquidi (uno solo) tranne il
mercurio, hanno punti di fusione da bassi ad alti,, non sempre sono
lucenti, non sono duttili e malleabili, non sono buoni conduttori di
calore ed elettricità.
Appartengono ai semimetalli 7 elementi, situati ai lati di una linea
diagonale che separa metalli e non metallii, tra il gruppo III e il
gruppo VI. Hanno proprietà intermedie fra i metalli e i non metalli.
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COMPOSTI
Sono sostanze costituite dalla combinazione di due o più
elementi che reagiscono tra loro secondo un rapporto in
massa fisso e costante.
Oppure
Sono sostanze che possono essere decomposte in
sostanze più semplici (elementi) mediante metodi chimici
ovvero reazioni chimiche.
Queste sono dette reazioni di
scissione o di decomposizione
e possono avvenire o a causa del
calore (pirolisi) o dell’elettricità
(elettrolisi).
Per esempio l’acqua può essere decomposta, tramite l’elettrolisi, in ossigeno e
idrogeno. L’acqua è un composto, l’ossigeno e l’idrogeno sono elementi.
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Composti e miscugli a confronto
Mentre è possibile ottenere i componenti di un miscuglio (sostanze) attraverso trasformazioni
fisiche, per ottenere i componenti di un composto (cioè gli elementi) si devono usare solo
metodi chimici cioè reazioni chimiche
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Composti e reazioni chimiche
Così come da un composto è possibile ottenere 2 o più
elementi, mediante reazioni chimiche di scissione o
decomposizione, allo stesso modo da 2 o più elementi
è possibile ottenere un composto
(reazioni di sintesi)
In una reazione chimica si hanno nuove
combinazioni degli atomi tra loro,
con la produzione di nuove sostanze e nuove
particelle.
Le sostanze di partenza sono dette
reagenti.
Le sostanze che si formano sono dette
prodotti.
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L’unione di due o più atomi produce una molecola.
La molecola di un composto è la più piccola parte
che conserva tutte le proprietà chimiche
del composto stesso.
E’ formata da atomi diversi tra loro.
Le molecole dei composti hanno proprietà diverse
da quelle degli atomi degli elementi di cui sono
formate.
In base al numero di atomi
possono essere: biatomiche,
triatomiche, tetraatomiche.
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Composti, molecole e formule chimiche
La formula chimica di un composto indica la sua
composizione qualitativa e quantitativa e utilizza i
simboli chimici degli elementi che lo compongono.
Con le formule chimiche si rappresentano anche le
molecole.
Le formule brute o grezze indicano
quali e quanti atomi sono presenti
nella molecola. Sono formate da:
• i simboli chimici degli elementi presenti;
• gli indici, i numeri interi, scritti come pedice
dopo il simbolo chimico, che indicano il
numero di atomi presenti;
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CLASSIFICAZIONE DEI COMPOSTI
• I composti sono milioni e possono essere
naturali o artificiali (o di sintesi).
• In base al numero di elementi che lo formano,
un composto si classifica in:
BINARIO: formato da 2 elementi combinati tra loro
TERNARIO: formato da 3 elementi combinati tra loro
QUATERNARIO: formato da 4 elementi combinati tra
loro
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