Cap.2 La Materia e sui stati di aggregazione 2.1 Caratteristiche della materia La materia ha due proprietà fondamentali: ha una massa espressa in chilogrammi; possiede un volume misurato in metri cubi. 2.2 Definizione di materia Da questo possiamo concludere che: definiamo materia tutto ciò che ha una massa ed occupa un volume. Fig. 2 2.3 Proprietà generali della materia La materia ha tre proprietà fondamentali: estensione, impenetrabilità e divisibilità. 2.3.1 Estensione La materia occupa uno spazio 2.3.2 Impenetrabilità Un medesimo spazio non può essere occupato da due corpi materiali. 2.3.3 Divisibilità Fig. 2 La materia può essere suddivisa in particelle più piccole fino ad avere una sola particella. 2.4 Materiali omogenei ed eterogenei Un materiale si dice omogeneo se i suoi componenti sono cosi piccoli da non poter essere visti ad occhio nudo (caffè zuccherato, latte, leghe metalliche Fig.1) Un materiale di dice eterogeneo quando i suoi componenti possono essere visti Fig.3 ad occhio nudo (acqua ed olio, ghiaia Fig. 2) 2.5 Gli stati fisici della materia La materia può presentarsi in tre stati diversi: lo stato solido che si caratterizza per avere una forma e un volume proprio; lo stato liquido che ha un volume proprio ma assume la forma del recipiente che lo contiene; lo stato gassoso non ha forma e volume proprio e riempie il recipiente che lo contiene (Fig. 3) 2.6 Unità di misura della massa Si definisce massa la quantità di materia posseduta da un corpo; la sua unità di misura è il kilogrammo-massa. Si definisce chilogrammo massa e si indica con Kgm la massa di un campione di platino iridio conservato al museo dei pesi e misure di Parigi (Fig. 4). Per misurare la massa si usa una bilancia a due piatti. Fig. 4 2.7 Il peso di un corpo Il peso o forza peso di un corpo è la forza con cui la sua massa viene attratta dalla Terra. L'unità di misura del peso è il Kgp ; nel 1kgp = 9,8N Per misurare la forza si usa il dinamometro (fig. 5) Poiché la gravità di ogni pianeta è diversa e diversa nello stesso pianeta a varie altezze il peso dipende dal luogo in cui avviene la misurazione mentre la massa è sempre la stessa (Fig. 6 e 7) Fig. 5 (fig. 6 e 7) 2.8 Densità e peso specifico La formula 1 ci dice che la densità d di una sostanza è data dal rapporto (divisione) fra la sua massa M e il suo volume v. La formula 2 ci dice che il peso specifico ps di una sostanza è dato dal rapporto (divisione) fra la sua peso P e il suo volume v. A parità di volume corpi diversi hanno masse diverse; si dice che il corpo che (a parità di volume) ha massa maggiore ha densità maggiore. Definiamo densità di un corpo la massa che esso possiede per unità di volume. Fig. 8 (blu cloro rosso sodio) Definiamo peso specifico il peso che il corpo possiede per unità di volume 2.8 La teoria atomica della materia La diversità della varie sostanze è dovuta alla diversità della composizione chimica della materia spiegata dalla teoria atomica. Prendiamo in considerazione un cristallo di sale, comunque spezziamo del sale otteniamo sempre granellini che hanno le proprietà del sale (fig. 8). Questo non va avanti Fig. 9 Sodio e Cloro . A questa coppia diamo il nome di composto; si definisce composto chimico una sostanza formata da due o più atomi diversi. La separazione di NaCl da origina a particelle di Na e particelle di Cl a cui diamo il nome di atomi ma che non hanno più le proprietà del sale (fig. 9) Perciò il composto è la più piccola particella che mantiene inalterate le caratteristiche di una sostanza. Questo ragionamento porta a concludere che tutta la materia risulta costituita da atomi (fig. 10). In natura esistono 92 tipi di atomi diversi che prendono il nome di elementi chimici; questi atomi legandosi fra loro danno origine a tutta la materia che ci Fig. 10 circonda. La teoria atomica dice che tutta la materia è fatta di particelle chimicamente indivisibili dette atomi. 2.9 Gli stati di aggregazione della materia Si indica come stato di aggregazione della materia il modo di associarsi e d’interagire delle molecole costituenti un corpo o una sostanza, che Fig. 11 determina parte delle proprietà macroscopiche del corpo stesso. Gli stati di aggregazione della materia sono 3: solido, liquido e gassoso 2.9.1 Lo stato solido Lo stato solido ha le seguenti caratteristiche: ha una forma propria; occupa uno spazio ben preciso (ha un volume proprio) ed è incomprimibile (fig. 11) 2.9.2 Lo stato liquido Lo stato solido ha le seguenti caratteristiche: ha un volume proprio e quindi è pressoché incomprimibile; non ha una forma propria ma acquista la forma del recipiente che lo contiene. 2.9.3 Lo stato gassoso Lo stato gasso ha le seguenti caratteristiche: non ha un volume proprio; non ha una forma propria. Una sostanza allo stato aeriforme è caratterizzata da una estrema fluidità, da una praticamente illimitata capacità di espansione e da una grande comprimibilità, tale da assumere la forma e il volume del recipiente che la contiene 2.10 Caratterizzazione dei 3 stati Tutte le sostanze sono costituita da molecole che hanno le seguenti due caratteristiche: 1 Hanno un’agitazione termica cioè si muovono a causa delle temperatura che posseggono. 2 Hanno delle forze di attrazione fra di loro dette forze si coesione molecolare L ’ ad avvicinale perciò a seconda di quali forze prevalgono avremo i differenti stati della materia 2.10.1 Le molecole nello stato solido f z c v ’ g z c g p c ’ (caratteristico dei minerali); questo rende il materiale compatto e di una forma ben precisa (fig. 11) 2.10.2 Le molecole nello stato liquido q f z c ’ g z c Fig. 11 grado di contrastare queste forze anche se non sono in grado si separare le c ’ ; questo fa si che le molecole si possono spostare ’ 2.10.3. Le molecole nello stato gassoso Nello stato gassoso le forze di coesione sono debolissime perciò anche una leggera agitazione termica è in grado si separare le molecole fra loro; ciò rende i gas privi di un volume proprio (fig. 12) 2.11 Elasticità e plasticità della materia L'elasticità è la proprietà di un materiale di deformarsi sotto l'azione di una forza esterna e poi di riacquistare la sua forma originale quando questa viene Fig. 12 meno. (es. molla, elastico). La plasticità è la proprietà di un materiale solido di deformarsi plasticamente, cioè di subire deformazioni di notevole ampiezza che permangono al cessare della forza che le ha prodotte (es. plastilina, creta). 2.12 Materia densa fluida e viscosa Un materiale si dice denso quando le sue particelle rimangono unite una ’ . Un materiale si dice fluido se scorre molto facilmente. Un materiale si dice viscoso de offre un resistenza allo scorrimento per la resistenza che offrono le particelle di cui è composto al movimento.