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GRANDEZZE DELLA MATERIA

Le 7 grandezze fondamentali

Le grandezze della materia sono grandezze misurabili con uno strumento specifico a seconda di cosa vogliamo misurare.La misura si può definire con un valore numerico e un'unita di misura associata allo strumento usato per misurare. Nel sistema internazionale (SI) sono presenti 7 unita di misura fondamentali e diverse grandezze derivate che dipendono da quelle fondamentali.

ESTENSIVE

INTENSIVE

Una grandezza estensiva dipende dalla quantità di materia presente nel sistema. Ad esempio, il volume o la massa di una sostanza sono grandezze estensive, in quanto variano proporzionalmente alla quantità di materia presente.

Una misura intensiva è una grandezza che non dipende dalla quantità di sostanza presente nel sistema in esame. In altre parole, è una grandezza che rimane costante indipendentemente dalla dimensione o dalla quantità di una determinata sostanza o campione.

Le grandezze inotre sono divise in grandezze intensive e estensive

LA NOTAZIONE SCIENTIFICA

La notzione scientifica è una modalità che consente di esprimere numeri molto grandi o molto piccoli: se il numero è grande l’esponente, che si ricava calcolando di quanti posti si è spostata la virgola, sarà positivo, se invece il numero è piccolo sarà negativo. Questo metodo serve per semplificare la risoluzione dei problemi con più passaggi.

Prefissi delle unità nel SI

Esempio

il numero 300 può essere scritto in notazione scientifica come 3 x 10^2. Qui, la mantissa è 3 e l'esponente è 2. Questo significa che il numero 3 viene moltiplicato per 10 due volte, risultando in 300

Cifre significative.

Le cifre significative sono le cifre che contano in un numero, ovvero quelle che contribuiscono a determinarne il valore. Ad esempio, nel numero 23,45 , ci sono quattro cifre significative e queste cifre sono tutte le cifre certe 23,4 piu la prima cifra incerta 5 Le cifre non significative sono quelle che non contribuiscono a determinare il valore del numero. Ad esempio, nel numero 0.045, le cifre 0 all'inizio sono non significative. nel numero 300, la cifra significativa è una perche gli zeri terminali di un numero intero non si contano.

L'incertezza di una misura.

L'incertezza di una misura è una stima del margine di errore o di imprecisione associato alla stessa. Indica quanto i risultati di una misura possono variare intorno al valore di riferimento o valore medio della misura stessa.

L'incertezza è un parametro importante per valutare la precisione e la attendibilità di una misurazione. l'incertezza puo essere determinata dalla sensibilita dell'oggetto tipo si misurano 5,3 cm con un righello col la sensibilità di 0,1, in questo caso il valore esatto è compreso tra 5,2 e 5,4. ma l'incertezza puo anche essere determinata dalla precisione e le abilita di colui che utilizza lo stumento perche se si guarda lo strumento dalla prospettiva sbagliata la misurazione sarà inesatta.

Concetti di massa, peso e volume e densità, temperatura e calore.

calore

peso

massa

Il peso, invece, si riferisce alla forza di gravità che agisce su un oggetto. È misurato in newton ed è una grandezza vettoriale. Il peso di un oggetto può variare in base alla forza di gravità locale, ad esempio sulla Terra rispetto alla Luna.

Il calore, invece, è l'energia termica che fluisce tra due sistemi a diversa temperatura. È misurato in joule ed è una quantità scalare. Il calore si sposta dalla temperatura più alta a quella più bassa fino a raggiungere un equilibrio termico tra i due sistemi

Il concetto di massa si riferisce alla quantità di materia presente in un oggetto ed è una proprietà intrinseca dell'oggetto stesso. È misurata in chilogrammi ed è una grandezza scalare.

temperatura

densità

volume

La densità rappresenta la quantità di massa contenuta in un determinato volume ed è comunemente misurata in chilogrammi per metro cubo. La densità ci fornisce informazioni sulla compattazione delle particelle all'interno di un materiale: un materiale con alta densità avrà più massa in un dato volume rispetto a uno con bassa densità.

La temperatura è una misura della calore presente in un oggetto o in un sistema. È misurata in gradi Celsius o Kelvin. La temperatura può influenzare le proprietà di un oggetto, come la dilatazione termica o il cambiamento di stato da solido a liquido o gassoso.

Il volume è lo spazio occupato da un oggetto o una sostanza ed è misurato in metri cubi. Può essere determinato direttamente mediante misurazioni geometriche o attraverso altre metodologie come il calcolo della massa e della densità

Sistemi, miscugli e soluzioni. Solubilità e diversi metodi per calcolare la concentrazione di una soluzione.

sistema

un sistema è un campione di materia che viene studiato o analizzatati in modo indipendente rispetto all'ambiente circostante. possono essere di diverso tipo: aperti, chiusi, e isolati. i sistemi aperti sono i sistemi che scambiano sia energia che materia con l'abiente. i sistemi chiusi scambiano solo energia con l'ambiente. i sistemi isolati sono i sistemi che non scambiano nulla con l'ambiente esterno ma sono quasi impossibili da ottenere.

miscuglio

Un miscuglio è una combinazione di due o più sostanze che non reagiscono chimicamente tra di loro e possono essere separate fisicamente. Ad esempio, quando mescoli sabbia e sale, otterrai un miscuglio di due sostanze discrete. Un miscuglio può essere eterogeneo, se le sue componenti sono visibilmente distinte (come una zuppa con pezzi di verdura) o omogeneo, se le componenti sono distribuite uniformemente (come l'acqua salata).

Sistemi, miscugli e soluzioni. Solubilità e diversi metodi per calcolare la concentrazione di una soluzione.

soluzioni

Una soluzione è un tipo speciale di miscuglio in cui una sostanza, chiamata soluto, è disciolta in un'altra sostanza, chiamata solvente. Ad esempio, se aggiungi zucchero all'acqua, otterrai una soluzione di zucchero. In una soluzione, le particelle del soluto sono distribuite uniformemente nel solvente e non si separano fisicamente. Le soluzioni possono essere gassose (come l'aria), liquide (come le bevande o i medicinali) o solide (come le leghe metalliche).

solubilità

La solubilità è la capacità di una sostanza di sciogliersi in un'altra sostanza, formando una soluzione omogenea. La solubilità può variare a seconda delle condizioni di temperatura, pressione e composizione delle sostanze coinvolte. Può essere espressa come la quantità di soluto che può essere dissolta in una determinata quantità di solvente a una data temperatura e pressione.

Sistemi, miscugli e soluzioni. Solubilità e diversi metodi per calcolare la concentrazione di una soluzione.

-la concentrazione di un soluto indica la quantita di soluto contenuta in una determinata quantità di soluzione C= quantità di soluto / quantità soluzione - la concentrazione percentuale in massa sono i g di soluto presenti in 100g di soluzione C= massa soluto/massa soluzione x 100 -la concentrazione percentuale in volume è la quantità in ml di soluto in 100 ml di soluzione C= volume soluto/ volume soluzione x 100 - la concentrazione percentuale massa/volume è i g di soluto in 100ml di soluzione C= massa soluto/ volume soluzione in ml x 100

metodi per calcolare la concentrazione di una soluzione.

Gli stati fisici della materia e il modello particellare che spiega i passaggi di stato.

Gli stati fisici della materia sono tre: solido, liquido e gassoso. Ogni stato è caratterizzato da diverse proprietà fisiche e comportamenti delle particelle che compongono la materia. Nel solido, le particelle (atomie/molecole) sono strettamente impacchettate e si trovano in posizioni fisse. Questa disposizione rigida dà luogo a una forma e un volume definiti. Nel liquido, le particelle sono meno strettamente impacchettate rispetto al solido e possono scorrere l'una accanto all'altra. Il liquido ha una forma che dipende dal contenitore, ma un volume definito. Le particelle hanno una maggiore energia cinetica rispetto al solido e possono muoversi liberamente. Interagiscono ancora tra di loro, ma le forze di interazione sono più deboli rispetto al solido. Nel gassoso, le particelle si trovano in uno stato di grande libertà di movimento. Il gas non ha né una forma né un volume definiti e si espande per riempire tutto lo spazio disponibile. Le particelle hanno una grande energia cinetica e si muovono in modo casuale e caotico

Gli stati fisici della materia e il modello particellare che spiega i passaggi di stato.

Il modello particellare spiega i passaggi di stato attraverso la teoria cinetico-molecolare, che descrive il comportamento delle particelle nel cambiare di stato. Nel passaggio da solido a liquido, l'energia aggiunta può rompere le forze intermolecolari e permettere alle particelle di scorrere l'una accanto all'altra. Questo processo è chiamato fusione o scioglimento. Nel passaggio da liquido a gassoso, l'energia aggiunta può fornire alle particelle sufficiente energia cinetica per superare le forze intermolecolari e rompere la struttura liquida. Le particelle si disperdono e si muovono liberamente nello spazio. Questo processo è chiamato evaporazione o ebollizione. Questi passaggi di stato sono influenzati principalmente dalla temperatura e dalla pressione del sistema. Il modello particellare e la teoria cinetico-molecolare forniscono una spiegazione di come le particelle interagiscono e si comportano durante i cambiamenti di stato.

Il modello per i liquidi: particelle legate da deboli forze attrattive. Differenza tra ebollizione ed evaporazione. Condizioni che influenzano la velocità di evaporazione. L’ebollizione dipende dalla pressione atmosferica e dalla tensione di vapore.

Il modello per i liquidi è basato sull'idea che i liquidi siano composti da particelle (molecole o atomi) che sono legate insieme da deboli forze di attrazione. Quando il liquido è al suo stato normale, ovvero a temperatura ambiente, le particelle sono in movimento casuale, vibrando e muovendosi in diverse direzioni

La differenza principale tra ebollizione ed evaporazione riguarda i meccanismi con cui avvengono e le condizioni in cui si verificano. ebollizione avviene quando la temperatura del liquido raggiunge il suo punto di ebollizione specifico. Durante l'ebollizione, le bolle di vapore si formano all'interno del liquido e si spostano verso l'alto, portando alla liberazione di vapore. L'evaporazione, invece, è il processo graduale di passaggio di un liquido allo stato di vapore senza che la temperatura raggiunga il suo punto di ebollizione. Durante l'evaporazione, le molecole del liquido, a causa dell'energia termica, si separano e si trasformano in vapore senza la formazione di bolle.

Il modello per i liquidi: particelle legate da deboli forze attrattive. Differenza tra ebollizione ed evaporazione. Condizioni che influenzano la velocità di evaporazione. L’ebollizione dipende dalla pressione atmosferica e dalla tensione di vapore.

La velocità di evaporazione di un liquido può essere influenzata da diverse condizioni, tra cui: -Temperatura: l'aumento della temperatura provoca un aumento della velocità di evaporazione -Superficie esposta: una maggiore superficie del liquido esposta all'ambiente favorisce una maggiore velocità di evaporazione. -Umidità relativa: l'umidità relativa dell'aria circostante può influenzare la velocità di evaporazione. - Pressione atmosferica: la pressione atmosferica può influenzare la velocità di evaporazione. A pressioni più basse, come in alta montagna, l'evaporazione avviene più rapidamente a causa della minore pressione che riduce la tensione di superficie. - Ventilazione: una maggiore circolazione dell'aria intorno al liquido favorisce la velocità di evaporazione. -Proprietà del liquido: la velocità di evaporazione può variare in base alle proprietà chimiche e fisiche del liquido.

Il modello per i liquidi: particelle legate da deboli forze attrattive. Differenza tra ebollizione ed evaporazione. Condizioni che influenzano la velocità di evaporazione. L’ebollizione dipende dalla pressione atmosferica e dalla tensione di vapore.

L'ebollizione è il processo mediante il quale un liquido passa allo stato gassoso. Questo avviene quando la pressione di vapore del liquido raggiunge o supera la pressione atmosferica. La pressione atmosferica, a sua volta, dipende da fattori come l'altitudine e le condizioni meteorologiche del luogo in cui ci si trova. La tensione di vapore è una misura della facilità con cui una sostanza evapora o si trasforma in vapore. Dipende da fattori come la temperatura e la forza di interazione tra le molecole del liquido. Maggiore è la tensione di vapore, più facilmente il liquido evapora e raggiunge il punto di ebollizione. Queste due variabili, pressione atmosferica e tensione di vapore, sono fondamentali nella determinazione del punto di ebollizione di una sostanza.

Curve di riscaldamento e di raffreddamento delle sostanze pure e dei miscugli.

Le curve di riscaldamento e di raffreddamento si riferiscono ai grafici che mostrano come la temperatura di una sostanza varia nel tempo durante il processo di riscaldamento o raffreddamento. La curva di riscaldamento mostra come la temperatura di una sostanza aumenta nel tempo quando viene fornito calore ad essa. Inizialmente, la temperatura può essere bassa e quindi aumenta gradualmente man mano che il calore viene trasferito alla sostanza. Durante questo processo, la sostanza può sperimentare cambiamenti di fase, come la fusione o l'ebollizione, in cui la temperatura rimane costante nonostante l'aggiunta di calore. Una volta che la sostanza è completamente riscaldata, la temperatura continua ad aumentare fino a raggiungere il valore desiderato.

D'altra parte, la curva di raffreddamento descrive come la temperatura di una sostanza diminuisce nel tempo quando viene rimossa l'energia termica. Inizialmente, la sostanza può essere ad alta temperatura e la sua temperatura diminuirà gradualmente man mano che l'energia termica viene smaltita. se la sostanza che si sta analizzando è una sostanza pura la curva avràdelle soste termiche costanti e nette a ogni cambio di stato invece se la sostanza è un miscuglio queste soste saranno molto meno evidenti nella curva.

Sostanze pure, elementi e composti.

Le sostanze pure sono costituite da un unico tipo di sostanza e non possono essere separate in componenti diverse. Gli elementi sono sostanze pure che non possono essere decomposte ulteriormente in altre sostanze chimiche più semplici. mentre i composti sono sostanze pure che sono formate da due o più elementi chimici combinati insieme in proporzioni definite. In sintesi, gli elementi sono le sostanze chimiche di base che costituiscono tutto ciò che esiste, i composti sono sostanze formate da combinazioni specifiche di elementi, mentre le sostanze pure possono essere sia elementi che composti, ma in entrambi i casi sono costituite da una sola sostanza.

Atomo e la sua struttura, con le caratteristiche (massa, carica e posizione) delle particelle subatomiche.

L'atomo è la più piccola unità di materia che conserva le proprietà chimiche degli elementi. È costituito da tre particelle subatomiche: protoni, neutroni ed elettroni. 1. Protoni: sono particelle cariche positivamente che si trovano nel nucleo dell'atomo. Hanno una massa di circa 1,67 x 10^-27 kg e una carica di +1. 2. Neutroni: sono particelle senza carica che si trovano anch'essi nel nucleo atomico. Hanno una massa simile a quella dei protoni, circa 1,67 x 10^-27 kg, ma la loro carica è neutra (0). 3. Elettroni: sono particelle cariche negativamente che orbitano attorno al nucleo e costituiscono il guscio elettronico dell'atomo. Hanno una massa molto inferiore rispetto ai protoni e ai neutroni, circa 9,11 x 10^-31 kg, e una carica di -1. La struttura dell'atomo è quindi caratterizzata dal nucleo atomico, che contiene protoni e neutroni, mentre gli elettroni si trovano nell'orbitale esterno, chiamato guscio elettronico. La posizione delle particelle subatomiche è determinata dalla loro interazione elettromagnetica all'interno dell'atomo.

La tavola periodica degli elementi, organizzazione in base al numero atomico. Il numero di massa, concetto di orbitale e strati energetici, in particolare dello strato di valenza.

La tavola periodica degli elementi è un elenco ordinato di tutti gli elementi chimici conosciuti. Gli elementi sono disposti in righe chiamate periodi e in colonne chiamate gruppi. Gli elementi sono sistemati in ordine crescente del loro numero atomico, che rappresenta il numero di protoni nel nucleo di un atomoù La tavola periodica è divisa anche in metalli, non metalli e metalloidi. I metalli si trovano nella parte sinistra e al centro della tavola periodica e tendono ad essere solidi, brillanti e buoni conduttori di elettricità e calore. I non metalli si trovano nella parte superiore destra e tendono ad essere gassosi o solidi fragili e sono cattivi conduttori di elettricità e calore. I metalloidi si trovano al confine tra metalli e non metalli e hanno proprietà intermedie tra i due.

La tavola periodica degli elementi, organizzazione in base al numero atomico. Il numero di massa, concetto di orbitale e strati energetici, in particolare dello strato di valenza.

I blocchi sono divisioni della tavola periodica degli elementi che sono basate sulle orbite degli elettroni negli atomi degli elementi. Ci sono quattro principali blocchi: s, p, d e f. Il blocco s contiene gli elementi con gli elettroni che riempiono le orbite s. Questi elementi si trovano nella parte sinistra della tavola periodica. Il blocco p contiene gli elementi con gli elettroni che riempiono le orbite p. Questi elementi si trovano nella parte destra della tavola periodica. Il blocco d contiene gli elementi con gli elettroni che riempiono le orbite d. Questi elementi si trovano nella parte centrale della tavola periodica. Il blocco f contiene gli elementi con gli elettroni che riempiono le orbite f. Questi elementi sono posti nella parte inferiore della tavola periodica. Ogni blocco ha le sue caratteristiche e proprietà specifiche, che aiutano a comprendere l'andamento e il comportamento degli elementi nella tavola periodica.

strati energetici, lo strato di valenza.

Gli strati energetici nella tavola periodica rappresentano i livelli di energia degli orbitali elettronici degli atomi degli elementi. Gli strati sono indicati dalle lettere K, L, M, N, O, P e Q, in ordine di energia crescente. Ogni strato energetico può contenere un numero limitato di elettroni. Lo strato K, il più vicino al nucleo, può contenere fino a 2 elettroni, mentre gli strati successivi possono contenere rispettivamente fino a 8, 18, 32, 32, 18 e 2 elettroni. Gli elementi nella stessa colonna (gruppo) della tavola periodica hanno lo stesso numero di elettroni nel loro strato esterno, noto come strato di valenza. Questo strato determina le proprietà chimiche degli elementi, compreso il loro comportamento nella formazione di legami elettronici con altri atomi. Lo strato di valenza è l'ultimo strato energetico occupato dagli elettroni in un atomo. Gli elettroni presenti nello strato di valenza sono quelli responsabili principalmente delle proprietà chimiche dell'atomo e della sua reattività. Questi elettroni sono anche quelli coinvolti nelle interazioni chimiche e negli legami che si formano con altri atomi.

ioni e isotopi.

I ioni sono atomi o gruppi di atomi che hanno acquisito o perso uno o più elettroni. Gli ioni positivamente carichi sono chiamati cationi e sono il risultato della perdita di elettroni. Gli ioni negativamente carichi sono chiamati anioni e sono il risultato del guadagno di elettroni.

Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno lo stesso numero atomico (cioè il numero di protoni nel nucleo) ma differiscono per il numero di neutroni nel nucleo. Questo significa che gli isotopi dello stesso elemento hanno lo stesso numero di elettroni e quindi lo stesso comportamento chimico, ma possono avere masse diverse a causa delle diverse combinazioni di neutroni nel nucleo. Ad esempio, l'idrogeno ha tre isotopi: idrogeno-1 (1 protone, 0 neutroni), deuterio (1 protone, 1 neutrone) e trizio (1 protone, 2 neutroni).

Le leggi ponderali ed i modelli atomici nel corso del tempo.

Le leggi ponderali, anche conosciute come leggi di Lavoisier, sono tre principi fondamentali che descrivono le reazioni chimiche e la conservazione della massa: La legge della conservazione della massa, nota anche come la prima legge di Lavoisier afferma che "nella natura, niente si crea, niente si distrugge, tutto si trasforma

La legge delle proporzioni definite (o legge delle proporzioni costanti) postula che una sostanza composta è formata da elementi che sono sempre combinati in una proporzione definita e fissa.

La legge delle proporzioni multiple afferma che diversi composti possono essere formati dalla combinazione degli stessi elementi in diverse proporzioni.

Le leggi ponderali ed i modelli atomici nel corso del tempo.

Le equazioni chimiche come rappresentazione simbolica delle reazioni chimiche e i segni macroscopici delle reazioni chimiche.

Le equazioni chimiche sono una rappresentazione simbolica delle reazioni chimiche. Nell'equazione chimica vengono utilizzati simboli chimici e numeri subscritti per indicare gli elementi chimici e le quantità coinvolti nella reazione. Ad esempio, l'equazione chimica per la reazione di combustione del metano sarebbe: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O. In questa equazione, CH4 rappresenta il metano, O2 rappresenta l'ossigeno e CO2 rappresenta il diossido di carbonio. I numeri subscritti indicano le quantità di ciascuna sostanza coinvolta nella reazione, quindi ci sono 1 molecola di metano, 2 molecole di ossigeno, 1 molecola di diossido di carbonio e 2 molecole di acqua. I segni macroscopici delle reazioni chimiche, invece, sono le variazioni osservabili come cambiamenti di colore, produzione di gas, formazione di precipitati insolubili e variazioni di temperatura.

Differenza tra reazioni chimiche e trasformazioni fisiche.

Le reazioni chimiche e le trasformazioni fisiche sono due processi che possono avvenire tra le sostanze. La principale differenza tra le due è che durante una reazione chimica, le sostanze coinvolte si trasformano in nuove sostanze con proprietà completamente diverse, mentre durante una trasformazione fisica, le sostanze mantengono le loro proprietà originali. Durante una reazione chimica, gli atomi delle sostanze coinvolte si combinano o si separano, formando nuove sostanze con una diversa composizione chimica. D'altra parte, durante una trasformazione fisica, le sostanze coinvolte non subiscono alcuna modifica nella loro composizione chimica. Ciò significa che gli atomi o le molecole delle sostanze rimangono intatti. Durante una trasformazione fisica, le sostanze possono cambiare la loro forma, la loro fase (solida, liquida o gassosa) o la loro dimensione.