Fondamenti di Chimica e Fisica: Concetti Chiave di Materia, Stati e Trasformazioni Energetiche

Materia e Proprietà Fondamentali

Tutto ciò che vediamo e tocchiamo è materia. Altre entità che non possiamo vedere, come l'aria, sono anch'esse materia.

La materia occupa una certa porzione di spazio che chiamiamo volume. Nel caso dell'aria, questo non è immediatamente evidente, ma l'esperienza successiva ci aiuterà a dimostrarlo.

Massa

La massa rappresenta il rapporto di inerzia di un corpo, ovvero la resistenza del corpo contro i cambiamenti nel suo stato di moto o di quiete.

Peso

Il peso è la misura della forza gravitazionale che agisce su un oggetto.

Viscosità

La viscosità è la proprietà di un fluido che tende ad opporsi al suo scorrimento (flusso) quando viene applicata una forza. I fluidi ad alta viscosità hanno una certa resistenza al flusso, mentre i fluidi a bassa viscosità scorrono facilmente.

Miscibilità

La miscibilità è la capacità di una sostanza di dissolversi in un'altra. Si tratta di un dato qualitativo. Le coppie di sostanze si definiscono "miscibili" o "immiscibili".

Stati della Materia

La materia si presenta in diversi stati fisici, caratterizzati dalla disposizione e dalle forze di attrazione tra le particelle.

Stato Solido

I solidi hanno forma e volume costanti. Questo perché le particelle che li compongono sono tenute insieme da forze di attrazione così grandi da mantenere posizioni quasi fisse.

Stato Liquido

I liquidi, come i solidi, hanno un volume costante. Nei liquidi, le particelle sono tenute insieme da forze attrattive minori rispetto ai solidi; per questo motivo, le particelle in un liquido possono muoversi liberamente. Il numero di particelle per unità di volume è molto alto, per cui le collisioni e l'attrito tra di loro sono molto frequenti.

Stato Gassoso

I gas, come i liquidi, non hanno forma fissa, ma, a differenza di essi, il loro volume non è fisso. Sono anche fluidi, come i liquidi. Nei gas, le forze che tengono unite le particelle sono molto piccole. In un gas, il numero di particelle per unità di volume è anche molto piccolo.

Classificazione delle Sostanze

Sostanza Pura

Una sostanza pura non può essere separata in altre sostanze con alcun mezzo meccanico.

Elemento

Un elemento è una sostanza che, con qualsiasi procedimento, sia fisico o chimico, non può essere separata o suddivisa in sostanze più semplici.

Composto

Un composto è una sostanza formata dall'unione di due o più elementi della tavola periodica, in un rapporto fisso. Una caratteristica fondamentale è che possiede una formula chimica.

Miscele

Una miscela è formata dall'unione di sostanze in quantità variabili che non sono chimicamente combinate.

Miscela Eterogenea

Sono quelle i cui componenti si possono distinguere ad occhio nudo, permettendo di apprezzare più di una fase fisica.

Miscela Omogenea (Soluzione)

Sono quelle i cui componenti non sono individuabili ad occhio nudo, vale a dire, si osserva una singola fase fisica.

Soluzione

La soluzione è il risultato di una miscela di due o più sostanze pure differenti la cui unione non produce una reazione chimica, ma solo un cambiamento fisico. Una sostanza (il soluto) è disciolta in un'altra (il solvente) per formare una sola fase. I componenti possono essere separati utilizzando mezzi fisici.

Concetti di Energia e Trasformazioni

Energia

L'energia è una proprietà associata agli oggetti e alle sostanze e si riflette nei cambiamenti che avvengono in natura.

Energia Potenziale

L'energia potenziale è una grandezza scalare associata a un campo di forza (o, come in un campo di stress, a un tensore elastico).

Energia Cinetica

L'energia cinetica è l'energia che si manifesta nel fenomeno del movimento.

Processi Termodinamici

• Esotermico: Si applica a un procedimento chimico o fisico che si verifica con rilascio di energia (calore). La combustione è una reazione esotermica in cui si manifestano calore e luce.
• Endotermico: Si applica a un procedimento chimico o fisico che richiede l'immissione di energia sotto forma di calore per avvenire.
• Esergonico (Exergonic): Un processo esergonico è uno che rilascia energia.
• Endergonico (Ergoniche): Sono quei processi chimici che richiedono l'apporto di energia per essere realizzabili.