MODULO 1 - LA MATERIA E GLI ATOMI UNITA' DIDATTICA 1 - STATI DI
AGGREGAZIONE
LA MATERIA E GLISTATI DI AGGREGAZIONE
La chimica è una scienza che studia le proprietà, la
composizione e le trasformazioni della materia; per questo inizieremo questo
corso proprio con la seguente definizione:
La
materia
è tutto ciò che ci circonda e che è caratterizzato da una massa e
da un volume.
La massa, indicata con m è una proprietà
fondamentale di un corpo e misura la quantità di materia che lo costituisce.
La sua unità di misura nel Sistema Internazionale (S.I.) che dal 1971 ha
stabilito le unità di misura di sette grandezze fondamentali, è il
chilogrammo (Kg). La massa di un corpo non varia al variare delle condizioni
(la massa del nostro corpo è uguale sulla Terra e sulla Luna) mentre il peso
(cioè la forza con la quale una massa è attirata verso il centro della
Terra) varia a seconda delle condizioni (per es. con l'altitudine). Quando
si misura la massa di un corpo si misura la quantità di materia che lo
costituisce.
Il volume, indicato con v, è la porzione di
spazio occupata da un corpo e varia con la temperatura e la pressione
(soprattutto nel caso dei gas). Nel S.I. l'unità di misura del volume è il
metro cubo (m3).
Molto spesso in chimica si utilizzano unità di misura più piccole e quindi
più adeguate alle quantità da misurare quali il litro (l) = dm3
o il millilitro (ml) = cm3.
E' necessario definire ora il rapporto tra queste due
grandezze perchè ci sarà utile a proposito dei differenti stati di
aggregazione della materia. Il rapporto tra massa e volume è definito
densità.
Un corpo con elevata densità è un corpo che è
costituito da un'elevata massa presente in un piccolo volume. Un corpo a
bassa densità presenta al contrario una piccola massa in un grande volume;
presenta cioè una maggior quantità di vuoto.
Proviamo a calcolare la densità del corpo A che
presenta massa pari a 45 g e volume pari a 60 ml. La sua densità sarà data
dal rapporto 45 / 60 = 0,75 g / ml.
QUESITO: Un
corpo chiamato B che presenta massa pari a 45 g e volume pari a 90 ml ha
densità pari a .... La stessa massa (45 g) distribuita in un volume maggire (90
ml) genera un corpo, B, con densità minore del corpo A.
Un'altra definizione utile è quella di sistema.
La porzione
di materia che di volta in volta lo scienziato ha sotto osservazione
viene definita sistema, mentre tutto il resto viene definito
ambiente.
E' possibile fare una prima classificazione della
materia che ci circonda in base allo stato in aggregazione in cui la
possiamo osservare; gli stati di aggregazione a noi tutti noti sono i
seguenti: stato solido, statoliquido e stato
aeriforme. Come dice la parola stessa "aggregazione", la differenza tra
solidi, liquidi e aeriformi dipende dal modo in cui le particelle che
costituiscono i corpi sono aggregate, cioè unite. Possiamo infatti
immaginare che la materia sia costituita a livello microscopico (ad
un livello di cui non possiamo avere esperienza diretta) da generiche
particelle (molecole, atomi, ioni, questo lo potrete capire proseguendo
lo studio) tenute insieme da forze di attrazione dette forze di
coesione. In base all'intensità di queste forze le particelle possono
trovarsi più o meno vicine tra di loro dando quindi origine, a livello
macroscopico (cioè ad un livello di cui possiamo avere esperienza
diretta), ai differenti stati di aggregazione. La materia ha quindi una
natura discontinua, in quanto è costituita da piccole porzione di
materia alternate a spazi vuoti.