Il documento illustra i concetti fondamentali riguardanti i miscugli e le trasformazioni della materia, descrivendo la distinzione tra sistemi omogenei e eterogenei e le proprietà intensive ed estensive. Viene inoltre fornita una panoramica delle tecniche di separazione fisico-meccaniche per analizzare i componenti dei miscugli, come decantazione, filtrazione e cromatografia. Infine, si esplora il ruolo dei solventi e la solubilità delle sostanze, sottolineando l'importanza dell'acqua come solvente universale.

1. I MISCUGLI1 LE TRASFORMAZIONI FISICHE DELLA MATERIA

2. I MISCUGLI1 Sistema : è la parte di universo oggetto del nostro studio Ambiente : tutto ciò che è esterno al sistema ambiente Chiariamo alcuni concetti Il concetto di sistema è elastico Un corpo materiale oggetto del nostro studio diventa un sistema; UN SISTEMA E’ UNA PORZIONE DELIMITATA DI MATERIA. sistema

3. I MISCUGLI1 OMOGENEO SE COSTITUITO DA 1 SOLA FASE ETEROGENEO SE COSTITUITO DA 2 O PIU’ FASI UN SISTEMA PUO’ ESSERE …….. PURO SE FORMATO DA UNA SINGOLA SOSTANZA: SOSTANZA PURA UN MISCUGLIO SE FORMATO DA 2 O PIU’ SOSTANZE UN SISTEMA PUO’ ESSERE ……

4. I MISCUGLI1 Fase : parte di un sistema fisicamente distinguibile ad occhio nudo o al microscopio. Le fasi sono indipendenti dalla composizione chimica Un sistema omogeneo è formato da una sola fase ( sistema monofasico ); un sistema eterogeneo è formato da due o più fasi ( sistema polifasico ). QUINDI…LA FASE E’ UNA PORZIONE DI MATERIA FISICAMENTE DISTINGUIBILE E DELIMITATA CON PROPRIETA’ INTENSIVE UNIFORMI.

5. I MISCUGLI1 Grandezze e proprietà Grandezza: qualsiasi cosa possa essere misurata Definizione astratta, che non fa riferimento ad alcun oggetto in particolare ( lunghezza, peso, volume ecc.) Quando le grandezze vengono riferite ad oggetti materiali, divengono proprietà degli oggetti medesimi ( la lunghezza, il peso, il volume del banco)

6. I MISCUGLI1 Proprietà estensive : variano con le dimensioni e/o la quantità dell’oggetto cui si riferiscono (ad es. massa, volume, peso ecc.) Proprietà intensive : non dipendono dalle dimensioni e/o la quantità dell’oggetto cui si riferiscono (ad es. densità, temperatura di ebollizione ecc.)

7. I MISCUGLI1 I componenti della roccia si riconoscono in base al diverso colore. La roccia è dunque eterogenea corpi di aspetto eterogeneo I componenti della pesca (buccia, polpa e nocciolo) si riconoscono in base a colore, sapore e consistenza. La pesca è quindi eterogenea

8. I MISCUGLI1 Nei liquidi in figura non si distinguono componenti: i liquidi sono quindi omogenei corpi di aspetto omogeneo Nei corpi in figura non si distinguono componenti: i corpi sono quindi omogenei

9. I MISCUGLI1 QUINDI....... SISTEMA OMOGENEO, SOSTANZA PURA SISTEMA OMOGENEO, MISCUGLIO SISTEMA ETEROGENEO, MISCUGLIO acqua distillata

10. I MISCUGLI1 Sistemi omogenei Ad occhio nudo o al microscopio non si rileva la presenza di componenti. Un sistema omogeneo ha le stesse caratteristiche in ogni sua parte. Alle volte però le apparenze ingannano

11. I MISCUGLI1 Le miscele omogenee sono dette anche soluzioni Un sistema omogeneo formato da più componenti (che può essere separato in più componenti) si definisce miscela omogenea In una soluzione si distinguono sempre due componenti: il solvente (colui che scioglie), che è sempre unico, ed il soluto (colui che è sciolto), che può essere anche più di uno. Esistono infiniti tipi di soluzioni, in ognuno dei tre stati fisici della materia. Le soluzioni sono comunque fisicamente omogenee in quanto presentano le stesse proprietà intensive in qualsiasi parte.

12. I MISCUGLI1 SISTEMA ETEROGENEO, SOSTANZA PURA, se acqua distillata, MISCUGLIO, se acqua di rubinetto. SISTEMA ETEROGENEO, MISCUGLIO SISTEMA ETEROGENEO, MISCUGLIO E....QUESTI....COSA SONO?

13. I MISCUGLI1 I MISCUGLI ETEROGENEI, QUINDI, POSSONO PRESENTARE ASPETTI DIVERSI AL VARIARE DELLO STATO DI AGGREGAZIONE DELLE FASI COSTITUENTI…. SCHIUMA: MISCUGLIO ETEROGENEO CON GAS DISPERSO NELLA FASE LIQUIDA EMULSIONE: MISCUGLIO ETEROGENEO OTTENUTO AGITANDO 2 O PIU’ LIQUIDI IMMISCIBILI NEBBIA: MISCUGLIO ETEROGENEO ACQUA-ARIA FUMO: MISCUGLIO ETEROGENEO SOLIDO-GAS

14. I MISCUGLI1 Materiali con caratteristiche intermedie tra i miscugli omogenei ed eterogenei. Cioè sono sospensioni di grandi particelle, con diametro compreso tra 20 000 e 100 000 nm, in un solvente; l’insieme delle particelle costituisce la fase dispersa, il solvente è invece la fase disperdente Sono riconoscibili dalle soluzioni sfruttando l’EFFETTO TYNDALL: Quando un raggio di luce attraversa una soluzione non dà effetti visibili perché le particelle di soluto sono troppo piccole per deviare il raggio; in una dispersione colloidale, invece, il raggio viene deviato dalle particelle della fase dispersa e compare perciò una luminosità diffusa e.....i colloidi cosa sono?

15. I MISCUGLI1 Sistemi eterogenei Per analizzarne i componenti debbo separarli, sfruttando le diversità che ognuno di essi presenta riguardo ad una o più proprietà. Per separare i vari componenti di una miscela eterogenea si utilizzano tecniche di separazione (o di analisi) di tipo fisico – meccanico La presenza di più componenti può essere verificata ad occhi nudo o al microscopio

16. I MISCUGLI1 Decantazione : viene utilizzata per separare componenti con diversa densità (la proprietà utilizzata è quindi la densità)

17. I MISCUGLI1 Densità : rapporto tra il peso ed il volume di un corpo; si misura in g/cm 3 ; kg/dm 3 ; ton/m 3 materiale Densità Kg/dm 3 materiale Densità Kg/dm 3 Alcol etilico 0,8 Legno quercia 0,7 Acqua (4°C) 1 Granito 2,7 alluminio 2,6 Marmo 2,7 rame 8,9 Sabbia 1,6 Oro 19,3 Aria 0,00125 Ferro 7,8 Corpo umano 0,99/1,07 Piombo 11,4 Olio vegetale 0,93 Mercurio 13,6 mele 0,64 ghiaccio 0,9 burro 0,87

18. I MISCUGLI1 Filtrazione : viene utilizzata per separare componenti di dimensioni differenti (la proprietà utilizzata è la dimensione), attraverso l’impiego di un filtro o di un setaccio (in questo caso si parla di setacciatura)

19. I MISCUGLI1 Centrifugazione : è una tecnica simile tanto alla decantazione, quanto alla filtrazione, perché separa componenti sia in base alla densità, che alle dimensioni. La separazione avviene però più velocemente, perché la forza centrifuga è maggiore di quella di gravità

20. I MISCUGLI1 Separazione magnetica : si basa sulla proprietà, posseduta solo dal ferro e dal nichel, di essere attratti dalla calamità (proprietà magnetiche)

21. I MISCUGLI1 Estrazione con solvente : la tecnica si basa sul fatto che alcune sostanze si sciolgono in determinati solventi più facilmente di altre. (la proprietà utilizzata è la solubilità, cioè la capacità di sciogliersi in un solvente). La preparazione di tè e caffè è legata alla capacità dell’acqua di estrarre selettivamente dal miscuglio alcuni componenti quali caffeina e teina.

22. I MISCUGLI1 CROMATOGRAFIA Il solvente, detto fase mobile, trasporta i componenti del miscuglio attraverso un materiale (carta, silice e allumina), detto fase fissa, a cui essi aderiscono in modo diverso, a seconda della loro natura. Il solvente si muove attraverso la fase fissa per azione capillare e trascina con sé più facilmente i componenti che aderiscono meno alla fase fissa; le sostanze del miscuglio si muovono a velocità diversa e perciò si separano

23. I MISCUGLI1 Sistemi omogenei Ad occhio nudo o al microscopio non si rileva la presenza di componenti. Un sistema omogeneo ha le stesse caratteristiche in ogni sua parte. Dopo che abbiamo sottoposto le miscele eterogenee alle tecniche di separazione fisico – meccaniche abbiamo ottenuto corpi di aspetto omogeneo

24. I MISCUGLI1 Le miscele omogenee sono dette soluzioni Un sistema omogeneo formato da più componenti (che può essere separato in più componenti) si definisce miscela omogenea In una soluzione si distinguono sempre due componenti: il solvente (colui che scioglie), che è sempre unico, ed il soluto (colui che è sciolto), che può essere anche più di uno. Esistono infiniti tipi di soluzioni, in ognuno dei tre stati fisici della materia

25. I MISCUGLI1 Sistemi omogenei Ad occhio nudo o al microscopio non si rileva la presenza di componenti. Un sistema omogeneo ha le stesse caratteristiche in ogni sua parte. Dopo che abbiamo sottoposto le miscele eterogenee alle tecniche di separazione fisico – meccaniche abbiamo ottenuto corpi di aspetto omogeneo

26. I MISCUGLI1 Le miscele omogenee sono dette soluzioni Un sistema omogeneo formato da più componenti (che può essere separato in più componenti) si definisce miscela omogenea In una soluzione si distinguono sempre due componenti: il solvente (colui che scioglie), che è sempre unico, ed il soluto (colui che è sciolto), che può essere anche più di uno. Esistono infiniti tipi di soluzioni, in ognuno dei tre stati fisici della materia

27. I MISCUGLI1 Esistono inoltre diversi tipi di solventi (non tutto si scioglie in tutto) Il solvente più importante e più diffuso è l’acqua Gli esseri viventi sono costituiti per oltre il 50% da acqua; tutti i liquidi biologici sono soluzioni acquose. gas gas aria gas liquido acqua gassata liquido liquido bevande alcoliche solido liquido acqua salata solido solido leghe metalliche Acciaio: lega di ferro, contenente l’1% di C ( ne aumenta la durezza) ed almeno il 18% di cromo (per renderlo inossidabile). Oro da oreficeria: lega contenente oro, argento (aumenta la resistenza all’usura) e rame (lo rende più scuro aumentandone la durezza) soluto solvente esempio

28. I MISCUGLI1 Cosa caratterizza una soluzione? Il tipo di solvente Il/i tipo/i di soluto La concentrazione una grandezza che stabilisce quanto soluto è stato sciolto in una data quantità di solvente birra vino grappa concentrazione crescente diluizione crescente Soluzione concentrata La quantità di soluto è alta in rapporto alla quantità di solvente Soluzione diluita La quantità di soluto è bassa in rapporto alla quantità di solvente

29. I MISCUGLI1 Percentuale peso su peso % p/p Grammi di soluto per 100 grammi di soluzione Modi per indicare la concentrazione Parti per milione ppm Milligrammi di soluto per litro di soluzione Utilizzata per concentrazioni molto basse Ad esempio inquinanti dell’aria o dell’acqua

30. I MISCUGLI1 Percentuale volume su volume % v/v millilitri di soluto per 100 millilitri di soluzione Gradazione alcolica Concentrazione peso su volume p/v Peso di soluto per volume di soluzione

31. I MISCUGLI1

32. I MISCUGLI1 Esiste un limite alla quantità di soluto che si può sciogliere in una data quantità di solvente Soluzione satura : il soluto non si scioglie e forma una fase separata dal solvente Solubilità di un dato soluto in un dato solvente: quantità massima del primo che può essere sciolta nel secondo .

33. I MISCUGLI1 La solubilità corrisponde alla concentrazione della soluzione satura Si esprime in grammi (per soluti solidi e liquidi) o in litri (per soluti gassosi) di sostanza disciolta in 100 grammi di solvente o di soluzione Ad esempio, la solubilità del sale da cucina (cloruro di sodio) in acqua è di 358,8 g/L Proviamo adesso ad immaginare come possiamo separare tra loro i componenti di una soluzione.

34. I MISCUGLI1 Per separare i componenti di una soluzione dobbiamo utilizzare tecniche basate sui passaggi di stato . E’ quindi necessario parlare degli stati fisici della materia , dei passaggi di stato e della temperatura , la grandezza fisica che più influisce sullo stato fisico dei corpi materiali Cosa succede sottoponendo una soluzione alle tecniche di separazione utilizzate per le miscele eterogenee?

35. I MISCUGLI1 Un concetto noto a tutti, ma difficile da definire Temperatura : La temperatura è una grandezza fisica che si misura in gradi centigradi e che appartiene al Sistema Internazionale In che modo possiamo misurarla operativamente ? I nostri sensi possono aiutarci?

36. I MISCUGLI1 Oggetti a contatto raggiungono l’ equilibrio termico Toccando oggetti diversi percepiamo però sensazione termiche differenti Per misurare realmente la temperatura si utilizza il termometro Termometro a liquido : all’aumentare della temperatura il liquido si dilata e sale nel tubicino

37. I MISCUGLI1 Lo strumento deve essere tarato Scala centigrada o Celsius 0°C ghiaccio fondente 100°C acqua bollente

38. I MISCUGLI1 GLI STATI FISICI DELLA MATERIA Solido Particelle legate strettamente e rigidamente tra loro I solidi hanno forma propria e volume proprio Liquido Le particelle, ancora legate tra loro, possono scorrere le une sulle altre, rimanendo a contatto I liquidi hanno volume proprio, ma assumono la forma del recipiente Gas Le particelle non hanno tra loro alcun legame I gas non hanno ne’ forma ne’ volume propri (sono comprimibili)

39. I MISCUGLI1 GLI STATI FISICI DELLA MATERIA Solido Liquido Gas

40. I MISCUGLI1 SOLIDO LIQUIDO GASSOSO sublimazione fusione Evaporazione/ebollizione Sublimazione o brinamento solidificazione Condensazione o liquefazione AERIFORME

41. I MISCUGLI1 Ma……che differenza c’è fra condensazione e liquefazione? CONDENSAZIONE: passaggio dallo stato di vapore a quello liquido LIQUEFAZIONE: passaggio dallo stato gassoso a quello liquido AERIFORME GAS VAPORE OGNI SOSTANZA AERIFORME HA UNA TEMPERATURA, TEMPERATURA CRITICA, AL DI SOPRA DELLA QUALE E’ IMPOSSIBILE FARLA DIVENTARE LIQUIDA , ANCHE SE SI ESERCITANO PRESSIONI ELEVATISSIME Quando una sostanza aeriforme è al di sopra della sua temperatura critica è definita gas; se è al di sotto è detta vapore. L’ossigeno ha un T critica di -119°C; a T ambiente l’ossigeno è un gas e rimane tale anche se è compresso; per farlo liquefare bisogna raffreddarlo sotto i -119 °C. L’acqua, invece, ha una T critica di 374°C, questo significa che……..