La materia: costituzione e proprietà

Per materia si intende un corpo dotato di massa e di volume. Essa è formata da sostanze pure (elementi e composti) e da miscele. Una porzione di materia è detta sistema.
La massa è comunemente definita come la quantità di materia che costituisce il corpo, ma più scientificamente è la misura dell’inerzia di un corpo.
Il peso di un corpo è la forza con cui il corpo è attratto dalla Terra per la forza di gravità; si misura in Newton (N).
La massa è costante in ogni luogo, mentre il peso varia al variare della posizione del corpo, in quanto varia l’accelerazione di gravità (g).
Le proprietà fisiche della materia sono quelle misurabili senza far variare la natura o la composizione della materia e si dividono in:
- Estensive: dipendono dalle dimensioni del campione es. massa e volume;
- Intensive: non dipendono dalle dimensioni es. densità.

Stati di aggregazione della materia.
Detti anche stati fisici:
- Gassoso: le particelle sono in continuo movimento e occupano in modo omogeneo tutto il volume a disposizione. Non ha né volume né forma propri;
- Liquido: tra le particelle esistono forze di coesione. Ha volume proprio, ma non forma propria;
- Solido: le forze di attrazione e coesione sono intense. Ha volume e forma propri.
Passaggi di stato:
- Solido->liquido:fusione
- Liquido->solido: solidificazione
- Solido->vapore: sublimazione
- Vapore->solido: brinamento
- Vapore->liquido: condensazione
- Liquido->vapore: ebollizione

Sostanze pure.
Elementi: gli elementi non possono essere scomposti in sostanze più semplici e sono costituiti da atomi della stessa specie. Si dividono in metalli (malleabili, duttili, lucenti, buoni conduttori), non metalli (isolanti termici ed elettrici), semimetalli e gas nobili (chiamati così per la loro particolare stabilità che li rende poco reattivi).
L’atomo è la più piccola particella caratteristica di un elemento, cioè la più piccola particella di un elemento che conserva caratteri strutturali sufficienti per identificarlo. Esso è anche la più piccola parte di un elemento con cui esso può entrare a far parte di un composto.
NB: gli atomi di uno stesso elemento non sono tutti uguali poiché possono differire per la massa.
L’atomo di un elemento non conserva le proprietà chimiche e fisiche dell’elemento e non è mai capace di esistere libero. La più piccola parte di un elemento capace di esistenza fisica indipendente è la molecola (formata da 2 o più atomi): essa è la più piccola parte dell’elemento che conserva le proprietà chimiche e fisiche che identificano l’elemento.

Composti: sono formati da due o più elementi legati in rapporto fisso e costante di atomi. Sono scomponibili negli elementi per mezzo di processi chimici.
Esistono 2 tipi di composti:
- Molecolari: la formula rappresenta anche la molecola del composto. La più piccola parte capace di esistenza fisica indipendente è la molecola;
- Ionici: la formula è solo una formula empirica, o formula minima, che mostra la natura degli ioni. Si hanno cristalli formati da più coppie ioniche o gruppi di ioni. Uno ione è un atomo che abbia assunto una carica e viene detto catione se è carico positivamente o anione se è carico negativamente.

Miscele.
Sono costituite da due o più sostanze pure mescolate.
Soluzioni: sono miscele omogenee di due o più specie chimiche le cui proporzioni possono variare con continuità entro un campo definito di valori. Il solvente è il componente presente in quantità maggiore, il soluto è il componente presente in minore quantità.
Una soluzione si dice satura se si è ottenuta la concentrazione massima; essa è satura alla temperatura T alla quale si trova: variando la temperatura varia anche la solubilità.
I componenti di una soluzione possono essere separati mediante cambiamenti di stato.

Miscugli: (o miscele eterogenee) sono porzioni di materia non omogenea formate da 2 o più individui chimici presenti in rapporti variabili a piacere. Sono separabili nei componenti con operazioni meccaniche (filtrazione, setacciatura, decantazione ecc.)
Possono essere dispersioni colloidali o sospensioni:
- Fumi: solido in gas;
- Nebbie: liquidi in gas;
- Emulsioni: liquidi in liquidi;
- Spugne: gas in solidi;
- Schiume: gas in liquidi.
I componenti delle dispersioni possono essere separati mediante metodi meccanici.
Le dispersioni colloidali non possono diffondersi attraverso le membrane dializzanti; inoltre danno luogo al moto browniano, per cui le particelle sono animate da un movimento rapido e continuo. Presentano anche l’effetto Tyndall, cioè quando sono attraversate da un fascio di luce, questo viene diffuso formando un cono.
Le sospensioni sono visibili a occhio nudo.

Le fasi.
Una fase è ciascuna delle parti fisicamente omogenee che costituiscono un sistema eterogeneo. Ciascuna fase è delimitata da superfici di contatto.
- Tutti i componenti gassosi formano un’unica fase;
- I componenti allo stato liquido possono formare un’unica fase se miscibili o più fasi se immiscibili;
- I componenti solidi formano più fasi a meno che non formino soluzioni solide.

Le trasformazioni.
- Chimiche: (o reazioni chimiche) sono processi che mutano la natura chimica delle sostanze, poiché implicano la rottura e la formazione di legami tra atomi. Non coinvolgono modifiche del nucleo degli elementi; non comportano variazioni di massa con trasformazione di massa in energia;
- Fisiche: modificano lo stato fisico della sostanza, ma non ne mutano la natura fisica.