Risultati di Apprendimento
- Identificare le proprietà e le modifiche in materia come fisica o chimica
- Identificare le proprietà della materia, come estensivo o intensivo
Le caratteristiche che ci permettono di distinguere una sostanza da un altro sono dette proprietà. Una proprietà fisica è una caratteristica della materia che non è associata a un cambiamento nella sua composizione chimica. Esempi familiari di proprietà fisiche includono densità, colore, durezza, punti di fusione e di ebollizione e conduttività elettrica. Possiamo osservare alcune proprietà fisiche, come densità e colore, senza modificare lo stato fisico della materia osservata. Altre proprietà fisiche, come la temperatura di fusione del ferro o la temperatura di congelamento dell’acqua, possono essere osservate solo quando la materia subisce un cambiamento fisico. Un cambiamento fisico è un cambiamento nello stato o nelle proprietà della materia senza alcun cambiamento di accompagnamento nella sua composizione chimica (le identità delle sostanze contenute nella materia). Osserviamo un cambiamento fisico quando la cera si scioglie, quando lo zucchero si dissolve nel caffè e quando il vapore si condensa in acqua liquida (Figura 1). Altri esempi di cambiamenti fisici includono la magnetizzazione e la smagnetizzazione dei metalli (come avviene con i comuni tag di sicurezza antifurto) e la macinazione dei solidi in polveri (che a volte possono produrre notevoli cambiamenti di colore). In ciascuno di questi esempi, c’è un cambiamento nello stato fisico, nella forma o nelle proprietà della sostanza, ma nessun cambiamento nella sua composizione chimica.
Figura 1. (a) La cera subisce un cambiamento fisico quando la cera solida viene riscaldata e forma cera liquida. (b) La condensazione del vapore all’interno di una pentola di cottura è un cambiamento fisico, poiché il vapore acqueo viene trasformato in acqua liquida. (credito a: modifica del lavoro di “95jb14” /Wikimedia Commons; credito b: modifica del lavoro di “mjneuby” / Flickr)
Il cambiamento di un tipo di materia in un altro tipo (o l’incapacità di cambiare) è una proprietà chimica. Esempi di proprietà chimiche includono infiammabilità, tossicità, acidità, reattività (molti tipi) e calore di combustione. Il ferro, ad esempio, si combina con l’ossigeno in presenza di acqua per formare ruggine; il cromo non si ossida (Figura 2). La nitroglicerina è molto pericolosa perché esplode facilmente; il neon non presenta quasi alcun pericolo perché è molto poco reattivo.
Figura 2. (a) Una delle proprietà chimiche del ferro è che arrugginisce; (b) una delle proprietà chimiche del cromo è che non lo fa. (credito a: modifica del lavoro di Tony Hisgett; credito b: modifica del lavoro di “Atoma”/Wikimedia Commons)
Un cambiamento chimico produce sempre uno o più tipi di materia che differiscono dalla materia presente prima del cambiamento. La formazione di ruggine è un cambiamento chimico perché la ruggine è un tipo diverso di materia rispetto al ferro, all’ossigeno e all’acqua presenti prima della formazione della ruggine. L’esplosione della nitroglicerina è un cambiamento chimico perché i gas prodotti sono tipi di materia molto diversi dalla sostanza originale. Altri esempi di cambiamenti chimici includono le reazioni che vengono eseguite in laboratorio (come il rame che reagisce con acido nitrico), tutte le forme di combustione (combustione) e il cibo che viene cotto, digerito o marcito (Figura 3).
Figura 3. (a) Il rame e l’acido nitrico subiscono un cambiamento chimico per formare nitrato di rame e biossido di azoto bruno e gassoso. (b) Durante la combustione di un fiammifero, la cellulosa nel fiammifero e l’ossigeno dall’aria subiscono un cambiamento chimico per formare anidride carbonica e vapore acqueo. (c) La cottura della carne rossa provoca una serie di cambiamenti chimici, tra cui l’ossidazione del ferro nella mioglobina che si traduce nel familiare cambiamento di colore da rosso a marrone. (d) Una banana che diventa marrone è un cambiamento chimico quando si formano sostanze nuove, più scure (e meno gustose). (credito b: modifica del lavoro di Jeff Turner; credito c: modifica del lavoro di Gloria Cabada-Leman; credito d: modifica del lavoro di Roberto Verzo)
Le proprietà della materia rientrano in una delle due categorie. Se la proprietà dipende dalla quantità di materia presente, è una proprietà estesa. La massa e il volume di una sostanza sono esempi di proprietà estese; ad esempio, un gallone di latte ha una massa e un volume più grandi di una tazza di latte. Il valore di una proprietà estesa è direttamente proporzionale alla quantità di materia in questione. Se la proprietà di un campione di materia non dipende dalla quantità di materia presente, è una proprietà intensiva. La temperatura è un esempio di una proprietà intensiva. Se il gallone e la tazza di latte sono ciascuno a 20 °C (temperatura ambiente), quando sono combinati, la temperatura rimane a 20 °C. Come altro esempio, considerare le proprietà distinte ma correlate di calore e temperatura. Una goccia di olio da cucina caldo spruzzato sul braccio provoca breve, lieve disagio, mentre una pentola di olio caldo produce gravi ustioni. Sia la goccia che la pentola di olio sono alla stessa temperatura (una proprietà intensiva), ma la pentola contiene chiaramente molto più calore (proprietà estesa).
Hazard Diamond
Potreste aver visto il simbolo mostrato in Figura 4 su contenitori di sostanze chimiche in un laboratorio o sul posto di lavoro. A volte chiamato “diamante di fuoco” o “diamante di pericolo”, questo diamante di pericolo chimico fornisce preziose informazioni che riassumono brevemente i vari pericoli di cui essere consapevoli quando si lavora con una particolare sostanza.
Figura 4. La National Fire Protection Agency (NFPA) hazard diamond riassume i principali rischi di una sostanza chimica.
Il National Fire Protection Agency (NFPA) 704 Hazard Identification System è stato sviluppato da NFPA per fornire informazioni sulla sicurezza su alcune sostanze. Il sistema descrive in dettaglio infiammabilità, reattività, salute e altri pericoli. All’interno del simbolo del diamante complessivo, il diamante superiore (rosso) specifica il livello di pericolo di incendio (intervallo di temperatura per il punto di infiammabilità). Il diamante blu (a sinistra) indica il livello di pericolo per la salute. Il diamante giallo (a destra) descrive i rischi di reattività, come la rapidità con cui la sostanza subirà la detonazione o un violento cambiamento chimico. Il diamante bianco (in basso) indica pericoli speciali, come se fosse un ossidante (che consente alla sostanza di bruciare in assenza di aria/ossigeno), subisce una reazione insolita o pericolosa con l’acqua, è corrosivo, acido, alcalino, un pericolo biologico, radioattivo e così via. Ogni pericolo è valutato su una scala da 0 a 4, con 0 che non è pericoloso e 4 che è estremamente pericoloso.
Mentre molti elementi differiscono notevolmente nelle loro proprietà chimiche e fisiche, alcuni elementi hanno proprietà simili. Possiamo identificare insiemi di elementi che mostrano comportamenti comuni. Ad esempio, molti elementi conducono bene il calore e l’elettricità, mentre altri sono conduttori poveri. Queste proprietà possono essere utilizzate per ordinare gli elementi in tre classi: metalli (elementi che conducono bene), non metalli (elementi che conducono male) e metalloidi (elementi che hanno proprietà di metalli e non metalli).
La tavola periodica è una tabella di elementi che pone elementi con proprietà simili vicini tra loro (Figura 5). Imparerai di più sulla tavola periodica mentre continui il tuo studio della chimica.
Figura 5. La tavola periodica mostra come gli elementi possono essere raggruppati in base a determinate proprietà simili. Nota il colore di sfondo indica se un elemento è un metallo, un metalloide o un metalloide, mentre il colore del simbolo dell’elemento indica se è un solido, un liquido o un gas.
Recensione video: Proprietà fisiche e chimiche
È possibile visualizzare la trascrizione per “Cambiamenti fisici vs. chimici – Explained” qui (si apre in una nuova finestra).
Concetti chiave e sommario
Tutte le sostanze hanno proprietà fisiche e chimiche distinte e possono subire cambiamenti fisici o chimici. Le proprietà fisiche, come la durezza e il punto di ebollizione, e i cambiamenti fisici, come la fusione o il congelamento, non comportano un cambiamento nella composizione della materia. Le proprietà chimiche, come infiammabilità e acidità, e i cambiamenti chimici, come la ruggine, comportano la produzione di materia che differisce da quella presente in anticipo.
Le proprietà misurabili rientrano in una delle due categorie. Le proprietà estese dipendono dalla quantità di materia presente, ad esempio la massa d’oro. Le proprietà intensive non dipendono dalla quantità di materia presente, ad esempio la densità dell’oro. Il calore è un esempio di una proprietà estesa e la temperatura è un esempio di una proprietà intensiva.
Provalo
- Classifica le sei proprietà sottolineate nel paragrafo seguente come chimiche o fisiche: il fluoro è un gas giallo pallido che reagisce con la maggior parte delle sostanze. L’elemento libero si scioglie a -220 °C e bolle a -188 °C. I metalli finemente divisi bruciano in fluoro con una fiamma brillante. Diciannove grammi di fluoro reagiranno con 1,0 grammi di idrogeno.
- Classificare ciascuna delle seguenti modifiche come fisica o chimica:
- la condensazione del vapore
- la combustione di benzina
- l’inacidimento del latte
- la dissoluzione dello zucchero in acqua
- la fusione di oro
- Classificare ciascuna delle seguenti modifiche come fisica o chimica:
- combustione del carbone
- fusione del ghiaccio
- mescolare lo sciroppo di cioccolato con il latte
- esplosione di un petardo
- magnetizzazione di un cacciavite
- Il volume di un campione di gas ossigeno cambiato da 10 mL a 11 mL come è cambiata la temperatura. Si tratta di un cambiamento chimico o fisico?
- Un volume di 2,0 litri di gas idrogeno combinato con 1,0 litri di gas ossigeno per produrre 2,0 litri di vapore acqueo. L’ossigeno subisce un cambiamento chimico o fisico?
- Spiega la differenza tra proprietà estese e proprietà intensive.
- Identificare le seguenti proprietà come estese o intensive.
- volume
- temperatura
- umidità
- calore
- punto di ebollizione
- La densità (d) di una sostanza è una proprietà intrinseca che è definito come il rapporto tra la sua massa (m) volume (V).il nostro sito utilizza cookie tecnici e di terze parti per migliorare la tua esperienza di navigazione. Considerando che massa e volume sono entrambe proprietà estese, spiega perché il loro rapporto, la densità, è intenso.
Glossario
cambiamento chimico: cambiamento che produce un tipo diverso di materia dal tipo originale di materia
proprietà chimica: comportamento correlato al cambiamento di un tipo di materia in un altro tipo di materia
proprietà estesa: proprietà di una sostanza che dipende dalla quantità della sostanza
proprietà intensiva: proprietà di una sostanza indipendente dalla quantità della sostanza
cambiamento fisico: cambiamento nello stato o nelle proprietà della materia che non comporta un cambiamento nella sua composizione chimica