2. Definizioni
• Chimica: è la scienza che studia la struttura, le proprietà, la
composizione e le trasformazioni della materia.
• Materia: è tutto ciò che possiede una massa (e quindi un peso),
occupa uno spazio (e quindi ha un volume), presenta inerzia
(l’inerzia è la tendenza di un corpo a mantenere lo stato di quiete
o di moto rettilineo uniforme se non intervengono forze esterne
a modificare tale stato).
• Sostanza: è un tipo di materia (es: acqua, ossigeno, glucosio ecc.).
• Corpo: è una porzione di materia.
• Fenomeno fisico: è una trasformazione in cui la composizione
della materia non cambia.
• Fenomeno chimico: è una trasformazione in cui la composizione
della materia cambia. E’ sinonimo di reazione chimica.
4. Il metodo sperimentale
Lo strumento essenziale di indagine della
Chimica, come di tutte le scienze naturali, è il
metodo sperimentale, che si articola in 4 fasi:
• osservazione di un fenomeno
• formulazione di un’ipotesi che spieghi tale
fenomeno
• realizzazione di esperimenti che verifichino
l’ipotesi
• elaborazione di una teoria
5. Grandezze fisiche (1)
Si definisce “grandezza” ciò che si può misurare.
“Misurare” una grandezza significa confrontarla
con una grandezza dello stesso tipo, di valore
unitario, presa come “unità di misura”. Questo
tipo di operazione è detta “misura diretta”.
Si parla invece di “misura indiretta” quando il
valore della grandezza viene calcolato non per
confronto diretto con l’unità di misura, ma
attraverso calcoli e operazioni indirette.
6. Grandezze fisiche (2)
Le grandezze fisiche possono essere
• Fondamentali: sono quelle misurabili in modo
diretto. Nel S.I. sono 7: lunghezza, massa,
tempo, intensità di corrente, temperatura,
intensità luminosa, quantità di sostanza.
• Derivate: sono quelle ricavabili dalle
grandezze fondamentali mediante operazioni
aritmetiche (es. area, volume, velocità…).
7. Le proprietà della materia
Le proprietà della materia possono essere
• Intensive: non dipendono dalla quantità di materia,
ma dalla sua “qualità” (es: colore, densità,
lucentezza ….).
• Estensive: dipendono dalla quantità di materia (es:
massa, peso, volume, energia …).
Una proprietà importante della materia è il suo stato
fisico, che può essere
• solido
• liquido
• aeriforme
Lo stato liquido e aeriforme sono detti anche fluidi.
8. Il Sistema di unità di misura
Il Sistema di unità di misura adottato universalmente in campo
scientifico è il Sistema Internazionale (1978), che utilizza
opportuni prefissi per indicare i multipli e i sottomultipli delle
varie grandezze. Ricorda i seguenti:
Nome Simbolo Fattore di
moltiplicazione
micro μ- 10-6
nano n- 10-9
pico p- 10-12
Ricorda inoltre che 1 Å (Angstrom)= 10-10
m
9. Alcune grandezze : massa e peso
La massa è la quantità di materia che forma un corpo e si
misura con la bilancia a due bracci. Nel S.I. la sua unità
di misura è il kilogrammo (Kg). E’ una proprietà
fondamentale della materia e si mantiene costante da un
posto all’altro.
Il peso di un oggetto è invece la forza con cui esso è
attratto dalla Terra; nel S.I. si misura in newton (N),
utilizzando il dinamometro . E’ una proprietà che dipende
dalla massa del corpo celeste su cui si trova l’oggetto,
per cui può variare da un posto all’altro (sulla Luna, ad
es., il peso di un oggetto è 1/6 del peso registrato sulla
Terra).
Tra massa e peso esiste la relazione P=mg (g è
l’accelerazione di gravità, che sulla Terra vale 9,8 m/s2
)
10. Alcune grandezze : il volume
E’ una grandezza derivata (deriva da una
lunghezza elevata al cubo) e la sua unità di
misura nel SI è il m3
.
Il volume è una misura dello spazio occupato da
un corpo e si può esprimere anche in dm3
o in
litri.
Ricorda che
1 litro=1 dm3
1 millilitro (mL) = 1 cm3
11. Alcune grandezze : la densità
La densità è una proprietà intensiva della
materia ed esprime il rapporto tra la
massa e il volume di un corpo:
d = m
V
Si misura in kg/m3
o in g/cm3
. Per quasi
tutti i materiali la densità diminuisce
con l’aumentare della temperatura,
perché aumenta il volume.
12. Alcune grandezze : l’energia
L’energia è la capacità di eseguire un lavoro e di
trasferire calore. Si misura, come il lavoro, in
joule (J).
Esistono 3 tipi di energia:
• cinetica (energia dovuta al movimento dei corpi)
• potenziale (energia dovuta alla posizione dei
corpi)
• di massa (energia associata alla massa di un
corpo)
Il principio di conservazione dell’energia afferma
che “l’energia non si crea e non si distrugge, ma
si trasforma”.
13. Alcune grandezze : calore e temperatura
Una forma di energia legata al movimento delle
particelle che formano la materia è il calore, che è
una grandezza estensiva (dipende infatti dalla
quantità di materia coinvolta). Il calore si misura in
calorie (1 cal=4,184 J). La caloria è la quantità di
calore necessaria per portare 1 g di acqua da 14,5 a
15,5 °C. Il calore passa sempre da un corpo a
temperatura maggiore a un corpo a temperatura
minore.
La temperatura è invece una grandezza intensiva che ci
fornisce una misura della quantità di calore contenuta
in un corpo.
Per misurare la temperatura si ricorre principalmente a
2 scale termometriche: la scala Celsius e la scala
Kelvin , entrambe centigrade.
Per passare da una scala all’altra, si applica la relazione
K = °C + 273
14. Gli strumenti di misura
Portata: è la capacità massima di lettura di uno
strumento.
Sensibilità: è la capacità di uno strumento di
rilevare la variazione minima di una misura.
Il valore più attendibile di una misura si calcola
così:
Misura più attendibile = M ± ea
M= media aritmetica
ea= errore assoluto= valore max – valore min
2
15. La notazione scientifica
I numeri molto piccoli o molto grandi si possono
esprimere come potenze di 10.
Per scrivere un numero in notazione scientifica o
esponenziale si procede così:
1. si mette la virgola dopo la prima cifra diversa da 0;
2. si moltiplica il numero così ottenuto per una potenza
di 10 il cui esponente è uguale al numero di
spostamenti della virgola a destra o a sinistra;
l’esponente sarà negativo se la virgola è stata
spostata verso destra, sarà positivo se lo
spostamento è avvenuto verso sinistra.
Esempio: 0,00058 = 5,8 · 10-4
7560 = 7,560 · 103
16. L’arrotondamento
Per eliminare da un numero le cifre poco
significative, si effettua l’arrotondamento,
seguendo queste regole:
1. se la cifra da eliminare è 5 o una cifra
maggiore di 5, si aumenta di 1 l’ultima cifra
conservata;
2. se la cifra da eliminare è minore di 5, l’ultima
cifra conservata resta la stessa.
Esempio: 2,765→2,76
2,767→2,77
17. Esercizi
1. Calcola la densità di un corpo che ha massa di 476,6 g e volume
di 1090 mL.
2. Converti in gradi kelvin le seguenti temperature:
25 °C -75 °C 40 °C
3. Scrivi in forma esponenziale i seguenti numeri:
0,00024 32.576 0,000000048
4. Arrotonda alla cifra dei centesimi:
14,384 5,722 125,755
5. Calcola la misura più attendibile, sapendo che un corpo è stato
pesato più volte, ottenendo i seguenti risultati: 11,21 g – 11,23
g – 11,23 g – 11,15 g – 11,20 g – 11,23 g