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Laboratorio di Fisica & Chimica. Stati della materia e passaggi di stato Classi seconde L.S.T. Docente: Luciano Canu Anno Scolastico 2010/2011. Prerequisiti. Conoscere il S. I. Sapere che la temperatura è una grandezza fondamentale del S. I. - PowerPoint PPT Presentation
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Chimica & laboratorio
Stati della materia e passaggi di stato
Classi primeDocente: Luciano Canu
Anno Scolastico 2014/2015
2
Prerequisiti Conoscere il S. I. Sapere che la temperatura è una
grandezza fondamentale del S. I. Conoscere e comprendere i concetti
di calore e temperatura Conoscere le unità di misura
utilizzate per esprimere il calore e la temperatura
Conoscere e il termometro
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Obiettivi – Stati della materia Conoscere e comprendere il significato di
trasformazione in senso fisico e chimico, riuscire a fare esempi e saperle distinguere
Sapere e comprendere il significato dei termini “stato fisico” e “stato di aggregazione” della materia
Conoscere e comprendere gli stati della materia dal punto di vista macroscopico
Conoscere e comprendere i parametri caratterizzanti dei tre stati (pressione, temperatura, densità, volume, forma)
Conoscere e comprendere i passaggi di stato e come pressione e temperatura li influenzano
Conoscere l’evaporazione e i parametri che la caratterizzano anche in contrapposizione all’ebollizione
Saper interpretare e costruire in laboratorio una curva di riscaldamento/raffreddamento
Trasformazioni• Possono essere:
– Fisiche: non modificano la natura intima della materia, non si producono nuove sostanze, le sostanze di partenza rimangono tali ma cambiano aspetto
– Chimiche: modificano la natura intima della materia, si producono nuove sostanze, si consumano le sostanze di partenza
Trasformazioni/fenomeno Fisiche Chimiche
Fiammifero che brucia (combustione)Acqua che bolle (evaporazione/ebollizione)Ferro che fonde (fusione)Pasta che cuoceFormazione della nebbia (condensazione)Mosto d’uva che diventa vino (fermentazione)Candela che si consuma (combustione+fusione)Spugna che assorbe acquaProduzione di acquavite (distillazione)
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Grandezze fisiche Sono tutte quelle grandezze che caratterizzano
una sostanza e che possono essere modificate senza cambiare la natura intima di quella sostanza
Le grandezze fisiche sono collegate alle proprietà fisiche o possono esserne un sinonimo
La descrizione macroscopica di un corpo, di una sostanza o di un fenomeno passa attraverso le grandezze e/o proprietà fisiche
Gli aspetti macroscopici di un corpo o di un fenomeno sono tutti quelli che possiamo percepire e osservare con i nostri sensi, direttamente o con uno strumento
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Macro e micro Proprietà macroscopiche:
Sono le caratteristiche osservabili e/o misurabili direttamente
Sono la misura degli effetti prodotti da un numero grandissimo di particelle
Proprietà microscopiche Sono le proprietà e/o le caratteristiche
presentate dalle singole particelle costituenti la materia
Ad ogni proprietà microscopica corrisponde una proprietà macroscopica Proprietà macro Proprietà micro
temperatura Velocità particellepressione N° urti delle particellevolume Numero, volume, distanza tra le
particelle
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Stati della materia La materia può presentarsi in tre
diversi stati di aggregazione Ciascuno stato presenta caratteristiche
macroscopiche particolariSolidoLiquido Aeriforme
Stato Forma Volume DensitàSolido Costante Costante Elevata/
costanteLiquido Variabile Costante Media/
costanteAeriforme Variabile Variabile Bassa/
variabile
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Aggregazione
Gli stati della materia sono chiamati anche di aggregazione perché Dipendono da come le particelle che
compongono la materia si dispongono nello spazio e da come interagiscono
La teoria che descrive la materia come un insieme di piccolissime particelle invisibili riunite per formare un continuo apparente è chiamata Teoria particellare della materia
Tutte le descrizioni che parlano della materia sotto questo punto di vista sono definite Aspetti microscopici della materia
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Descrizione particellare del solido Si descrive il solido microscopicamente
Particelle disposte in modo ordinato Non si allontanano l’una dall’altra ma possono
vibrare Ci sono legami stabili
Ciascuna particella forma il massimo numero di interazioni con le sue vicine
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Descrizione particellare del liquido
Le particelle si dispongono in modo disordinato
Sono legate ma i legami sono instabili Si formano e si spezzano in
continuazione Si muovono costantemente
ma non si possono allontanare le une dalle altre Possono solo scorrere
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Descrizione particellare aeriforme
Le particelle si muovono in modo disordinato e molto velocemente Ci sono urti continui tra
particelle e sulle pareti del contenitore
Non ci sono legami Possono allontanarsi le une
dalle altre
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Prova a rispondere La condizione in cui può trovarsi la
materia: solido, liquido, aeriforme Stato fisico o di aggregazione
Tipo di materia avente caratteristiche proprie che la differenziano da tutte le altre Sostanza pura
Qualunque sostanza che occupa un volume e possiede una massa Materia
Cosa rende differenti i tre stati della materia La disposizione delle particelle che formano
quella sostanza e come sono legate tra loro
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Passaggi di stato
Temperatura
Pressione
solido
liquido
aeriforme
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Proprietà fisiche La temperatura dei passaggi di stato è una
proprietà fisica di una sostanza È un parametro fisico caratterizzante Molte sostanze possono essere riconosciute attraverso
la loro temperatura di ebollizione o di fusione Sono denominate anche “Punti fissi”
Perché la temperatura rimane costante durante tutto il passaggio di stato
Perché è sempre quel valore di temperatura Perché i passaggi di stato inversi avvengono alla stessa temperatura
Altre proprietà fisiche possono essere Stato fisico Densità Colore Odore Durezza
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Punti di ebollizione e di fusione
Sostanza Tf (°C) Teb (°C)-219 -183
-115,5 780 100
119 444801 1465
1083 2600
Sostanza
Ossigeno
Alcol etilico
Acqua
Zolfo
Sale
Rame
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Studiare il fenomeno in laboratorioCurve di riscaldamento La curva di fusione di un solido (curva di
riscaldamento dell’acqua)
Tempo di riscaldamento (min)
Sosta termica
solido Solido + liquido liquido
Tem
pera
tura
(°C)
Tf (P=1 atm)
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Studiare il fenomeno in laboratorioCurve di riscaldamento La curva di evaporazione di un liquido
(curva di riscaldamento dell’acqua)
Sosta termica
Tempo di riscaldamento (min)
Tem
pera
tura
(°C)
Teb (100 °C a P=1 atm)
acqua acqua + vapore vapore
Tem
pera
tura
(°C)
Tempo di raffreddamento(min)
liquido + vapore liquido
vapore
La curva di raffreddamento del vapor acqueo Il grafico della condensazione ha un
andamento inverso rispetto all’ebollizione
Tc=100°C (P=1atm)
Tutto insieme
1919Tempo di riscaldamento (min)
Tem
pera
tura
(°C)
solido
Solido + liquido
liquido Liquido +aeriforme
aeriforme
Curve di miscugli La curva di riscaldamento di un miscuglio
(omogeneo o eterogeneo) è diversa da quella di una sostanza pura
20Tempo di riscaldamento (min)
Tem
pera
tura
(°C)
Teb > 100 °C
Teb = 100 °C
L’evaporazioneL’evaporazione è un fenomeno che riguarda solo la superficie del liquido, le particelle sufficientemente veloci possono vincere le forze di attrazione che le legano alle altre particelle e diventare vapore.
L’evaporazione è favorita dall’aumento della superficie del liquido, dalla ventilazione, dall’incremento della temperatura. La velocità con cui il liquido evapora è diversa da liquido a liquido. Se il recipiente è aperto il liquido si raffredda e cala di livello.
Forze di coesione
Le particelle in superficie devono vincere forze di
attrazione di minore entità
rispetto a quelle presenti
all’interno del liquido
Domande e risposte 1 Che cosa succede alla temperatura
durante l’ebollizione di una sostanza? A. aumenta B. diminuisce C. rimane costante D. non è prevedibile
Risposta giusta C Le temperature dei passaggi di stato sono
denominate punti fissi infatti il calore fornito è utilizzato dalla sostanza per modificare il suo stato di aggregazione
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Domanda 1 bis Cosa significa “Calore latente di fusione”
È il calore necessario per modificare lo stato di aggregazione, da solido a liquido, di una sostanza pura
Domande e risposte 2 Che cosa è lo stato solido?
È uno stato di aggregazione in cui la materia mantiene forma e volume
Che cosa è lo stato liquido? È uno stato di aggregazione in cui la materia
mantiene volume proprio ma non la forma Che cosa è lo stato aeriforme?
È uno stato di aggregazione in cui la materia non mantiene forma ne volume
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Domande e risposte 3
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Che cosa succede alla temperatura durante l’ebollizione di una soluzione? A. aumenta B. diminuisce C. rimane costante D. non è prevedibile
Risposta giusta A Infatti le proprietà fisiche dei miscugli
omogenei (soluzioni) sono diverse dai componenti puri e dipendono dalla concentrazione del miscuglio
Domande e risposte 4
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Quali sono le proprietà fisiche di un miscuglio eterogeneo? Sono quelle dei due componenti puri
Attività di laboratorio• Titolo:
– Fusione del tiosolfato di sodio (sostanza pura) – Na2S2O3
• Obiettivi:– Determinare il punto di fusione del tiosolfato– Verificare che durante il passaggio di stato (fusione e
solidificazione) avviene una sosta termica– Verificare che la temperatura di fusione coincida con la
temperatura di solidificazione• Altri aspetti che saranno verificati/valutati
– Valutazione dei rischi (uso del tiosolfato – uso di una piastra riscaldante)
– Materiali e sostanze utilizzate – soprattutto strumenti di misura
– Apparecchiatura utilizzata – funzionamento e limiti– Tabella dei dati