2 La materia - Liceo Classico Psicopedagogico Cesare Valgimigli

Unità 2 

La materia 

2.1 Gli stati fisici della materia 

2.2 I passaggi di stato 

2.3 Natura corpuscolare della materia 

2.4 Le sostanze pure: particelle tutte uguali 

2.5 Miscele omogenee 

2.6 Metodi di separazione dei componenti di m. omogenee 

2.7 Miscele eterogenee 

2.8 Metodi di separazione dei componenti di m. eterogenee 

2.9 Reazioni chimiche 

2.10 Composti ed elementi 

2.11 Formule chimiche 

Copyright ©2009 Zanichelli editore 

Le idee della chimica


L’universo a cui apparteniamo è costituito da corpi che 

vengono genericamente indicati con il termine di 

materia, che designa tutto ciò che è dotato di massa e 

occupa spazio. 

Una porzione di materia è chiamata sistema e le 

differenti parti che costituiscono un sistema si chiamano 

fasi. 




Un bicchiere contente acqua è un esempio di sistema. 




Una fase è una frazione di materia con caratteristiche 

costanti e limitata da confini netti. 

Ciascuna delle fasi presenta caratteristiche proprie ed è 

nettamente distinguibile dalle altre. 




In un unico sistema possono essere presenti fasi 

appartenenti ai tre stati fisici o stati di aggregazione 

della materia: 

aeriforme, liquido e solido. 




gli aeriformi: 

• non hanno un volume costante 

• non hanno forma propria 

• hanno bassa densità 

• subiscono notevoli variazioni di volume, se varia la pressione 

• subiscono notevoli variazioni di volume, se varia la temperatura 




Esistono due tipi di aeriformi: i gas e i vapori 

• i gas non possono essere trasformati in liquidi mediante compressione 

• i vapori possono essere trasformati in liquidi mediante compressione 




i liquidi: 

• hanno un volume costante 

• non hanno forma propria 

• hanno densità solitamente comprese tra quelle dei solidi e quelle dei gas 

• non subiscono notevoli variazioni di volume, se varia la pressione 

• subiscono modeste variazioni di volume, se varia la temperatura 




i solidi: 

• hanno un volume costante 

• hanno una forma propria 

• hanno densità solitamente maggiori dei liquidi corrispondenti 

• non subiscono variazioni di volume, se varia la pressione 

• subiscono modeste variazioni di volume, se varia la temperatura 




I tre stati fisici della materia 

Stato Forma Volume Dipendenza del 

volume dalla 

temperatura 

Dipendenza del 

volume dalla 

pressione 

Aeriforme variabile variabile molto grande molto grande 

Liquido variabile costante piccola piccolissima 

Solido costante costante piccolissima piccolissima 




I passaggi di stato implicano la trasformazione della materia da uno stato 

fisico all’altro per variazioni di temperatura e pressione. 

A parità di massa, nel passaggio di un materiale dallo stato liquido allo stato 

aeriforme, il volume aumenta e la densità diminuisce. 

Nel passaggio allo stato solido la densità, di solito, aumenta. 

Il ghiaccio è un’eccezione perché è meno denso dell’acqua. 




I passaggi di stato che si verificano mediante assorbimento di calore sono: 

• la fusione che è il passaggio dallo stato solido allo stato liquido. 

• la vaporizzazione che è il passaggio dallo stato liquido allo stato di 

vapore. 

• la sublimazione che è il passaggio diretto dallo stato solido allo stato di 

vapore. 




Esistono due diversi passaggi dallo stato liquido a quello aeriforme: 

l’evaporazione e l’ebollizione. 

• L’evaporazione è un fenomeno che interessa solo la superficie del 

liquido e la velocità con cui avviene è proporzionale alla temperatura, 

alla superficie interessata e alla presenza di correnti d’aria. 

• L’ebollizione è un fenomeno tumultuoso che interessa tutta la massa 

del liquido e si verifica ad una temperatura costante (il cui valore però 

dipende dalla pressione). 




I passaggi di stato che si verificano mediante cessione di calore sono: 

• la condensazione che è il passaggio dallo stato di vapore allo stato 

liquido. 

• la solidificazione che è il passaggio dallo stato liquido allo stato solido. 

• il brinamento che è il passaggio diretto dallo stato di vapore allo stato 

solido. 




Ogni sostanza pura ha una curva di riscaldamento e temperature di fusione 

e di ebollizione caratteristiche in funzione della pressione a cui avviene il 

passaggio di stato. 




• Alla temperatura di fusione coesistono la fase liquida e la fase solida. 

• Alla temperatura di ebollizione coesistono la fase liquida e la fase di 

vapore. 




• Quando si riscalda una sostanza, la temperatura 

rimane costante durante i passaggi di stato. 

• La quantità di calore che viene assorbita da una quantità fissa di solido, 

per passare completamente allo stato liquido viene detta calore latente 

di fusione. 

• La quantità di calore che viene assorbita da una quantità fissa di liquido 

per passare completamente allo stato di vapore, viene detta calore 

latente di vaporizzazione. 




Ogni sostanza pura ha una curva di raffreddamento che si ottiene 

misurando, a intervalli di tempo regolari, la temperatura di un gas durante 

il corso del suo raffreddamento. Tale curva è simmetrica rispetto alla curva 

di raffreddamento. 




Nella curva di raffreddamento si distinguono: 

la temperatura di condensazione (a parità di pressione, essa è uguale a 

quella di ebollizione). 

la temperatura di solidificazione (a parità di pressione, essa è uguale a 

quella di fusione). 




• Quando si raffredda una sostanza, la temperatura 

rimane costante durante i passaggi di stato. 

• La quantità di calore che viene ceduta da una quantità fissa di liquido, 

per passare completamente allo stato solido, viene detta calore latente 

di solidificazione. 

• La quantità di calore che viene ceduta da una quantità fissa di vapore 

per passare completamente allo stato liquido, viene detta calore 

latente di condensazione. 







A partire dal V secolo a.C., con il filosofo Democrito, si andò ad affermare 

nella filosofia greca la scuola atomistica. Tale corrente di pensiero 

affermava che la materia è formata da particelle indivisibili, così piccole 

da non poter essere viste, chiamate atomi (dal greco: non divisibile). 

La filosofia atomistica, pur basandosi su argomentazioni di tipo 

esclusivamente logico e non su prove sperimentali, ha costituito il punto di 

partenza dell’attuale teoria atomica. 

Per il momento, considereremo che i costituenti di base di una sostanza 

siano delle generiche particelle, di tipo diverso per ogni sostanza. 

Questa ipotesi sulla natura dei corpi ci consente di dare una buona 

interpretazione dei passaggi di stato. 




L’idea fondamentale di questo modello della materia è che: 

“Le particelle che costituiscono un corpo sono in 

continuo movimento con una velocità che aumenta 

con la temperatura.” 




Nello stato solido, le particelle possono essere immaginate: 

• vicine e unite molto strettamente da forze attrattive 

• limitate nei movimenti 

Nello stato liquido, le particelle possono essere immaginate: 

• vicine e unite da forze attrattive 

• libere di muoversi 

Nello stato aeriforme, le particelle possono essere immaginate: 

• lontane e per nulla attratte le une alle altre 

• completamente libere di muoversi in tutto lo spazio a loro disposizione 




I tre stati fisici della materia hanno differenti proprietà: 

(A) Nei solidi le particelle sono strettamente associate tra loro e non hanno libertà di movimento. 

(B) Nei liquidi le particelle sono vicine ma sono in grado di scorrere l’una rispetto all’altra. 

(C) Negli aeriformi (gas e vapori) le particelle sono separate da ampi spazi vuoti e possono muoversi liberamente. 




Se si riscalda un solido, l’aumento della temperatura consente alle 

particelle, vibrazioni più ampie ma ancora fortemente limitate. 

Alla temperatura di fusione, però, le vibrazioni sono in grado di allentare le 

forze attrattive tra le particelle fino a consentire loro di muoversi scorrendo 

le une sulle altre: si è passati allo stato liquido. 

Un ulteriore aumento della temperatura rende più ampi i movimenti delle 

particelle fino a renderle indipendenti: si è verificato il passaggio allo stato 

aeriforme. 




Il raffreddamento causa al contrario un rallentamento dei moti, dato che le 

forze attrattive diventano sempre più prevalenti e costringono le particelle 

a stare sempre più vicine, facendo così passare il corpo, prima allo stato 

liquido e poi, a quello solido. 

Le differenze temperature richieste per vincere le reciproche attrazioni e 

cioè le differenti temperature di fusione e di ebollizione delle sostanze, 

possono essere spiegate ammettendo che le particelle siano diverse da una 

sostanza all’altra e così pure le forze di attrazione 




La materia è costituita da tantissime 

sostanze differenti, spesso mescolate 

tra loro in diverso modo. 

Una SOSTANZA viene detta PURA se 

presenta caratteristiche ben definite, 

come: 

• la densità 

• il punto di fusione 

• il punto di ebollizione 

che si ripetono costantemente in ogni 

suo campione. 




Un sistema formato da due o più 

sostanze pure è un MISCUGLIO. 

I miscugli hanno composizione 

chimica variabile. 

Nessuna sostanza è pura a meno 

che non sia ottenuta mediante 

appositi procedimenti di 

separazione e purificazione. 




Un sistema costituito da una sola fase si dice che OMOGENEO, 

indipendentemente da quanti componenti sono presenti nel sistema stesso. 

Una MISCELA OMOGENEA presenta, oltre un aspetto uguale in ogni sua 

parte, proprietà uniformi (uguali in ogni suo punto). 




I più diffusi miscugli omogenei sono le soluzioni. 

Una SOLUZIONE è un miscuglio di due o più sostanze fisicamente omogeneo. 

Il componente più abbondante della soluzione si chiama solvente, gli altri si 

chiamano soluti. 

In altre parole, il SOLVENTE è il componente che scioglie il soluto; 

i SOLUTI sono i componenti che vengono disciolti dal solvente. 



2.6 Metodi di separazione dei componenti di una 

miscela omogenea 

CRISTALLIZZAZIONE 

La cristallizzazione consente di separare sotto forma cristallina un solido 

(soluto) da una sua soluzione, resa satura per evaporazione del solvente. 

Inoltre, questa tecnica permette di purificare un composto solido, 

separandolo da eventuali tracce di altre sostanze solide (impurezze), 

utilizzando la solubilità della sostanza da purificare in un dato solvente. 

Esso deve essere scelto in modo da sciogliere solo la sostanza pura e non le 

impurezze. In tal modo queste ultime verranno allontanate per filtrazione, 

restando sul filtro. 

La cristallizzazione dalla soluzione genera cristalli di dimensione tanto più 

grandi, quanto più lenta è l'evaporazione del solvente. 

I solventi più usati nel processo di cristallizzazione sono: acqua, etere, 

metanolo, etanolo, cloroformio, acetone, benzene, ecc. 





DISTILLAZIONE 

E’ il processo attraverso il quale un liquido viene trasformato in vapore e 

quindi riportato allo stato liquido per successivo raffreddamento, in modo da 

separarlo da eventuali sostanze disciolte poco volatili o da altri liquidi con 

cui si trovi mescolato. 

Tale tecnica si basa sulla diversa volatilità dei liquidi e sulla loro diversa 

temperatura di ebollizione. 

Si distinguono diversi metodi di distillazione: la distillazione semplice e la 

distillazione frazionata. 





La distillazione semplice permette di separare un solido da un liquido nel 

quale esso è disciolto (ad esempio il sale dall’acqua). 

La soluzione viene posta in un pallone di vetro con una tubicino laterale da 

cui escono i vapori che passano da un refrigerante. Quest’ultimo è formato 

da un tubo di vetro circondato da un manicotto in cui circola acqua fredda 

che facilita la condensazione dei vapori. Attraverso il tappo di gomma che 

chiude il pallone passa un termometro il cui bulbo esposto ai vapori indica la 

temperatura di ebollizione. 





Schema della distillazione semplice. 





La distillazione frazionata permette di separare due liquidi miscibili tra loro 

(ad esempio acqua e alcol nel vino o i vari idrocarburi nel petrolio greggio). 

Poiché i liquidi hanno temperature di ebollizione diverse, scaldando la 

miscela il componente più volatile emette per primo i vapori che, 

condensati, si separano. 

In realtà, già alla temperatura di ebollizione del componente più volatile, 

anche quello meno volatile inizia a emettere vapori (specialmente se le due 

temperature di ebollizione sono vicine) con la conseguenza che il distillato 

ottenuto non sarà puro. 





Per risolvere questo inconveniente si 

ripete più volte la distillazione oppure si 

usa un particolare dispositivo 

(frazionatore a bolle) che si inserisce sul 

pallone di distillazione. In esso la miscela 

di vapori che giunge alle bolle viene 

raffreddata dall’aria circostante; 

il componente meno volatile si condensa 

e scende da una bolla all’altra verso il 

pallone di distillazione e, incontrando i 

vapori che salgono, li raffredda portando 

via in gran parte i componenti meno 

volatili. 





CROMATOGRAFIA 

Questa tecnica è basata sulla diversa velocità di migrazione su un mezzo 

poroso opportuno (carta da filtro, calcare, gel di silice o di alluminio) dei 

diversi componenti di un miscuglio, sotto l’azione trascinante di un 

solvente in movimento sul mezzo poroso stesso. 

La cromatografia è oggi uno dei procedimenti più validi in molti campi della 

ricerca scientifica e tecnologica, soprattutto in chimica organica, biochimica 

e chimica analitica. 

Sotto il termine cromatografia risultano attualmente riuniti metodi diversi 

tra loro per le possibili applicazioni e per i fondamenti teorici su cui si 

basano. 





Cromatografia su colonna. 

E’ la prima tecnica cromatografica, scoperta nel 1906 dal botanico italorusso 

Michail Cvett per separare i pigmenti vegetali. 

Egli osservò che facendo passare un estratto di foglie in una colonna di vetro 

riempita con calcare (mezzo poroso), i pigmenti contenuti nell’estratto 

venivano trattenuti sull’estremità superiore della colonna sotto forma di una 

zona colorata. Introducendo poi un solvente adatto, i pigmenti si muovevano 

verso l’estremità inferiore della colonna con velocità diverse e 

caratteristiche di ciascuno, manifestandosi sotto forma di una successione di 

strisce colorate, ciascuna tipica di un determinato pigmento. 

Questa tecnica viene oggi utilizzata anche per la separazione di sostanze non 

colorate. In questo caso, esse escono con il solvente l’una dopo l’altra e 

quindi possono essere raccolte separatamente e identificate con mezzi 

opportuni. 





Schema della cromatografia su colonna. 





Cromatografia su carta. 

In questo caso, il mezzo poroso è costituito da 

una striscia di carta da filtro. 

La miscela delle sostanze da separare viene 

disciolta in un solvente opportuno; se ne 

porta qualche goccia su un’estremità della 

striscia di carta e si lascia asciugare. 

Si immerge poi tale estremità della carta 

(tenendo quest’ultima verticale) nel solvente 

che, per capillarità, risale lungo la carta, 

trascinando con sé a velocità diversa le varie 

sostanze del miscuglio. In tal modo compaiono 

le relative macchie ad altezze diverse dalla 

striscia. 




• Un sistema costituito da più fasi si dice che ETEROGENEO, 

indipendentemente da quanti componenti sono presenti nel sistema 

stesso. 

• Una MISCELA ETEROGENEA non presenta proprietà uniformi (uguali in 

ogni suo punto). 

• Spesso è possibile distinguere a occhio nudo le fasi di un miscuglio 

eterogeneo (legno, granito, terra, sabbia). 

• In altri casi, invece è possibile distinguerne le fasi solo con l’aiuto di un 

microscopio (latte, sangue). 







Miscugli omogenee ed eterogenei 




Miscele omogenee ed eterogenee a confronto 




miscela eterogenea 

SEPARAZIONE CON IMBUTO SEPARATORE 

Per separare due liquidi immiscibili che 

costituiscono un sistema a due fasi, si 

sfrutta la loro diversa densità. 

L’operazione viene compiuta con un imbuto 

separatore dove si formano due strati a 

diversa densità, che si separeranno. 

Attraverso un rubinetto è possibile 

prelevare le due fasi separatamente. 





DECANTAZIONE o SEDIMENTAZIONE 

Questo processo viene usato qualora i componenti da separare costituiscano 

una sospensione, le cui particelle solide siano relativamente pesanti. 

Si opera lasciando riposare sul fondo del recipiente la parte solida sospesa 

nel liquido, fino a quando si sia separata e la parte sovrastante sia limpida. 

Si versa poi lentamente il liquido evitando che si intorbidisca, usando 

l’accorgimento di farlo scorrere lungo un bacchettina di vetro avvicinata al 

beccuccio del bicchiere. 





FILTRAZIONE 

E’ il metodo per separare, per mezzo di 

filtri, i materiali solidi da un miscuglio 

liquido o gassoso. 

Si versa il miscuglio su un setto poroso 

(per esempio, carta da filtro) che 

presenta microscopici forellini tali da far 

passare solo il liquido. 

Il processo può essere velocizzato 

applicando una depressione a valle del 

filtro. 





CENTRIFUGAZIONE 

Se la sospensione è piuttosto stabile o anche 

se si vuole separare rapidamente 

un’emulsione, si usa la centrifuga. Questa è un 

apparecchio, che sfruttando la forza 

centrifuga, può separare due sostanze di 

diversa densità. Essa è dotata di un asse 

verticale collegato con un rotore sul quale si 

pongono due tubi da saggio con apposite 

caratteristiche, che contengono la stessa 

quantità di liquido, disposti in posizione 

opposta rispetto al rotore. Quando 

l’apparecchio viene messo in moto, la forza 

centrifuga trascina il solido o il liquido più 

denso sul fondo del tubo del saggio, 

separandolo dal resto. 





Riassunto delle principali tecniche di separazione 





Riassunto delle suddivisioni della materia: 



2.9 Reazioni chimiche: 

cambia la natura delle sostanze 

Tutti i metodi che abbiamo descritto per separare i componenti di una 

miscela si basano su trasformazioni fisiche. 

Nelle trasformazioni fisiche non viene mutata la natura delle sostanze su 

cui si opera. In altre parole, le particelle che compongono le sostanze, cioè 

cambiano modo di aggregarsi o di disperdersi reciprocamente, ma esse 

stesse non variano. 





Esistono però anche trasformazioni che riescono ad operare mutamenti più 

profondi della materia: le reazioni chimiche: 

Si chiamano reazioni chimiche quei processi in cui una o più sostanze si 

trasformano in altre. Esse sono trasformazioni che interessano la natura 

delle particelle delle sostanze, modificandole e consentendo la formazione 

di nuove sostanze. 





Nelle trasformazioni chimiche le sostanze originarie si dicono reagenti, le 

nuove sostanze prendono il nome di prodotti. 

Reagenti → Prodotti 

A volte i prodotti si trovano allo stesso stato fisico dei reagenti, altre volte, 

invece, no. 





Come si può notare, da questi 

esempi, solo le reazioni chimiche 

permettono alla materia di 

modificare la propria composizione. 

Se una trasformazione comporta la 

scomparsa di alcune sostanze e la 

comparsa di altre, è chimica, 

altrimenti, è fisica. 

È solo attraverso l’analisi chimica 

che si determina con certezza se una 

trasformazione è chimica o fisica. 





Le trasformazioni chimiche possono presentare alcuni cambiamenti 

caratteristici, quali: 

• formazione di bollicine; 

• variazione di colore; 

• formazione o scomparsa di un solido; 

• liberazione di prodotti gassosi profumati o maleodoranti; 

• riscaldamento o raffreddamento del recipiente in cui avviene la reazione, 

senza che sia stato fornito o sottratto calore dall’esterno. 



2.10 Composti ed elementi: 

i componenti della materia 

Sappiamo che è possibile isolare da un miscuglio una o 

più sostanze pure. 

Le sostanze pure che non possono essere scomposte in 

sostanze più semplici, sono dette elementi. 

Le sostanze pure che possono essere scomposte in 

sostanze più semplici, sono dette composti. 





Gli elementi sono formati da particelle dello stesso tipo, 

chiamate atomi. 

I composti sono formati da particelle, e quindi da atomi 

di tipo diverso. 





Ogni elemento (e quindi anche ogni tipo di atomo), viene indicato 

attraverso un simbolo chimico formato da una o due lettere. 

Se il simbolo è formato da una sola lettera, essa è maiuscola: 

H = idrogeno C = carbonio O = ossigeno N = azoto 

se il simbolo è formato da due lettere, solo la prima è maiuscola: 

Ca = calcio Fe = ferro Na = sodio Cl = cloro 





Gli elementi a oggi conosciuti sono 118: 

•92 sono presenti in natura 

•26 sono stati ottenuti artificialmente 

Gli elementi esistenti in natura, si trovano più che altro sotto forma di 

composti e raramente nella forma elementare. 

Gli elementi artificiali sono stati ottenuti durante il corso di ricerche 

sull’energia atomica oppure attraverso reazioni nucleari. 





La quantità e la distribuzione degli elementi presenti in natura sono molto 

diverse. 





I composti derivano dalla combinazione di due o più 

elementi e quindi il loro numero è enorme, anche perché 

spesso due elementi possono combinarsi tra loro in modo 

diverso per dare origine a composti diversi. 

I composti possono essere suddivisi a seconda del numero di elementi che li 

formano: 

• i composti binari sono formati da 2 elementi 

• i composti ternari sono formati da 3 elementi 

• i composti quaternari sono formati da 4 elementi 

• etc.. 




Gli atomi uguali o diversi, si legano tra loro per formare aggregati più 

complessi. La formula chimica, indica il rapporto di combinazione tra atomi 

uguali o diversi. 

Ogni formula possiede, oltre ai simboli degli elementi, dei numeri che 

indicano il rapporto di combinazione tra gli atomi, tali numeri vengono detti 

indici e si scrivono in basso e a destra del simbolo dell’elemento. 




La formula del cloruro di sodio è NaCl e ciò significa che il rapporto 

di combinazione tra gli atomi di sodio e di cloro è 1:1 

La formula dell’acqua è H 2 O e ciò significa che il rapporto di 

combinazione tra gli atomi di idrogeno e di ossigeno è 2:1 

La formula dell’ammoniaca è NH 3 e ciò significa che il rapporto di 

combinazione tra gli atomi di azoto e di idrogeno è 1:3 

La formula del glucosio è C 6 H 12 O 6 e ciò significa che il rapporto di 

combinazione tra gli atomi di carbonio, di idrogeno e di ossigeno è 

6:12:6 




In questo schema è riassunto 

in modo sequenziale, quanto 

esposto nell’unità.

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