Concetti base di chimica

Nell’articolo di oggi andremo a scoprire alcuni tra i concetti che stanno alla base della chimica; parleremo in particolare della materia e degli aspetti legati ad essa. Buona lettura!

Cos’è la chimica?

Con chimica indichiamo la branca della scienza che studia tutto ciò che riguarda la trasformazione della materia; difatti, tutto ciò che abbiamo di esistente non viene creato, ne distrutto, ma semplicemente subisce trasformazioni che lo portano da uno stato ad un altro (da qui la famosa legge “nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma”)

Gli scopi per il quale la chimica studia la trasformazione della materia sono:

  • la ricerca di nuovi materiali (per scopi che possono essere commerciali, medici, biologici ecc)
  • La minimizzazione dell’inquinamento (possibile attraverso una “rielaborazione” delle sostanze nocive presenti in atmosfera)
  • L’ottimizzazione dei processi chimici

Alla base della chimica abbiamo, come già citato, la materia. La materia è una risorsa, le cui trasformazioni generano prodotti; l’insieme di risorse e prodotti costituisce l’ambiente, all’interno del quale viviamo.

Come può essere la materia?

La materia può presentarsi anzitutto in due forme: sostanza pura o miscela. Una sostanza pura è tale in quanto costituita da un’unico componente (dal punto di vista macroscopico), mentre una miscela è composta da 2 o più.

Una miscela può essere a sua volta omogenea (quando non è possibile distinguere i singoli componenti) oppure eterogenea (quando possiamo distinguere i componenti anche successivamente).

Chiariamo con un esempio:

  • Idrogeno ed ossigeno formano la molecola dell’acqua; ciò avviene come reazione chimica, a livello molecolare. L’acqua è pertanto una sostanza pura
  • Acqua e sale sono due componenti separati. Se mescolati insieme, formano una miscela omogenea: tra loro non avviene nessuna reazione chimica, ma una volta mescolati non è possibile distinguere i 2 componenti.
  • Acqua e olio seguono la medesima logica di acqua e sale, ma abbiamo i 2 componenti distinguibili anche dopo la miscela. Abbiamo dunque una miscela eterogenea

Una sostanza pura può essere:

  • Un elemento, ovvero una sostanza che non può essere più scomposta, formata da particelle dello stesso tipo. Tali particelle prendono il nome di atomi (vedremo più nel dettaglio nel paragrafo seguente)
  • Un composto, ovvero una sostanza le cui particelle possono ancora essere divise. Tali particelle prendono il nome di molecola. Le molecole sono definite come la più piccola parte di una sostanza in grado di mantenere inalterata la propria composizione chimica.

Dal punto di vista dello stato fisico, possiamo avere che la materia si presenti sotto 3 stati:

  • Solido, caratterizzato da forma e volume proprio
  • Liquido, caratterizzato da volume proprio ma forma del recipiente
  • Gassoso o Aeriforme, caratterizzato da forma e volume di ciò che lo contiene

Che cos’è un atomo?

Un atomo è la più piccola parte di materia esistente: esso è composto da un nucleo (formato da protoni e neutroni) e da orbite di elettroni: gli elettroni sono i protagonisti delle reazioni chimiche, i nuclei delle reazioni nucleari (per le quali l’energia richiesta e sprigionata è milioni di volte superiore alle reazioni chimiche).

Diversi furono i modelli atomici ipotizzati nel passato, prima di arrivare alla soluzione definitiva citata sopra. Lo studio di un modello atomico ha richiesto tecniche particolari, legate alla spettrometria, per poter giungere a conclusioni, a causa delle dimensioni ridotte delle particelle (parliamo di ordini di grandezza pari a 10-10 m per l’atomo in generale e 10-14 m per il nucleo).

Dobbiamo immaginarci l’atomo come un nucleo concentrato, circondato da un’orbita di elettroni. Le forze che permettono di tenere il tutto unito sono immense: per fare un paragone, se il nucleo fosse grande come un pallone da calcio, gli elettroni ruoterebbero attorno ad esso ad una distanza di oltre 1 km: in mezzo, il vuoto!

Questo ci mostra chiaramente come il vuoto sia il maggior costituente della materia. Per ciascun atomo, la massa si concentra per la sua quasi totalità (oltre il 99%) nel nucleo. Di conseguenza abbiamo una densità di massa altissima su quest’ultimo, che spiegherebbe il motivo per cui un’elettrone riesca ad essere attratto a distanze così elevate

Conclusioni

L’articolo di oggi voleva dare un minimo d’infarinatura sui concetti principali della chimica. Spero sia stato di vostro gradimento. Fatemelo sapere nei commenti

Ci sentiamo nel prossimo articolo

Un saluto

Luca

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