Chimica per non-Majors
Obiettivi formativi
- Definire la proprietà fisica.
- Elencare e descrivere le proprietà fisiche della materia.
Perché gli standard di trascinamento delle auto sono costantemente rinforzati?
Drag racing è uno sport altamente competitivo (e costoso). Ci sono una varietà di classi di veicoli, che vanno dalle classi di magazzino (a seconda del peso dell’auto, delle dimensioni del motore e del grado di modifica del motore) fino alla classe di carburante superiore con pesi di oltre duemila sterline e capace di velocità massime di ben oltre 300 miglia all’ora alla fine del quarto di miglio. Gli standard per ogni classe sono ben definiti e vengono effettuati frequenti controlli delle dimensioni e dei componenti del motore per garantire il rispetto delle regole.
Una proprietà fisica è una caratteristica di una sostanza che può essere osservata o misurata senza modificare l’identità della sostanza. L’argento è un metallo lucido che conduce l’elettricità molto bene. Può essere modellato in fogli sottili, una proprietà chiamata malleabilità. Il sale è opaco e fragile e conduce elettricità quando è stato sciolto in acqua, cosa che fa abbastanza facilmente. Le proprietà fisiche della materia includono colore, durezza, malleabilità, solubilità, conduttività elettrica, densità, punti di congelamento, punti di fusione e punti di ebollizione.
Il punto di congelamento è la temperatura alla quale un liquido diventa solido. Il punto di fusione è la temperatura alla quale un solido viene convertito in un liquido. Punto di fusione e punti di congelamento si verificano quindi alla stessa temperatura perché il cambiamento di stato coinvolge gli stessi due stati (liquido-solido; solido-liquido). È la temperatura alla quale un solido cambia in un liquido o un liquido cambia in un solido. L’evaporazione si verifica quando l’acqua viene persa da una sostanza. Quando i vestiti bagnati sono appesi su una stendibiancheria in una giornata di sole e dopo alcune ore i vestiti sono asciutti, l’acqua è evaporata dalla superficie dei vestiti. Il calore viene rimosso quando le molecole d’acqua più calde lasciano il liquido. L’acqua liquida rimanente si raffredda mentre il calore lascia, un fenomeno noto come raffreddamento evaporativo. Man mano che la temperatura dell’acqua aumenta, le molecole guadagnano energia e si muovono sempre più velocemente fino a quando non hanno abbastanza energia per superare le forze attrattive tra le molecole e diventare un gas. La temperatura alla quale le molecole di un liquido diventano gas è il punto di ebollizione.Hai mai messo un coperchio di vetro trasparente sopra una pentola d’acqua bollente e l’hai spento? All’inizio le molecole di gas colpiscono il coperchio e ricadono nella pentola o si raccolgono sul coperchio della pentola. Allontanati dalla pentola e dopo un po ‘ quando torni ad essa, noterai che ci sono gocce d’acqua che si sono formate sul coperchio della pentola. Quando la temperatura dell’acqua scendeva, le molecole perdevano energia e alcune ancora sul coperchio si convertivano in liquido. Le gocce d’acqua si sono formate a causa della condensa. La condensazione si verifica quando il vapore acqueo viene riconvertito in liquido.
La sublimazione si verifica quando un solido viene convertito direttamente in un gas. Un esempio di sublimazione è il ghiaccio secco. Sublima at-78oC e produce un gas o vapore. La deposizione si verifica quando un gas viene convertito direttamente in un solido. Un esempio di deposizione si verifica quando si passano cibi surgelati sotto l’acqua fredda. L’acqua si congela immediatamente sulla superficie del cibo.
Figura 1. Matita.
Per gli elementi, il colore non varia molto da un elemento all’altro. La stragrande maggioranza degli elementi è incolore, argento o grigio. Alcuni elementi hanno colori distintivi: zolfo e cloro sono gialli, il rame è (ovviamente) color rame e il bromo elementare è rosso.
La densità può essere un parametro molto utile per identificare un elemento. Dei materiali che esistono come solidi a temperatura ambiente, lo iodio ha una densità molto bassa rispetto a zinco, cromo e stagno. L’oro ha una densità molto alta, così come il platino.
Figura 2. Anello di diamanti.
La durezza aiuta a determinare come un elemento (in particolare un metallo) potrebbe essere utilizzato. Molti elementi sono abbastanza morbidi (argento e oro, ad esempio) mentre altri (come titanio, tungsteno e cromo) sono molto più difficili. Il carbonio è un interessante esempio di durezza. Nella grafite (il” piombo ” che si trova nelle matite) il carbonio è molto morbido, mentre il carbonio in un diamante è circa sette volte più duro.
I punti di fusione e di ebollizione sono in qualche modo identificatori univoci, specialmente dei composti. Oltre a dare un’idea dell’identità del composto, è possibile ottenere informazioni importanti sulla purezza del materiale.
Sommario
- Una proprietà fisica è una caratteristica di una sostanza che può essere osservata o misurata senza modificare l’identità della sostanza.
- Le proprietà fisiche includono colore, densità, durezza e punti di fusione e ebollizione.
Pratica
Utilizzare il link sottostante per rispondere alle seguenti domande:
- Qual è la conducibilità termica?
- Fai un esempio di malleabilità.
- Definire la duttilità.
Recensione
- Che cos’è una proprietà fisica?
- Di che colore sono la maggior parte dei metalli?
- Il titanio è più duro o più morbido dell’oro?
Glossario
- punto di ebollizione: la temperatura che fa bollire il liquido.
- densità: La concentrazione di una sostanza. Aumenta quando la sua temperatura diminuisce.
- durezza: aiuta a determinare come un elemento (in particolare un metallo) potrebbe essere utilizzato.
- punto di fusione: la temperatura che causa la fusione dei solidi. Come punto di congelamento.
- punto di congelamento: la temperatura alla quale i liquidi diventano solidi. Come punto di fusione.
- evaporazione: La perdita di acqua da una sostanza.
- condensazione: la conversione del vapore acqueo torna a liquido.
- sublimazione: quando un solido viene convertito direttamente in un gas.
- deposizione: quando un gas viene convertito direttamente in un solido.
- proprietà fisica: una caratteristica di una sostanza che può essere osservata o misurata senza modificare l’identità della sostanza.
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