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Data pubblicazione: Nov 01, 2010 5:4:3 PM
La lezione del 29 ottobre dimostra che il concetto di sostanza è ancora estremamente vago. Le domande aperte, come la questione di Francesco e Riccardo (se è vero che in un miscuglio eterogeneo le sostanze non si mescolano, allora perché lo chiamiamo miscuglio?) saranno elaborate nelle prossime lezioni, ma ciò potrà essere di qualche utilità solo se nel frattempo studierete questa lezione assieme al libro a pagina 26-27.
Il 5 novembre abbiamo iniziato dalla distinzione
OMOGENEO / ETEROGENEO
ESEMPI:
assenti frinconi, mogetta, sabbatucci e martelli
0. OLIO SU ACQUA 3 omogenei perché Pellerinio: non è un miscuglio
1. ACQUA-ZUCCHERO 19omo (tranne Festim etero)
2. ACQUA - FARINA festim, ciccotti, paolucci, benedetti mazzieri tarabelli = OMO perché diventa una cosa unica.
3. SABBIA 13 OMO o ETERO?
4. CEMENTO ARMATO etero (perché ci sono i componenti del cemento e c'è la sabbia)
5. VETRO-RESINA etero
6. ACQUA - SALE omo
7. MISCELA OLIO - BENZINA omo o etero?
8. MAIONESE OMO o ETERO? eterogenea (come il latte)
9. LATTE vedere figura a pag. 27
CRITERI INDIVIDUATI
0. Quando si mescola qualcosa e otteniamo un miscuglio delle sole "cose" mescolate non c'è nessuna trasformazione chimica (è una trasformazione fisica come il suo opposto: la SEPARAZIONE).
1. OMOGENEO = "È tutto uguale", o "è un tutt'uno"
2. OMOGENEO = non tende a separarsi nei vari .... mentre ETREOGENEO tende a separarsi da solo nei vari ...
3. OMOGENEO: quando si scioglie del tutto un ..... in un liquido
La parola che manca sui puntini è la risposta alla seguente domanda:
COME SI CHIAMANO I TIPI DI MATERIA CHE FANNO PARTE DI UN MISCUGLIO?
4. ETEROGENEO Ci sono parti diverse
5. Dal libro pag. 26: MISCUGLIO OMOGENEO ha una composizione identica in ogni suo punto
6. Dal libro pag. 26: MISCUGLIO ETEROGENEO ha una composizione che non è identica in ogni suo punto.
DISCUSSIONE SUI CRITERI
I criteri 1 e 4, dopo aver osservato l'ingrandimento del latte a pag. 27, diventano qualcosa di dipendente dalla distanza di separazione tra le parti. Se le parti sono molto separate, come nell'esempio 0 (acqua su olio) possiamo anche dire che non c'è nessun miscuglio, ma solo due corpi liquidi a contatto, ben divisi l'uno dall'altro.
Se le parti sono piccole e numerose (es. granelli di sabbia di diverso colore) in genere si parla di miscuglio, anche se, armati di pazienza, potremmo separare ogni piccolo corpo dall'altro manualmente.
le parti possono essere talmente piccole da essere riconoscibili solo col microscopio ottico, come nel caso del latte e della maionese. Anche se l'aspetto del latte e della maionese sono perfettamente uniformi, al microscopio non lo sono affatto. Quindi li classifichiamo come eterogenei. Anche acqua e farina, a lungo impastati, formano qualcosa di apparentemente uniforme. Ma anche una semplice lente permetterebbe di vedere granelli di tipo diverso e goccioline di liquido. Oppure basterebbe lasciare la massa ferma in un recipiente chiuso per vedere che i suoi ... tendono a separarsi da soli. Questa separazione non si verifica se, per esempio, sciogliamo il sale nell'acqua.
Eppure la materia del sale e dell'acqua non scompaiono; l'acqua e il sale non si trasformano in altre sostanze.
Evidentemente le particelle che formano acqua e sale sono talmente piccole che non si vedono nemmeno col microscopio. Quindi anche la soluzione acqua e sale, se potessimo osservarla con un microscopio atomico, ci apparirebbe come formata da parti differenti (molecole d'acqua, ioni cloruro e ioni sodio circondati da molecole d'acqua), quindi eterogenea. Sulla scala atomica, nulla è omogeneo, nulla è uniforme. Neppure una singola sostanza. Anche le definizioni del libro, 4 e 5, fanno bene a parlare di composizione ma, per quanto detto sopra, non è corretto parlare di "composizione di ogni punto" se non si sa "quanto è grande il punto".
La figura seguente mostra rappresenta una soluzione di acqua e sale, un miscuglio perfettamente omogeneo sulla scala visibile e anche al microscopio. Ma alla scala atomica non è vero che la "composizione è uguale in ogni punto"
Quindi, quando parliamo di miscugli, dobbiamo precisare un criterio operativo, pratico.
Può venirci in aiuto una differenza che c'è tra acqua e sale, miscuglio che dobbiamo considerare realmente omogeneo, perché noi vediamo chiaramente il sale sciogliersi completamente nell'acqua, e gli altri altri miscugli che sembrano omogenei (impasto acqua e farina, maionese, latte) ma che sono in realtà eterogenei sotto al decimo di millimetro. Se potessimo disintegrare le microscopiche goccioline di olio presenti nel latte fino a ridurle alle dimensioni delle molecole d'acqua e degli ioni di cloruro e sodio, cosa succederebbe? Che il miscuglio diventerebbe trasparente come l'olio, come l'acqua e come la soluzione acqua e sale.
Quindi ora abbiamo un criterio operativo: se il miscuglio di due sostanze è trasparente, possiamo considerarlo certamente omogeneo. Le particelle sono così piccole che la luce può attraversare il miscuglio senza subire deviazioni. Le piccole gocce di olio del latte, pur essendo trasparenti, fanno sì che i raggi di luce che penetrano in esso siano deviati migliaia di volte, perciò è impossibile vedere in trasparenza attraverso il latte, anche se esso è internamente illuminato.
Purtroppo questo criterio è applicabile solo quando il solvente (il componente più abbondante) è trasparente prima di formare il miscuglio. Invece il criterio 2, proposto da qualcuno di voi, può essere applicato a qualunque miscuglio liquido.
Prossimi problemi di laboratorio su questo argomento
PS_04. Riconoscete se il miscuglio assegnato è omogeneo o eterogeneo.
PS_05. In laboratorio ricavate la percentuale di acqua presente nella margarina light.
LEZIONE DEL 9 Novembre
Domande:
1. Quali sono i criteri pratici per distinguere se un miscuglio è omogeneo o eterogeneo?
2. Quando si può usare il termine sciogliere-sciogliersi?
Abbiamo due provette con due miscugli, uno viola scuro, molto scuro, e uno che sembra latte, ma meno opaco e meno bianco.
Per rispondere alla prima domanda del giorno leggiamo sul libro a pag. 26-27, ma non troviamo nessun aiuto.
Francesco scrive che il criterio è di vedere se la composizione è identica in ogni punto (miscuglio omogeneo). Questo non è un criterio pratico ma una definizione. Un criterio pratico deve dire cosa fare, cosa osservare, e la composizione non si può "vedere".
Altri propongono di usare il microscopio per vedere se il miscuglio a livello microscopico è uniforme o no.
Questo sì che è un criterio pratico, ma non abbiamo un numero sufficiente di microscopi per ogni coppia che dovrà risolvere il problema. Cerchiamo altre soluzioni.
PRIMO CRITERIO TROVATO, LA TRASPARENZA
nella foto sopra vediamo che l'acqua e sale è un miscuglio omogeneo, perché le particelle sono abbastanza piccole da non deviare i raggi di luce, mentre nel latte le particelle di grasso sono grandi e, anche se invisibili a occhio nudo, sono sufficienti a causare la dispersione della luce deviando i suoi raggi. La luce penetra di meno e le deviazioni dei raggi rendono impossibile leggere in trasparenza anche illuminando abbastanza.
SECONDO CRITERIO: USARE TECNICHE DI SEPARAZIONE PER MISCUGLI ETEROGENEI (FILTRAZIONE, DECANTAZIONE E CENTRIFUGAZIONE, pagina 34 del libro)
L'idea per questo criterio viene osservando la provetta con il miscuglio biancastro: ci accorgiamo che qualcosa si sta depositando sul fondo. Questo è un criterio sicuro del fatto che il miscuglio è eterogeneo: i miscugli eterogenei tendono a separarsi da soli (come era stato già detto da qualcuno).
La decantazione, che stiamo osservando e che è descritta a pagina 34, corrisponde proprio a questo depositarsi-stratificarsi spontaneo. A pensarci bene questo processo di separazione tanto spontaneo non è: è la forza di gravità che lo fa avvenire, dato che il peso specifico dei componenti mescolati è diverso, per cui quelli a maggior peso specifico tenderanno a scendere in basso e quelli con minor peso specifico tenderanno a salire in superficie. Ciò testimonia che gli uni non si erano mai realmente sciolti negli altri: per un miscuglio eterogeneo non si può parlare di "sciogliersi" o di "sciogliere", ma al massimo di "mescolarsi", "mescolare".
Per accelerare questo processo di separazione dovuto all'azione differenziata della forza di gravità, possiamo, anche nel nostro laboratorio, aumentare la stessa accelerazione di gravità di diverse volte, con una macchina chiamata centrifuga. Poiché non abbiamo molto tempo per risolvere il nostro problema n.4, non potremmo permetterci di aspettare per ore e vedere se il miscuglio si stratifica. Con la centrifuga la separazione che con la sola gravità potrebbe richiedere ore, avverrà in pochi secondi. Se non ci sarà separazione diremo che il miscuglio è omogeneo.
Se il miscuglio eterogeneo contiene anche un componente solido, potremo separarlo anche con la tecnica della filtrazione. Le particelle del liquido sono le molecole, e queste passeranno anche attraverso i pori del filtro che sono invisibili a occhio nudo (es. 0,45 micron o millesimi di millimetro). I granelli di solido, anche se ben mescolati, essendo più grandi dei pori del filtro, rimarranno sul filtro. Se dopo la filtrazione e dopo aver passato un po' d'acqua sul filtro non rimarrà nulla su di esso concluderemo che il miscuglio è omogeneo oppure che tutti i suoi componenti sono liquidi. Va notato che nel caso della centrifugazione abbiamo informazioni più precise: anche se i componenti del miscuglio eterogeneo sono tutti liquidi, come nella margarina o nella maionese, si avrà una separazione in strati centrifugando abbastanza a lungo e velocemente.
Queste informazioni dovrebbero essere sufficienti per risolvere il problema n.4, quello cioè di capire se il miscuglio assegnato è eterogeneo o omogeneo. Compilate il seguente form entro martedì 16 novembre.
Abbiamo un altro problema da risolvere: PS_05. Perché se le particelle di un solido sono solo disperse in un miscuglio eterogeneo, esse tendono a scendere in basso e separarsi spontaneamente (in quanto più pesanti), mentre ciò non accade a una soluzione di acqua e sale. Anche se sono invisibili, le piccole particelle di NaCl (cloruro di sodio) sono ben più pesanti delle particelle di acqua. Eppure nemmeno se teniamo il liquido in un recipiente chiuso e immobile per 1000 anni e nemmeno se lo centrifughiamo con la centrifuga più potente del mondo per una settimana il sale si ridepositerà. Perché il sale resterà comunque sciolto? Che cosa, nel miscuglio, contrasta l'accelerazione di gravità?
La risposta la potete ottenere leggendo a pagina 39 e poi scrivere su questo modulo
2. Quando si può usare il termine sciogliere-sciogliersi?
La risposta alla seconda domanda, quando si può usare il termine sciogliersi o sciogliere, è già nella precedente risposta (parte evidenziata in arancione):
1. deve esserci un solvente e la sostanza o il materiale "non deve sciogliersi da solo", come fa il ghiaccio.
2. potremo dire che si è sciolto solo se il risultato sarà un miscuglio omogeneo (o soluzione) e non eterogeneo.
Anche su questo argomento dello "sciogliersi" abbiamo un problema da risolvere.
Poniamo due pezzi di soda caustica identici in due barattolini, uno che rimane aperto e uno che invece chiudiamo, quindi lasciamo i due barattoli fermi nello stesso luogo. Dopo alcune ore andiamo a vedere cosa è successo.
La pasticca nel barattolino aperto non c'è più e al suo posto c'è un po' di liquido. L'altra pasticca è invece come l'avevamo lasciata. PS_06: possiamo dire che la pasticca del barattolo aperto si è sciolta o no? Che cosa è successo? come possiamo confermare ciò che secondo voi è successo in modo semplice?
Rispondete alle domande su questo modulo.
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