linx_Chimica con metodo by Sandra Soi

Il corso fa parte del Pearson Learning System, il sistema per l’apprendimento che unisce libro di testo e materiali digitali integrativi.

Il manuale

Contenuti digitali integrativi ITE

L’Interactive Tablet Edition è la versione digitale interattiva del corso, disponibile online e utilizzabile su qualsiasi tablet, iPad o Android, e su tutti i computer. I materiali digitali integrativi sono attivabili grazie ad apposite icone in pagina: n le icone tutor segnalano la presenza di strumenti di aiuto allo studio e alla comprensione del testo; n le icone plus si riferiscono a materiali di ampliamento e approfondimento.

DIDASTORE

Un’ampia offerta di materiali digitali integrativi per uno studio e una didattica flessibili, personalizzati e condivisi. Il Didastore è composto da tre ambienti: Archivio n repertorio di materiali e oggetti di apprendimento, con una mediateca dedicata alle risorse multimediali; Palestra n batterie di esercizi e di attività didattiche interattive; Docente n area dedicata all’insegnamento, con la Guida del corso, materiali didattici e la possibilità di creare gruppi di studio o classi virtuali.

LIMBOOK

È un DVD-Rom per il docente che contiene la versione digitale sfogliabile dei volumi, attivata con i medesimi contenuti dell’ITE, più una sezione di materiali per consentire la personalizzazione di lezioni e verifiche.

Per accedere ai contenuti digitali integrativi online collegatevi al sito pearson.it/digitale e seguite le istruzioni.

Introduzione Che cos’è la chimica 1 Misure e grandezze 1 Le grandezze fisiche

Grandezze intensive e grandezze estensive

2 Alcune grandezze importanti La lunghezza Il volume La massa La temperatura La pressione

3 Esprimere le misure

Notazione scientifica e ordine di grandezza Incertezza delle misure Misurazioni e cifre significative Le cifre significative nei calcoli

2 la materia e le sue trasformazioni 2 2 5 5 6 7 7 9 11 11 13 15 18

4 La densità

21 Massa e volume sono grandezze direttamente proporzionali ??

5 L’energia

26 26 27

6 Il calore specifico

Come si misura il calore scambiato Il valore energetico degli alimenti

19 33 34

curiosaMENTE 1 L’idea fortunata di Democrito

Mappa dei concetti Conoscenze e abilità Palestra delle competenze Test di verifica

37 37 40 43

Energia cinetia ed energia potenziale Il calore e le unità di misura dell’energia

Indice

1 Proprietà e trasformazioni fisiche

della materia

2 Le miscele

Sistemi omogenei e sistemi eterogenei Le miscele: omogenee ed eterogenee

3 Soluzioni: aspetti quantitativi La solubilità La concentrazione delle soluzioni

4 Dalle miscele alle sostanze pure

Le sostanze pure: elementi e composti Elementi e composti: come si scrivono nel linguaggio chimico

5 I metodi di separazione delle miscele 6 Proprietà e trasformazioni chimiche

della materia

Proprietà chimiche della materia Gli indizi delle trasformazioni chimiche curiosaMENTE 2 Monsieur Lavoisier e l’invenzione della chimica

Mappa dei concetti Conoscenze e abilità Palestra delle competenze Test di verifica

81 82 85 89

Contenuti digitali integrativi tutor

tutor

plus

Lezione animata • La densità Test interattivi MP3 Sintesi paragrafo per paragrafo Mappa interattiva Guida allo studio interattiva Risposte e soluzioni

Approfondimento • La densità... ossea • Il CO2 e il riscaldamento globale Indagini • Accuratezza e precisione • E ora, che faccio? • Densità assoluta e densità relativa • Temperatura e calore specifico Test your English

Gli stati fisici della materia Proprietà fisiche della materia Trasformazioni fisiche e passaggi di stato I passaggi di stato e la temperatura I passaggi di stato e la pressione

Lezione animata • La concentrazione delle soluzioni • Elementi, composti e miscele Test interattivi MP3 Sintesi paragrafo per paragrafo Mappa interattiva Guida allo studio interattiva Risposte e soluzioni

Approfondimento • Tecniche criogeniche in cucina • Le polveri sottili • L’estrazione dello shale gas • La torre di frazionamento del petrolio Indagini • Separare le miscele • 1 + 2 + 3 = nero! • Energia e materia • Concentrazione di una soluzione di cloruro di sodio Test your English

3 L’atomo e gli elementi 1 Dalle leggi ponderali alla teoria atomica di Dalton

4 La quantità di sostanza 92

La legge di conservazione della massa La legge della composizione costante La teoria atomica di Dalton

1 Massa atomica e massa molecolare

136 136 136

2 Gli atomi, le molecole e la mole

138 140

3 La massa molare

141 142

La massa atomica La massa molecolare

Dalla formula alle moli degli elementi

2 Verso un nuovo modello di atomo

La natura elettrica della materia La scoperta delle particelle subatomiche La massa delle particelle subatomiche: una nuova unità di misura

La massa molare dei composti

4 Relazione tra mole e massa: calcoli con la massa molare

3 I modelli atomici di Thomson e Rutherford

plus Extra Relazione tra mole e volume:

L’atomo di Thomson L’atomo di Rutherford

il volume molare dei gas

5 La composizione percentuale e la formula empirica

4 Il nucleo atomico

Le formule empiriche

Il numero atomico e il numero di massa Gli isotopi e la massa atomica Gli isotopi radioattivi

6 La formula molecolare 7 Le moli nelle equazioni chimiche

5 La tavola periodica degli elementi I simboli degli elementi chimici La tavola periodica degli elementi

plus Extra Le famiglie degli elementi chimici

6 Gli ioni: quando gli atomi perdono o acquistano elettroni Il legame ionico

160 160 161 164

plus Extra Le molecole della vita: una introduzione

Mappa dei concetti Conoscenze e abilità Palestra delle competenze Test di verifica

127 127 130 133

tutor

plus

Lezione animata • La composizione dell’atomo Test interattivi MP3 Sintesi paragrafo per paragrafo Mappa interattiva Guida allo studio interattiva Risposte e soluzioni

Approfondimento • Gli elementi essenziali per la salute Indagini • Usare l’inferenza: la scatola nera • La massa atomica del “candio” • Il rapporto di combinazione tra due elementi • Decomposizione di un sale e legge di Lavoisier

156

Mappa dei concetti Conoscenze e abilità Palestra delle competenze Test di verifica

Come si rappresentano le molecole I legami tra le molecole

126

153

159

in comune gli elettroni

curiosaMENTE 3 Dalton e Avogadro ci vedono giusto

147 149

curiosaMENTE 4 Il sogno di Mendeleev

7 Le molecole: quando gli atomi mettono

Test your English

144

Lezione animata • La mole Test interattivi MP3 Sintesi paragrafo per paragrafo Mappa interattiva Guida allo studio interattiva Risposte e soluzioni

Approfondimento • I fertilizzanti • Contare... misurando le masse • La composizione percentuale • Moli e formule chimiche Indagini Test your English

La chimica è indispensabile per comprendere alcuni aspetti di altre discipline, come la biologia, le scienze ambientali, la geologia.

Introduzione Che cos’è la chimica I neuroscienziati stanno cercando di capire cos’è l’intelligenza, per poi replicarla artificialmente in un computer. I bioingegneri stanno usando la genetica per costruire la vita sintetica, per esempio batteri capaci di produrre energia. I fisici spingono sempre di più sugli acceleratori di particelle, per scoprire gli ultimi confini della materia. Mentre gli astronomi s’interrogano sul doppio mistero della materia oscura e dell’energia oscura: rappresentano il 27% e il 68% dell’universo, eppure non si sa che cosa siano. E i chimici? Di che cosa si occupano? In che modo partecipano allo straordinario sviluppo delle scienze e della tecnologia? La chimica studia la composizione della materia, le sue proprietà e le sue trasformazioni. Questo libro presenta la chimica in un percorso a capitoli, ciascuno dei quali introduce una Big Idea: un punto di riferimento che ti aiuta a orientare e organizzare le tue conoscenze in modo chiaro ed efficace.

INDAGINI

plus

Fogli di lavoro

Grazie alle attività sperimentali descritte nei materiali integrativi digitali potrai lavorare con il metodo scientifico, applicando le BIG IDEA alla realtà; talvolta, arriverai a progettare nuovi esperimenti per verificare le tue ipotesi.

introduzione

Le aree di studio della chimica

Studiare la composizione e le trasformazioni di tutta la materia che ci circonda è un compito ampio e piuttosto complesso. Gli oggetti di studio della chimica e i metodi applicati sono molto diversi: la chimica si svolge in laboratorio, sul campo, negli impianti industriali, ma anche davanti a un computer. Il vasto campo di indagine della chimica viene suddiviso in aree più circoscritte, che si occupano di ambiti specifici. Corbis-42-50395477.jpg La chimica pura mira alla conoscenza della chimica per sé stessa e ne studia perciò gli aspetti fondamentali. Lo sviluppo pratico delle conoscenze che raggiunge è affidato alla chimica applicata.

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La chimica organica studia specificamente il carbonio, le sostanze e i materiali che lo contengono. La chimica del carbonio è inoltre alla base della vita.

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La chimica applicata si occupa di tradurre le conoscenze chimiche in processi, meccanismi e condizioni che permettono di rispondere a un problema pratico.

Come isolare termicamente gli edifici? Che composizione ha l’aria che respiriamo?

La chimica inorganica studia gli oggetti non viventi e si occupa di tutti i materiali nei quali il carbonio non ha un ruolo predominante.

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La chimica analitica si occupa della determinazione del tipo o della quantità di componenti di un materiale o di una miscela.

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Con che materiale realizzare gli abiti? La chimica fisica si occupa dei meccanismi e della velocità delle trasformazioni della materia, compresi gli scambi di energia coinvolti.

Possono le materie plastiche rendere un’auto più leggera?

Quale carburante è più efficiente?

Come rendere la vernice stradale duratura?

Che cos’è la chimica

VII

Tu e la chimica

Conoscere la chimica può essere d’aiuto in molti campi e in diverse situazioni: dalla vita di tutti i giorni, alla costruzione e allo sviluppo di una professione. Permette inoltre di partecipare in modo consapevole a scelte che riguardano la collettività.

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È meglio utilizzare l’acqua calda o fredda, per eliminare una macchia d’erba da una maglietta?

Come puoi giudicare se un nuovo inceneritore rappresenta un pericolo per la tua salute?

LO . . .

Con le risposte al volo puoi verificare immediatamente la comprensione dei concetti

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La chimica può soddisfare il naturale desiderio di capire come funzionano le cose che ci circondano. Ci spiega come mai una mela tagliata a metà annerisce, perché un uovo si rassoda quando viene riscaldato, perché l’acqua, congelando, aumenta di volume, perché lo zucchero si scioglie più in fretta in acqua calda che in acqua fredda, perché il lievito fa gonfiare la pasta di pane. Descrive i comportamenti della materia nelle condizioni più comuni: quelle che ognuno di noi affronta ogni giorno.

L VO

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R IS P O N DI A

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Come ci si prepara per diventare... infermiere, pompiere, giornalista? Sono moltissime le professioni che richiedono competenze nel campo della chimica. Chi per esempio si occupa di curare il manto erboso di un campo da calcio deve conoscere la chimica del suolo. Un infermiere deve conoscere le molecole contenute nei farmaci, un pompiere deve sapere come e in quali condizioni avviene la combustione dei vari materiali. Chi si occupa di comunicare temi scientifici e tecnologici attraverso i media deve saper interpretare le informazioni che provengono dal mondo della ricerca.

Sempre più spesso i cittadini vogliono partecipare a decisioni sugli investimenti pubblici, che riguardano la realizzazione di opere tecnologiche o la scelta degli ambiti entro i quali dirigere le risorse per la ricerca scientifica di base. Questo richiede che ognuno abbia le competenze necessarie per maturare una opinione informata. La chimica è una delle discipline più coinvolte nei temi di attualità: gestione dei rifiuti, abbattimento degli inquinanti, ricerca sulle malattie. Conoscerla significa poter partecipare con coscienza al dibattito pubblico sulla scienza. Corbis-42-53885021.jpg

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curiosaMENTE è un percorso narrativo che racconta una breve storia della scoperta dell’atomo attraverso la lente della curiosità umana, dalle intuizioni dell’antica Grecia al rigore della tavola periodica.

VIII

introduzione

Chimica, tecnologia e società

Computer da polso, smartphone, automobili sempre più efficienti, ma anche scarpe, penne biro, vasi da fiori, stoviglie, recipienti: la tecnologia fornisce gli strumenti di cui abbiamo bisogno, dai più semplici ai più complessi. Grazie alla tecnologia possiamo spostarci rapidamente, svolgere compiti complessi o raggiungere luoghi remoti, come le profondità abissali e la superficie della Luna. La ricerca chimica contribuisce allo sviluppo tecnologico in diversi campi, dalla salvaguardia dell’ambiente alla conservazione e produzione dell’energia, dal miglioramento delle condizioni di vita umane al raggiungimento di una conoscenza sempre più raffinata dell’Universo.

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Le proprietà del silicio sono alla base del funzionamento dei dispositivi elettronici.

La chimica non si limita a studiare i materiali esistenti, bensì usa le proprie conoscenze sulla struttura e sulle proprietà della materia per progettare e realizzare nuovi materiali. Ne sono un esempio le “bioplastiche”, materiali plastici biodegradabili prodotti a partire da fonti rinnovabili. Le più diffuse sono a base di amido, estratto dal mais, comunemente adottate per la produzione di sacchetti di plastica e imballaggi alimentari.

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La chimica è fondamentale anche nella ricerca di nuove fonti di energia: dallo sviluppo di batterie sempre più capaci con cui equipaggiare le autovetture ibride, alle strategie per produrre idrogeno, un possibile carburante del futuro, in modo efficiente, sicuro ed economico. La conoscenza dei meccanismi biochimici che regolano il funzionamento del nostro organismo ci ha permesso di sviluppare un incredibile numero di farmaci. La scoperta del DNA è stato il primo passo per la nascita della biotecnologia, una scienza che si occupa dello sviluppo di prodotti e processi biologici. Essa usa tecniche che sono in grado di modificare il patrimonio genetico degli organismi viventi, per esempio trasferendo informazioni genetiche da un organismo a un altro. Così l’insulina, necessaria per i diabetici, viene oggi prodotta industrialmente da particolari batteri in cui sono stati inseriti geni umani. Grazie agli oltre 350 kili di campioni lunari, frutto delle missioni spaziali, oggi conosciamo la composizione minerale della Luna e sappiamo che un tempo era interamente ricoperta da un vasto oceano di lava. La sonda Opportunity, che ha raggiunto Marte nel 2004, ha invece eseguito test chimici direttamente sul suolo marziano, inviando i risultati a un centro di controllo terrestre. È così che abbiamo scoperto che un tempo, su quel pianeta, era presente acqua in abbondanza.

STRIP»indagini

Corbis-42-15529730.jpg bruciare completamente il fondo e conservare le ombre, schiarendole Le strip indagine aprono una finestra sulla realtà sperimentale del laboratorio di chimica, mostrandoti tecniche e fenomeni presentati in una timeline.

Con un approccio visivo e basato sulla chiarezza, le strip ti accompagnano in esperimenti virtuali legati ai contenuti dei capitoli.

Ti permettono inoltre di verificare la tua comprensione dei concetti con domande semplici e immediate.

Che cos’è la chimica

Il metodo scientifico

Le scienza sono accomunate da un approccio logico e sistemico alla soluzione dei problemi che chiamiamo metodo scientifico. Il metodo ipotetico-deduttivo, con cui gli scienziati cercano di ottenere spiegazioni dei fenomeni naturali, comprende una serie di passaggi; l’osservazione, da cui scaturisce una domanda, la formulazione di una ipotesi, che dà spiegazioni provvisorie a ciò che si è osservato, l’ideazione di un esperimento per verificare tale ipotesi. Tutti noi usiamo le ipotesi per risolvere problemi quotidiani; supponiamo, per esempio, di dover usare una torcia elettrica che non si accende. L’uso del ragionamento deduttivo ci porterà probabilmente ai seguenti passaggi. Osservazione

Premendo l’interruttore della torcia elettrica, questa non si accende. Ecco un esempio molto semplice di osservazione. Da questa, scaturisce una domanda: perché la torcia non si accende? Possiamo parlare di osservazione tutte le volte che raccogliamo una informazione, sia attraverso l’uso diretto dei nostri sensi, in questo caso la vista, sia grazie all’utilizzo di uno strumento capace di tradurre un particolare aspetto di un fenomeno in un messaggio sensibile, che possiamo quindi percepire. Per esempio, non è possibile ottenere la massa di un oggetto semplicemente soppesandolo: dobbiamo usare una bilancia. Ciò che distingue la scienza dalle altre forme di sapere è il fatto che dipende da osservazioni confermabili.

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L’esperimento in laboratorio è un momento fondamentale nello sviluppo di una teoria chimica.

tutor

SOS matematica

Ipotesi e verifica delle ipotesi

Prima ipotesi: possiamo immaginare che la torcia non si accende perché le pile sono esaurite. Abbiamo così individuato una causa che può giustificare ciò che abbiamo osservato. Possiamo allora prevedere che, se sostituiamo le pile, la torcia tornerà a funzionare. L’esperimento (la sostituzione delle pile) ci consente di verificare l’ipotesi che abbiamo formulato. Se, dopo avere sostituito le pile, la torcia riprende a funzionare, allora l’ipotesi di partenza era corretta, ed “è verificata”. Se invece la torcia continua a non funzionare, allora dobbiamo formulare una nuova ipotesi; per esempio, che la lampadina si è bruciata. Sostituendola (esperimento), verificheremo la nostra nuova ipotesi. La progettazione di un esperimento scientifico è in genere più complessa dell’esempio della torcia, perché il numero di variabili in gioco può essere molto elevato.

Le teorie scientifiche

I fatti, in forma di osservazioni verificabili e risultati sperimentali ripetibili, non sono il punto di arrivo degli scienziati. Ciò che fa progredire la scienza sono le nuove teorie, capaci di stabilire un nesso tra una serie di osservazioni apparentemente scollegate. I pilastri della scienza sono le spiegazioni che si applicano a fenomeni anche molto diversi tra loro. Una teoria ha una portata molto più vasta di un’ipotesi. La scienza è un processo in corso e le teorie scientifiche, anche quelle più comprovate, non sono mai definitive: è sempre possibile che qualche nuova osservazione smentisca una teoria o una sua parte, costringendo gli scienziati ad apportare delle modifiche.

Le leggi scientifiche

Una legge scientifica riassume i risultati di una serie di osservazioni ed esperimenti: non deve spiegare ciò che afferma; questo, in effetti, è compito delle teorie. Nello studio della chimica incontreremo molte leggi, alcune delle quali espresse con precise formulazioni matematiche.

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Perché studiare la chimica?

La chimica è ovunque e grazie a essa possiamo imparare a osservare e manipolare la materia, ma più semplicemente può essere un’esperienza divertente e appagante. Comprendere la bellezza delle idee, indagare il comportamento delle sostanze, decifrare il funzionamento delle cose: a metà fra la sfida e il gioco, è questo che spinge, ogni giorno, i chimici di tutto il mondo a indossare il camice ed entrare nei loro laboratori. Corbis-42-30530588.jpg

126

capitolo 1 Misure e grandezze

test

Test di verifica Per ciascun quesito scegli la migliore risposta.

[trovi le Risposte in fondo a questo volume]

6 Il diametro di una particella di polvere è 4,5 ⋅ 10–3 mm. In notazione decimale la misura del diametro è: A 4500 mm b 0,045 mm c 0,0045 mm d 0,00045 mm e nessuna delle risposte precedenti.

2 Su un righello si leggono i seguenti valori:

7 Si effettua una moltiplicazione tra due fattori, uno con

0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 Prima dello zero e dopo il 60 c’è 1 cm di distanza e tra i valori scritti ci sono 5 tacche più piccole. Indica l’affermazione corretta: A la portata è 62,2 cm. b la sensibilità è 10 cm. c la sensibilità è 1 cm. d la sensibilità è 2 cm. e la sensibilità è 60 cm.

8 Indica l’affermazione errata:

3 Indica l’affermazione errata. Nel SI l’unità di misura: A del volume è il litro. b del tempo è il secondo. c della temperatura è il kelvin. d della massa è il kilogrammo. e della lunghezza è il metro.

4 Quale delle seguenti non è una grandezza derivata? A Volume. b Area. c Densità. d Forza. e Quantità di sostanza.

5 Indica il numero che non possiede due zeri significativi: A 0,01 g b 2,008 m c 0,001200 L d 0,1030 °C e 0,01010 mol

due cifre decimali e cinque significative, l’altro con tre cifre decimali e cinque cifre significative. Al massimo, il risultato deve avere: A tre cifre significative. b tre cifre decimali. c due cifre significative. d due cifre decimali. A cinque cifre significative. A 1 m3 si può considerare un multiplo del litro. b 1 m3 è un multiplo del dm3. c 1 L equivale a 1000 cm3. d 1 mL equivale a 1 dm3. e 1 dm3 equivale a 1 L.

9 Indica l’affermazione corretta: A la densità dei solidi è sempre maggiore di quella dei liquidi. b densità e peso specifico sono la stessa grandezza. c massa e volume sono grandezze estensive e perciò anche la densità è una grandezza estensiva. d massa e volume sono grandezze estensive, la densità è una grandezza intensiva. e un sasso di 10 g, immerso in una piscina piena d’acqua, non affonda perché la massa di acqua è molto maggiore di quella del sasso.

10 Nel SI il simbolo dell’unità di misura della pressione è: A atm b mmHg c Pa d bar e torr

Misurare la materia

Le misurazioni scientifiche ci forniscono le informazioni necessarie per interpretare la realtà

capitolo 11 Misure e grandezze 1 Le grandezze fisiche 2 Alcune grandezze importanti 3 Esprimere le misure 4 La densità 5 L’energia 6 Il calore specifico curiosaMENTE un percorso sulla chimica e l’atomo L’idea fortunata di Democrito

INDAGINI In che modo gli scienziati esprimono il grado di incertezza di una misura? Come puoi usare l’analisi dimensionale per risolvere un problema? Quali proprietà della materia puoi misurare? E quali puoi ottenere con i calcoli?

plus

Fogli di lavoro

Le attività descritte nei fogli di lavoro ti permettono di esplorare la realtà alla luce delle BIG IDEA. In alcuni casi, potrai espandere la tua indagine e disegnare nuovi esperimenti.

» Accuratezza e precisione » E ora, che faccio? IN LABORATORIO

» Densità e peso specifico » Temperatura e calore specifico

capitolo 1 Misure e grandezze

D ON

V O L O... I AL

RI S

1 Le grandezze fisiche

Secondo te, quali sono grandezze? amore • tenerezza • energia • fascino • velocità • quantità di sostanza • sentimento • acqua • acciaio

È una calda giornata d’estate e desideriamo bere una bibita ghiacciata; prendiamo alcuni cubetti di ghiaccio dal freezer e li mettiamo in un bicchiere di aranciata. Dopo qualche minuto osserviamo che si sono verificati alcuni cambiamenti: i cubetti sono scomparsi, il livello dell’aranciata nel bicchiere è aumentato e la bibita si è raffreddata. Questa è una descrizione di tipo qualitativo di un fenomeno che stiamo osservando, ma se volessimo fornire una descrizione più approfondita dovremmo fornire indicazioni di tipo quantitativo, basate su caratteristiche degli oggetti (o corpi fisici) che possono essere misurate. Per esempio, potremmo misurare il volume del liquido prima e dopo l’aggiunta del ghiaccio, la temperatura dell’aranciata prima dell’aggiunta del ghiaccio, quella dei cubetti appena estratti dal freezer e quella della bibita dopo la fusione del ghiaccio. La temperatura e il volume – ma anche il peso, la lunghezza, il tempo ecc. – sono grandezze fisiche perché possono essere misurate, cioè associate a valori numerici. Una caratteristica di un corpo o di un fenomeno che può essere misurata è chiamata grandezza fisica (o semplicemente grandezza).

Misurare una grandezza fisica significa, in pratica, confrontarla con una grandezza dello stesso tipo scelta convenzionalmente come unità di misura, in modo da determinare quante volte l’unità è contenuta nella grandezza da misurare. Per esempio, quando diciamo che una persona è alta 1,81 m, significa che la sua altezza corrisponde a 1,81 volte il metro, che è l’unità di misura della lunghezza.

1.1 Grandezze intensive e grandezze estensive sistema

ente

L’esempio della bibita ci serve a introdurre alcune considerazioni su come si studia un fenomeno. Anzitutto è necessario individuare l’oggetto di indagine, isolandolo da ciò che lo circonda. Per esempio: se teniamo il bicchiere in mano, il suo calore può fare aumentare la temperatura della bibita. La mano fa dunque parte di ciò che stiamo studiando? La risposta è… dipende. Possiamo decidere di studiare il bicchiere e la nostra mano come un tutt’uno, oppure possiamo scegliere di studiare solo il bicchiere con la bibita. In questo secondo caso la nostra mano non fa parte del sistema studiato, ma di ciò che lo circonda, cioè del suo ambiente (figura 1). L’oggetto di studio si chiama sistema e tutto ciò che lo circonda si chiama ambiente.

Figura 1 Sistema e ambiente. Se consideriamo la Terra come il sistema, qual è il suo ambiente?

A volte si usa il termine universo per indicare l’insieme “sistema + ambiente”. Una volta definito il sistema, possiamo occuparci delle grandezze che lo descrivono. Nell’esempio del sistema costituito dal bicchiere con la bibita, possiamo utilizzare la temperatura e il volume per descrivere quantitativamente il sistema. Temperatura e volume sono due grandezze fisiche utili al nostro scopo, ma di tipo diverso. Se suddividiamo la bibita versandola con cura in più bicchieri, possiamo dire che il volume iniziale della bibita è la somma dei volumi delle singole porzioni che abbiamo ottenuto. Invece, la temperatura iniziale della bibita non si può esprimere come somma delle temperature di ogni singola porzione ottenuta. Le proprietà della materia come il volume o la massa, che dipendono dalla estensione del cor-

1. Le grandezze fisiche

Grandezza estensiva

volume, massa, peso

 dipende

dalla estensione del corpo

Grandezza intensiva

temperatura, densità, pressione

 non dipende

...

Una grandezza estensiva dipende dalla estensione del campione; una grandezza intensiva non dipende dalla estensione del campione.

R IS P O N D I AL

po, si dicono estensive; queste proprietà sono utili per identificare i materiali e le sostanze. Invece le proprietà come la temperatura, che non dipendono dalla estensione del corpo, si dicono intensive.

L’intervallo di tempo, secondo te, è una grandezza intensiva o estensiva? E l’area di una superficie?

dalla estensione del corpo

1.2 Il Sistema Internazionale delle Unità di Misura Nella vita quotidiana compiamo di continuo operazioni di misura (o misurazioni) e quando esprimiamo il risultato di una misurazione, sappiamo che i numeri utilizzati assumono significato solo quando sono seguiti dall’unità di misura. Ci esprimiamo con chiarezza se diciamo “ho mangiato un etto di pasta”, “ti aspetto tra venti minuti”, “seguo una dieta da 1200 kilocalorie”; invece, dire “il volume dell’aranciata nella lattina è 330” è senza significato. Occorre specificare che si tratta di “330 millilitri” (in simboli, 330 mL); una misura deve sempre essere riportata indicando il valore numerico e l’unità di misura, ed eventualmente anche il simbolo della grandezza: valore numerico

V = 330 mL

unità di misura

simbolo della grandezza, il volume

Come vedremo nella risoluzione dei problemi, dato che le misure sono formate da un coefficiente numerico e una parte letterale, nei calcoli algebrici possiamo trattarle come se fossero monomi. La scelta dell’unità di misura può essere arbitraria: avremmo infatti potuto decidere di indicare il volume della bibita in “cucchiai” e contare quanti cucchiai sono necessari per raggiungere il volume contenuto nella lattina. Ma se vogliamo che le misure siano comprese da tutti, dobbiamo fare uso di unità di misura condivise da tutti.

STRIP»indagini Intensiva vs. Estensiva

Versiamo una lattina di aranciata in un recipiente graduato e misuriamo tre grandezze fisiche del nostro sistema,

la temperatura, il volume e la massa (1). Dopo aver versato una parte della bibita in un altro contenitore (2), massa e volu-

me sono diminuiti; e la temperatura (3)? Ti aspetti che sia più alta, più bassa o la stessa? Perché?

capitolo 1 Misure e grandezze

Nel 1960, l’XI Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure (con sede a Sèvres, vicino a Parigi) ha stabilito un Sistema Internazionale di Unità di Misura (abbreviato SI), che per convenzione viene utilizzato da tutti gli scienziati del mondo. Il SI definisce sette grandezze fondamentali (tabella 1); in chimica si fa uso soprattutto delle prime cinque unità elencate nella tabella.

V O L O... I AL ND

RI S

TABELLA 1  Grandezze fondamentali e unità di misura

Tramite Internet, ricerca a quanti cm3 equivale un cucchiaio (table spoon, in inglese). Secondo te, è una misura di uso universale?

Grandezza fisica

Unità di misura

Simbolo

lunghezza

metro

massa

kilogrammo

intervallo di tempo

secondo

temperatura

kelvin

quantità chimica (o quantità di sostanza)

mole

mol

intensità di corrente

ampere

intensità luminosa

candela

Dalle unità di misura delle grandezze fondamentali derivano le unità di tutte le altre grandezze fisiche, che perciò sono dette grandezze derivate. Per esempio, la lunghezza si misura in metri (m); la superficie è una grandezza derivata che si misura in metri quadrati (1 m2 = 1 m · 1 m) e il volume in metri cubi (1 m3 = 1 m · 1 m · 1 m). Talvolta le unità di misura delle grandezze derivate possono assumere un nome proprio; per esempio, l’unità di misura della forza è il newton (N), che si può anche esprimere come relazione tra le unità di misura delle grandezze fondamentali dalle quali trae origine, cioè in “kg per metro al secondo quadrato”: 1m F = m · a ⇒ 1 N = 1 kg · 2 1s In questo corso, per le unità di misura useremo la notazione m/s2, g/L, g/mol ecc. invece della notazione esponenziale raccomandata dalla IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry): m · s–2, g · L–1, g · mol–1 ecc.

rivedi il paragrafo 1

Le grandezze fisiche

1 Indica quali tra le seguenti misure sono espresse utilizzando le unità del SI: a. 5,5 m b. 45 kg c. 5 ft (feet = piedi)

d. 25 s e. 22 °C

3 Completa la seguente tabella; puoi consultare la tabella delle grandezze derivate nella seconda di copertina. Grandezza massa forza energia

tutor

Sintesi audio

tutor

Test interattivo

2 Indica quali tra le seguenti misure sono espresse utilizzando le unità del SI: a. 8 m³ b. 245 K c. 45 °F

d. 125 L e. 125 g

4 Completa la seguente tabella; puoi consultare la tabella delle grandezze derivate nella seconda di copertina.

Unità di misura SI

Grandezza

carica elettrica calore

Unità di misura SI s

mol

2. Alcune grandezze importanti

2 Alcune grandezze importanti 2.1 La lunghezza

La lunghezza è una delle grandezze fondamentali del SI e la sua unità di misura è il metro (simbolo m). Per la lunghezza, come per tutte le altre grandezze, vengono spesso usati multipli o sottomultipli dell’unità di misura del SI. Nel Sistema Internazionale multipli e sottomultipli sono espressi comunemente tramite prefissi (tabella 2). Per esempio, il prefisso kilo- significa 1000 (o 10 · 10 · 10 = 103); il kilometro è un multiplo del metro per il quale vale l’equivalenza: 1 km = 1000 m = 103 m Il prefisso milli-, invece, significa 1/1000 (0,001 o 10 –1 · 10 –1 · 10 –1 = 10 –3); il millimetro è un sottomultiplo del metro per il quale vale l’equivalenza: 1 mm =

1 m = 0,001 m = 10 –3 m 1000

Esempio svolto

1 Svolgere equivalenze tra le unità di misura

Converti: a. 5,4 Mm in cm

b. 7,6 dm in Gm

tutor

Lezione animata Risolvere i problemi sulla densità

Soluzione

a. Il prefisso mega- (M) indica il fattore moltiplicativo 1 000 000 (o 1 · 10⁶); inoltre, sappiamo che 1 m equivale a 100 cm; quindi: 100 cm 5,4 Mm = 5 400 000 m = 5 400 000 m · = 540 000 000 cm 1m come nelle operazioni tra monomi, le unità di misura uguali si semplificano; dato che ci interessa ottenere cm, mettiamo m al denominatore

TABELLA 2  Prefissi di multipli e sottomultipli delle unità di misura nel Sistema Internazionale *

SOTTOMULTIPLI

MULTIPLI

Prefisso (posto davanti al nome dell’unità di misura)

Simbolo (posto davanti al simbolo dell’unità di misura)

Fattore di moltiplicazione

tera

1 000 000 000 000

(1012)

giga

1 000 000 000

(109)

mega

1 000 000

(106)

kilo

1000

(103)

etto

100

(102)

deca

deci centi milli micro nano pico

d c m µ n p

10 1 0,1 0,01 0,001 0,000001 0,000000001 0,000000000001

(101) (100) (10–1) (10–2) (10–3) (10–6) (10–9) (10–12)

[*] La tabella non riporta i prefissi di alcuni multipli: peta (P, 1015), exa (E, 1018), zetta (Z, 1021), yotta (Y, 1024) e di alcuni sottomultipli: femto (f, 10 −15), atto (a, 10 −18), zepto (z, 10 −21), yocto (Y, 10 −24) poco usati in chimica.

capitolo 1 Misure e grandezze

b. Il prefisso deci- (d) indica 1/10 o 0,1 (o 1 · 10−¹); inoltre, sappiamo che 1 Gm equivale a 1 000 000 000 di metri; quindi: 1 Gm 7,6 dm = 0,76 m = 0,76 m · = 0,000 000 000 76 Gm 1 000 000 000 m prova tu

D ON

V O L O . .. I AL

RI S

Converti: a. 3,26 Tg in mg

Quanti mL di bibita ci sono, in una lattina piena da 330 cc? Che cosa indica il simbolo “cc”?

b. 7,6 mL in ML

[Trovi le Risposte in fondo al volume.]

2.2 Il volume Il volume è una grandezza derivata della lunghezza; l’unità di volume nel SI è il metro cubo (m3). I sottomultipli più utilizzati del metro cubo sono il centimetro cubo (cm3), cioè il volume di un cubo con lo spigolo di 1 cm, e il millimetro cubo (mm3) (figura 2). Come unità di misura del volume è comunemente accettato il litro, che può essere indicato con il simbolo l o L (in questo libro useremo L). Dato che 1 L corrisponde alla quantità di liquido contenuta in un recipiente di forma cubica il cui lato misura 1 dm, e il cui volume misura 1 dm3, si può dire che 1 L equivale a 1 dm3.

Figura 2 Unità di misura del volume. Il volume di un cubo di spigoli 10 cm · 10 cm · 10 cm è 1000 cm3, che equivale a 1 L.

1 cm 1 cm

1 cm

1 cm3 = 1 mL

1m 1 dm

1m 10 dm

Figura 3 Recipienti di laboratorio per la misura dei volumi. In base alla descrizione del testo, assegna il nome a ogni recipiente della figura.

1m 1 m3 = 1000 L

1 dm 10 cm

1 dm 1 dm3 = 1 L

Per dare una idea di alcuni volumi, una stanza media ha un volume di circa 30 m3, una lattina di bibita ha un volume di circa 350 cm3, un cucchiaio da minestra corrisponde a circa 5 cm3. La figura 3 mostra alcuni recipienti tarati usati in laboratorio per la misura di liquidi e, in alcuni casi, utili per misurare anche il volume di materiali formati da granelli finissimi: il becher (recipiente con liquido verde) si usa per effettuare misure approssimative del volume; il cilindro graduato (liquido blu) viene utilizzato per misure più accurate; il matraccio (liquido giallo) e la pipetta (liquido verde) permettono di prelevare campioni di volume fisso; infine, la buretta (liquido rosso) eroga volumi variabili con grande accuratezza.

2. Alcune grandezze importanti

2.3 La massa La massa è la misura dell’inerzia di un corpo, cioè della resistenza che il corpo oppone alla variazione del suo stato di quiete o di moto.

La massa è una grandezza fondamentale estensiva, che spesso viene assimilata alla quantità di materia di un corpo. Nel Sistema Internazionale l’unità di misura della massa è il kilogrammo (kg). Il kilogrammo-campione è un cilindro di platino-iridio (una lega metallica), messo a punto alla fine del 1700. Attualmente, però, sono in corso studi per elaborare un nuovo metodo più affidabile per definire l’unità di massa. Si pensa per esempio di definire il kilogrammo costruendo un cubo con un numero preciso di atomi di silicio, operazione impensabile fino all’ultimo decennio del secolo scorso. Si potrebbe così definire l’unità di massa in modo assoluto, senza fare riferimento a standard fisici soggetti a deterioramento. La massa si misura mediante le bilance (figura 4); in laboratorio si usano soprattutto le bilance elettroniche, che hanno ormai da tempo soppiantato le bilance elettromeccaniche e le bilance a bracci uguali.

Figura 4 Tipi di bilance. A Bilancia a bracci uguali; B le bilance tecniche consentono di misurare valori compresi tra i decimi e i centesimi di grammo; C le bilance analitiche in genere arrivano a valutare i decimi di milligrammo. Secondo te, a che cosa serve la teca trasparente che circonda il piattello della bilancia analitica?

Quando beviamo un caffè bollente o sfioriamo un termosifone, avvertiamo la sensazione di caldo; quando invece tocchiamo un cubetto di ghiaccio, lo troviamo freddo. La temperatura è una grandezza fondamentale del SI che, per il momento, possiamo definire come la grandezza che si può misurare con un termometro, uno strumento che sfrutta la capacità di solidi, liquidi (come l’alcol) e gas di dilatarsi all’aumentare della temperatura. Nel SI la temperatura si misura in kelvin (K). fai attenzione: non si dice “grado kelvin”, ma “kelvin”.

Il peso è una grandezza estensiva o intensiva?

LO . . .

2.4 La temperatura

R IS P O N DI A

È importante non fare confusione tra massa, una grandezza fondamentale, e peso, una grandezza derivata (precisamente, una forza). La massa è una proprietà intrinseca e immutabile di un corpo; il peso, invece, è una misura della forza di attrazione gravitazionale che agisce sul corpo e può variare secondo la sua posizione. Su pianeti come Saturno e Giove, più massicci della Terra, ciascuno di noi peserebbe di più, mentre sulla Luna peseremmo circa un sesto del nostro peso terrestre. La nostra massa, però, sarebbe sempre la stessa. L’unità di misura del peso è il newton (N); un corpo con massa di 1 kg pesa circa 10 N; precisamente, p = m · g = 1 kg · 9,8 m/s2 = 9,8 N. fai attenzione: il peso non si misura con la bilancia, ma con un dinamometro (lo strumento di misura delle forze).

capitolo 1 Misure e grandezze

coefficiente

potenza di 10

0,000008 = 8 · 10 –6 m 12 34 5 6

la virgola è spostata di 6 posti verso destra perciò l’esponente è negativo (–6)

Dato che la virgola va spostata di 6 posti verso destra, l’esponente è negativo; in questo modo la moltiplicazione per la potenza di 10 compensa esattamente lo spostamento della virgola e quindi il valore del numero resta invariato. È come dire che il numero 8 deve essere diviso per 10 sei volte, per ottenere 0,000008. Nel caso di numeri grandi, invece, la virgola viene spostata verso sinistra, e l’esponente è positivo. Il diametro medio terrestre, per esempio, è di 12 760 000 m; scritto in notazione scientifica: 12760000 m = 1,276 · 107 m

I A L V O L O. . . ND

RI S

765 4 32 1

Qual è l’ordine di grandezza del diametro terrestre?

la virgola è spostata di 7 posti verso sinistra perciò l’esponente è positivo (7)

 Ordine di grandezza

Talvolta non interessa conoscere il valore preciso di una grandezza, ma è sufficiente conoscere il suo ordine di grandezza. La velocità della luce nel vuoto, per esempio, è 299 792 458 m/s, che possiamo approssimare a 300 000 000 m/s; in notazione scientifica, 3 · 108 m/s. L’ordine di grandezza è 108 m/s, cioè centinaia di milioni di metri al secondo. L’ordine di grandezza di un numero è la potenza di 10 che meglio approssima il numero. La potenza di 10 ci consente di definire o paragonare quantità in modo approssimativo. Figura 8 Molto grande e molto piccolo. A Il diametro medio della Terra è di 12 760 000 m, cioè 12,76 milioni di metri; B una cellula vegetale ha un diametro medio di 0,00001276 m, cioè 12,76 milionesimi di metro.

Esempio svolto

Ha senso questo risultato? Controlla l’esponente delle potenze di 10: nel caso a il numero da convertire in notazione scientifica è maggiore di 1, perciò la potenza deve avere esponente positivo; nel caso b, invece, il numero da convertire è minore di 1, perciò la potenza deve avere esponente negativo.

4 Scrivere le misure in notazione scientifica e in notazione decimale

Scrivi le seguenti misure in notazione scientifica: a. 3548 g b. 0,000016 L Scrivi le seguenti misure in notazione decimale: c. 7,2 · 10 –5 m d. 2,47 · 102 g Soluzione

Nel caso a, per ottenere un coefficiente compreso tra 1 e 10, spostiamo la virgola di 3 posti verso sinistra; nel caso b spostiamo la virgola di 5 posti, ma verso destra. Otteniamo così: a. 3548 g ⇒ 3,548 · 103 g

b. 0,000016 L ⇒ 1,6 · 10 –5 L

3. Esprimere le misure

Nel caso c, la potenza ha esponente negativo e quindi spostiamo la virgola di 5 posti verso sinistra aggiungendo gli zeri necessari; nel caso b, invece, l’esponente è positivo e spostiamo la virgola di 2 posti verso destra. Otteniamo così: c. 7,2 · 10 –5 m ⇒ 0,000072 m

d. 2,47 · 102 g ⇒ 247 g

Ha senso questo risultato? In base agli esponenti delle potenze di 10 che risultati ti aspetti? Nel caso c la potenza ha esponente negativo, quindi il numero deve essere minore di 1; nel caso d, invece, la potenza ha esponente positivo, quindi il numero deve essere maggiore di 1. I risultati ottenuti sono accettabili.

prova tu

Scrivi le seguenti misure in notazione scientifica: a. 425 750 m b. 0,0000008 g Scrivi le seguenti misure in notazione decimale: c. 7,25 · 10–4 s d. 3,54 · 102 g

[Trovi la Risposta in fondo al volume.]

3.2 Incertezza delle misure Quando misuriamo il valore di una grandezza, dobbiamo tenere presente che, in linea di principio, tutte le misurazioni comportano un certo grado di incertezza. Per questo, quando si effettua una misurazione non basta valutare e comunicare il valore numerico della grandezza misurata, con la corretta unità di misura, ma occorre anche esprimere l’incertezza. La qualità, o meglio l’affidabilità dei dati sperimentali, cioè dei dati ottenuti con le operazioni di misura, è legata all’accuratezza e alla precisione. Idealmente, le misure dovrebbero essere corrette e ripetibili:  l’accuratezza indica quanto il valore misurato si avvicina al valore “vero” o accettato.  la precisione descrive quanto sono vicini tra loro i valori ottenuti da diverse misurazioni di una stessa grandezza. Quanto più i valori ottenuti in una serie di misurazioni sono vicini l’uno all’altro, tanto maggiore è la precisione.

...

Un paragone con il gioco delle freccette ci permette di chiarire la differenza tra accuratezza e precisione (figura 9). Il centro del bersaglio rappresenta il valore “vero” di una grandezza che viene misurata. Quanto più una freccetta è vicina al centro del bersaglio, tanto maggiore è l’accuratezza; quanto più le freccette sono vicine tra loro, tanto maggiore è la precisione. Non sempre una serie precisa di misure è anche accurata: infatti, effettuando più volte una misurazione si possono ottenere risultati molto vicini tra loro (buona precisione), ma lontani dal valore “vero” o accettato (scarsa accuratezza) se si commette sempre uno stesso errore.

R IS P O N D I AL VO

Una singola misura può essere precisa? Può essere accurata?

Figura 9 Accuratezza e precisione.

A buona precisione e buona accuratezza

B buona precisione e scarsa accuratezza

C scarsa precisione e scarsa accuratezza

capitolo 1 Misure e grandezze

Figura 13 Galleggia o affonda? Gli oggetti che affondano sono più densi dell’acqua, mentre quelli che galleggiano sono meno densi.

Sughero (d-=-0,26 g/mL) Ghiaccio (d-=-0,92 g/mL)

Perché il tappo di sughero galleggia e il pezzo di alluminio affonda?

Acqua (d-=-1,0 g/mL) Alluminio (d-=-2,70 g/mL) Piombo (d-=-11,3 g/mL)

L’unità di misura della densità nel Sistema Internazionale è il kilogrammo al metro cubo (kg/m3). Di solito, però, la densità dei solidi e dei liquidi viene espressa in g/cm3 o in g/mL. Per i gas, che hanno densità molto piccole, si utilizzano i grammi al litro (g/L). La tabella 5 riporta la densità di alcuni materiali comuni. Nel caso di solidi e liquidi, la densità dipende dalla temperatura e per questo motivo è specificata nella tabella; nel caso dei gas, le densità cambiano notevolmente sia con la temperatura sia con la pressione a cui sono sottoposti, perciò è necessario specificare il valore di queste due grandezze.

RI S

Secondo te, che cosa succede se versi lentamente dell’olio di oliva in un bicchiere riempito di acqua?

A L V O L O . .. DI

Ciascun cubetto della figura ha una massa di 10 g. Di quale materiale (alluminio, piombo, acqua) è fatto ciascun cubetto?

TABELLA 5  Densità di alcuni materiali di uso comune Solidi (a 25 °C) Densità (g/cm3)

Liquidi (a 25 °C)

sughero

0,26

benzina

ghiaccio (a 0 °C)

0,92

zucchero

Densità (g/mL)

Gas (a 25 °C, 1 atm)

Densità (g/L)

0,74

idrogeno

0,090

etanolo (alcol etilico)

0,785

elio

0,179

1,59

olio di oliva

0,92

metano

0,714

sale da cucina

2,16

acqua (a 4 °C)

1,00

neon

0,902

vetro

2,4 ÷ 2,8

latte

1,04

azoto

1,25

alluminio

2,70

mercurio

aria secca

1,29

13,6

diamante

3,52

ossigeno

1,43

ferro

7,86

1,96

rame

8,92

diossido di carbonio

argento

10,5

piombo

11,3

oro

19,3

Come si vede dalla tabella (e anche dalla figura 13), l’acqua presenta una particolare proprietà: allo stato solido è meno densa che allo stato liquido. Per la maggior parte delle altre sostanze, invece, il solido è più denso del liquido e non è in grado di galleggiare su di esso.

Esempio svolto

9 Calcolare la densità, conoscendo la massa e il volume di un corpo

Un pezzo di acciaio occupa un volume di 13,4 cm3 e ha una massa di 94,86 g. Calcola la densità in g/cm3.

4. La densità

Soluzione

volume del pezzo di acciaio V = 13,4 cm3 massa del pezzo di acciaio m = 94,86 g Richieste densità, d Dati

Sostituiamo i valori forniti dal problema nella relazione d = m/V; nel calcolo, prestiamo attenzione alle cifre significative: 4 cifre significative

m 94,86 g d = = = 7,08 g/cm3 V 13,4 cm3

3 cifre significative

La densità del pezzo di acciaio è 7,08 g/cm3; il risultato ha 3 cifre significative, come il volume (che è il dato con meno cifre significative). prova tu

Calcola la densità dell’alluminio sapendo che 34,84 g occupano un volume di 12,9 cm3. [Trovi la Risposta in fondo al volume.]

Esempio svolto

Ha senso questo risultato? La densità deve essere maggiore di 1, come si vede dai dati (se m > V, allora m/V > 1) e come si può dedurre dal fatto che l’acciaio non galleggia sull’acqua.

10 Calcolare la massa, conoscendo la densità e il volume di un corpo

Calcola la massa di un pezzo di argento che occupa un volume di 25,6 cm3. Soluzione

volume di argento V = 25,6 cm3 densità dell’argento (vedi tabella 5) Richieste massa di argento, m Dati

A partire dalla relazione d = m/V, possiamo ricavare la massa m (che non conosciamo): d =

m ⇒ m = d · V = 10,5 g/cm3 · 25,6 cm3 = 269 g V

prova tu

Calcola la massa di 10,4 cm3 di oro.

Esempio svolto

11 Calcolare il volume, conoscendo la densità e la massa di un corpo

Calcola il volume occupato da 127,05 g di rame. Soluzione

massa del rame m = 127,05 g densità del rame (vedi tabella 5) Richieste volume del rame, V Dati

[Trovi la Risposta in fondo al volume.]

Ha senso questo risultato? La densità vale circa 10 g/cm3; pertanto la massa (in grammi) deve essere circa 10 volte il valore del volume (in cm3).

curiosa MENTE

� L'idea fortunata di Democrito

Timeline

enza chimica, che mondo sarebbe? Lo smartphone che hai in tasca scomparirebbe: senza lo scambio di elettroni fra gli ioni litio, non ci sarebbe una batteria a farlo funzionare. Oppure, senza quei minuscoli semiconduttori organici che si illuminano al comando di infinitesime cariche elettriche, i moderni touchscreen non si accenderebbero. Certo, si può approfittare della chimica anche senza conoscerne gli intimi segreti. Le civiltà di tremila anni fa, sospinte dall’inarrestabile curiosità umana, erano riuscite a capire – dopo molte prove e molti errori – come ricavare medicine dalle piante, come fermentare il vino, come conciare le pelli, come estrarre i pigmenti per la pittura o i cosmetici. Ma senza sapere il perché. Nessuno avrebbe mai potuto costruire un potente computer tascabile, senza conoscere i perché della chimica e della fisica. Senza sapere che tutto quel che vedi, dalle tue mani alle stelle in cielo, è fatto di atomi che a occhio nudo non si vedono.

Senza un microscopio 460

Democrito

aC dC

1731

Henry Cavendish

1743

Antoine-Laurent Lavoisier

1766

John Dalton

1776

Amedeo Avogadro

1834

Dmitri Mendeleev

Neppure Democrito li vedeva. Eppure, grazie alla forza della sua mente curiosa, riuscì a immaginarseli. È una storia di 2400 anni fa, ben prima che su questo pianeta apparissero provette, alambicchi e microscopi elettronici. Ispirato dal maestro Leucippo, Democrito s’immagina un mondo fatto di tante piccole unità fondamentali, che lui stesso chiama atomos, “impossibili da dividere”. Gli atomi sono eterni, immutabili, e così piccoli da risultare invisibili. Siccome non sono ancora arrivati i tempi per fare gli scienziati, Democrito è un filosofo: letteralmente, un “amante della saggezza”. Non riesce a smettere di farsi domande sul mondo. Avendo ereditato una considerevole richezza dal padre, può permettersi di dedicarsi esclusivamente alla speculazione e alla ricerca. Cosa rara per quei tempi, viaggia in Egitto e in Persia, forse anche in India, pur di trovare le risposte perfette: quelle che accendono nuove domande. Tutto gli dice che l’idea atomica è quella giusta. Osserva una camicia che s’asciuga al sole: è come se gli “atomi di acqua” (che oggi chiamiamo molecole, perché composte da

Guardando una camicia che asciugava al sole, Democrito osservò che gli “atomi di acqua” lasciavano un po’ alla volta l’indumento. Sono invisibili, pensò, eppure continuano a esistere.

due atomi di idrogeno e uno di ossigeno) lasciassero progressivamente l’indumento librandosi, invisibili, nell’aria. Sembrano sparire. Eppure non smettono di esistere. Ogni atomo, sospetta Democrito, deve avere una sua forma unica. I cibi dolci sono composti da atomi rotondi, quelli aspri da atomi appuntiti. Forse l’oro è così solido perché i suoi atomi hanno dei ganci che li tengono fermi. Al contrario, l’acqua è fatta da atomi lisci che scivolano l’uno sull’altro.

Eppure aveva indovinato

Oggi sappiamo che gli atomi esistono. Che sono per davvero eterni, immutabili e così piccoli da risultare invisibili. Certo, l’oro non ha nessun gancio e il sale non è appuntito, ma le molecole di acqua si attraggono realmente con legami così deboli da scivolare l’una sull’altra. Ora, immagina per un attimo di essere Democrito. Nello splendore culturale dell’Antica Grecia, riverito fra i cittadini al foro, con la fierezza di chi è “amante della saggezza”. Hai vissuto fin oltre 90 anni, propugnando per ogni dove l’idea atomica. Che gioia proveresti, nel sapere che avevi (quasi) ragione? Ecco, questa è la gioia incontenibile che dà la scoperta scientifica. È il premio che spetta ai pionieri della curiosità. Un filosofo di molti, molti anni dopo, Bertrand Russell, ha sostenuto che in fondo Democrito – privo com’era di alambicchi e microscopi – ha avuto solo fortuna. Fatto sta che la sua idea fortunata ha aperto nuovi mondi, a beneficio dei posteri. Faceva il filosofo, ma la sua mente curiosa e inquisitiva l’ha trasformato nel primo antenato della scienza moderna.

Ricerca e condividi L’atomismo è alla base del pensiero di Epicuro, nato a Samo nel 341 a.C. e morto ad Atene nel 271 a.C.; da questa filosofia ha tratto ispirazione il poeta Lucrezio Caro, nel I secolo a.C. Fai una ricerca su questi due personaggi e presenta i tuoi risultati alla classe.

capitolo 1 1 Misure e grandezze

sono proprietà

estensive

mappa dei concetti

intensive

strumenti le grandezze

si misurano con

metodi indiretti

si esprimono con

unità di misura sistema internazionale (SI) grandezze fondamentali

massa (m)

grandezze derivate

temperatura (T) kg

volume (V) K

densità (m) m3

tutor

Mappa interattiva

energia (E) lavoro (L) calore

kg/m3

forza (F) peso (p)

pressione (P) N

CONOSCENZE E ABILITà 1 Le grandezze fisiche

6 Quale tra le seguenti misure indica la massa nel Sistema

2 Alcune grandezze importanti Per ogni quesito barra con una crocetta la risposta o il completamento corretto.

1 L’unità di misura più conveniente per esprimere le

dimensioni di un virus della poliomielite, che ha un diametro di circa 2,8 · 10–8 m, è: A Mm b mm c μm d nm

2 Il prefisso nano- (n) indica un sottomultiplo dell’unità pari a: A 109

B 10–9

C 1012

D 10–12

3 Il centimetro cubo è un volume pari al: A pollice cubo. b litro cubo. c millilitro.

d centimetro. e decimetro cubo.

4 1 dm3 non equivale a: A 1 mL b 10–3 m3 c 1 L

d 103 cm3 e 106 mm3

5 La grandezza che misura l’attrazione gravitazionale su un oggetto è: A il suo volume. B il suo peso. C la sua massa.

D la sua lunghezza. E la sua dimensione.

Internazionale? A Millilitro. B Centimetro. C Kilogrammo.

D Grado Celsius. E Metro.

7 Qual è la relazione tra grammi e microgrammi? a 1 g = 100 μg b 1 g = 1 000 000 μg c 1 g = 0,000001 μg

d 1 g = 1000 μg e 1 g = 0,001 μg

8 9,31 g è una massa pari a: a 931 μg b 931 kg c 93,1 cg

d 9310 mg e 0,0931 dg

9 La scala Kelvin consente di esprimere la temperatura: a con valori positivi e negativi. b in gradi Celsius. c senza valori positivi. d senza valori negativi.

10 La temperatura del ghiaccio fondente è: a 0 °C, o 273,15 K b 0 K, o 273,15 °C

c 0 °C, o 393,13 K d 20 °C, o 293,15 K

11 Nel SI l’unità di misura della pressione è: a atm

b mmHg

c Pa

d bar

12 La pressione di 1 atm non corrisponde a: a 760 mmHg b 1/760 mmHg c 101 325 Pa

d 760 torr e 1,013 bar

e torr

capitolo 1 Misure e grandezze

3 Esprimere le misure

Per ogni quesito barra con una crocetta la risposta o il completamento corretto.

Focalizza i concetti chiave; i seguenti quesiti non richiedono l’uso di formule o calcoli.

13 Indica se ciascuna delle seguenti espressioni si riferisce a un numero puro o a una misura:

17 Qual è il più piccolo tra i seguenti numeri? a 4,0 · 10−6 b 4,0 · 10−8 c 4,0 · 10−2

d 4,0 · 1015 e 4,0 · 10−12

18 Qual è il più grande fra i seguenti numeri? a 7,8 · 103 B 7,2 · 103 C 6,2 · 103

19 Individua l’affermazione errata. Se una bilancia è tarata

a. numero delle gambe delle sedie; b. altezza del tavolo; c. numero di sedie; d. area del tavolo.

14 Indica se ciascuna delle seguenti espressioni si riferisce a un numero puro o a una misura:

45 cm 40 cm 70 cm

a. numero dei pesci; b. larghezza dell’acquario;

c. altezza dell’acquario; d. volume dell’acquario.

15 Misura la lunghezza e la larghezza di un rettangolo utiliz-

zando un righello. a. Quali sono le misure di lunghezza e larghezza del rettangolo espresse in cm? b. Quali sono le misure di lunghezza e larghezza del rettangolo espresse in mm? c. Quante cifre significative ci sono nella misura della lunghezza? d. Quante cifre significative ci sono nella misura della larghezza? e. Qual è l’area del rettangolo espressa in cm2? f. Con quante cifre significative deve essere espressa l’area?

16 Utilizza la figura seguente per esprimere la lunghezza di ogni bacchetta di legno usando i tre diversi righelli.

a. cm

b. cm

c. cm

D 72 000 E 6,2 · 104

male: A il valore letto della massa può essere troppo grande. B il valore letto della massa può essere troppo piccolo. C le misure non sono accurate. D le misure sono certe.

20 Individua l’affermazione errata: A gli errori sistematici hanno un effetto costante sul risultato. B gli errori sistematici possono essere eliminati. C gli errori casuali sono controllabili. D per tenere conto degli errori casuali si fanno più misurazioni e si considera la media aritmetica dei risultati ottenuti.

21 Quale (o quali) tra le seguenti misure ha (o hanno) tre cifre significative? a 0,005 m c 0,510 m b 510 m d 0,051 m

e 5100 m

22 Quale (o quali) tra i seguenti numeri contiene (o conten-

gono) il numero di cifre significative corrispondente a quello indicato a fianco? a 0,04300 5 cifre significative b 0,00302 2 cifre significative c 156 000 3 cifre significative d 1,04 2 cifre significative e 3,0650 4 cifre significative

23 Il numero di cifre significative nella misura 45,030 mm è: a zero. b tre.

c quattro. d cinque.

e sei.

24 Il risultato di un calcolo ottenuto con una calcolatrice, pari a 423,6059, deve essere arrotondato a tre cifre significative. Quale valore si deve riportare? a 423 c 420 e 423,7 b 424 d 423,6

ESERCIZI E PROBLEMI

4 La densità

Per ogni quesito barra con una crocetta la risposta o il completamento corretto.

29 Una pepita d’oro con massa 521 g viene immersa in

Focalizza i concetti chiave; i seguenti quesiti non richiedono l’uso di formule o calcoli.

25 Il cubo di colore grigio ha una densità di 4,5 g/cm3.

Secondo te, nella figura A la densità del cubo verde è uguale, minore o maggiore di quella del cubo grigio? E nella figura B?

50,0 mL di acqua. Il livello dell’acqua sale fino a un volume di 77,0 mL. Qual è la densità dell’oro? A 10,4 g/mL C 1,00 g/mL E 19,3 g/mL B 6,77 g/mL D 0,0518 g/mL

30 Una dose di aspirina da 5,0 mg per kilogrammo di massa corporea viene prescritta per ridurre la febbre in un bambino di 3,8 kg. Quanti milligrammi di aspirina si devono somministrare? A 19 mg c 1,6 mg e 0,59 mg B 53 mg D 5,0 mg

31 Quale tra le seguenti sostanze galleggia sulla benzina,

26 Ciascuno dei seguenti disegni rappresenta un becher pieno d’acqua e un cubo. Il cubo, posto in acqua, può galleggiare oppure affondare. Associa i disegni 1, 2, 3 e 4 alle seguenti descrizioni e motiva la tua scelta: a. il cubo ha densità maggiore di quella dell’acqua; b. i l cubo ha una densità compresa tra 0,60 g/mL e 0,80 g/mL; c. il cubo ha una densità che è metà di quella dell’acqua; d. i l cubo ha la stessa densità dell’acqua.

che ha una densità pari a 0,66 g/mL? A Sale da cucina (d = 2,16 g/mL). B Legno di balsa (d = 0,16 g/mL). C Zucchero (d = 1,59 g/mL). D Alluminio (d = 2,70 g/mL). E Mercurio (d = 13,6 g/mL).

32 Il diamante ha una densità pari a 3,52 g/mL. Qual è il

volume, in centimetri cubi, di un diamante con una massa di 15,1 g? A 4,3 cm3 C 0,233 cm3 E 53,2 cm3 b 4,29 cm3 d 53 cm3

5 L’energia 1

27 Un cilindro graduato contiene tre liquidi che hanno diversa densità e non sono solubili tra loro: mercurio (d = 13,6 g/mL), olio vegetale (d = 0,92 g/mL) e acqua (d = 1,0 g/mL). Identifica, in base al disegno, a quale liquido corrispondono le lettere A, B e C. 50 40 30 20 10

B C

ciascun solido a un materiale scegliendo tra alluminio, argento e oro, in base alla densità di questi metalli. alluminio 2,70 g/cm3 argento 10,5 g/cm3 oro 19,3 g/cm3

33 La temperatura: a si misura in calorie. b è una forma di trasferimento dell’energia. c fornisce una misura di quanto un corpo è caldo o freddo. d è una grandezza estensiva.

34 Il calore:

28 I solidi A, B e C hanno tutti massa uguale a 10,0 g. Associa

Per ogni quesito barra con una crocetta la risposta o il completamento corretto.

a si misura con il termometro. b si misura in kelvin. c è una grandezza intensiva. d è una forma di energia che si trasferisce tra due corpi a diversa temperatura.

35 Quale tra i seguenti è un esempio di energia potenziale? a Masticare il cibo. b Acqua posta in un serbatoio. c Legno che brucia. d La pala di un ventilatore in rotazione. e Pedalare su una cyclette.

capitolo 1 Misure e grandezze

36 Un esempio di energia cinetica è:

Per ogni quesito barra con una crocetta la risposta o il completamento corretto.

a una molla a riposo. b l’acqua di un ruscello che scorre. c un tuffatore sul bordo della piattaforma. d una ciotola di cereali per la colazione. e nessuna delle precedenti.

41 Occorre circa una caloria per innalzare la temperatura di:

37 Quale delle seguenti non è un’unità di misura dell’energia? a pascal (Pa) b joule (J) c caloria (cal)

d kg · m · s−2 e N · m

42 Una barretta al cioccolato ha un contenuto energetico di

38 Quale delle seguenti non è una misura di energia? a 23 cal b 23,0 J c 318 (kg · m)/s2

a 1 g di acqua di 1 °C b 1 g di acqua di 10 °C c 10 g di acqua di 1 °C d 100 g di acqua di 10 °C

d 318 Pa e 318 kcal

225 kcal; a quanti joule corrispondono? a 5,38 · 104 J c 9,41 · 105 J b 53,8 J d 94,1 J

43 Indica la conversione errata. 588 cal equivalgono a: a 2,46 kJ b 2,46 · 103 J

c 148 J d 0,588 kcal

44 Indica la conversione errata. 44 kJ equivalgono a:

6 Il calore specifico

a 4,4 · 104 J b 440 kJ

Focalizza i concetti chiave; i seguenti quesiti non richiedono l’uso di formule o calcoli.

c 1,1 · 104 cal d 11 kcal

45 Quale tra le seguenti grandezze non è necessaria per

39 In una calda giornata soleggiata, la sabbia della spiag-

gia diventa calda, mentre l’acqua del mare resta fredda. Secondo te, il calore specifico della sabbia è maggiore o minore di quello dell’acqua?

40 In una calda giornata soleggiata, esci dalla piscina e ti siedi su una sedia di metallo, che “scotta”. In base a questa osservazione, il calore specifico del metallo è maggiore o minore di quello dell’acqua?

calcolare la quantità di energia termica richiesta per riscaldare dell’acqua da 25 °C fino a 55 °C? a La massa del campione di acqua. b La temperatura iniziale. c La temperatura finale. d Il calore specifico dell’acqua. e Il volume dell’acqua.

46 Quale relazione useresti per calcolare il calore specifico di un materiale? A m =

Q ∆T · c

b m · c = Q · ∆T

Q ∆T · m Q d ∆T = m · c c c =

palestra delle competenze 50 Completa la tabella, effettuando le conversioni tra le diverse

risolvi i problemi 47 Nel diamante, la distanza tra gli atomi di carbonio è 0,154 nm. Qual è la loro distanza espressa in metri? E in picometri?

48 Un globulo rosso ha un diametro pari a 7,5 µm. Quanto vale il diametro in metri, nanometri e picometri?

49 Completa la tabella, effettuando le conversioni tra le diverse unità di misura della pressione.

unità di misura della pressione. 1,5 atm

mmHg

25 325 Pa

bar

2,7 bar

256 mmHg

51 Arrotonda o aggiungi gli zeri necessari per fare in modo che

4 atm

8 bar

mmHg

253 250 Pa

atm

855 mmHg

bar

tutte le seguenti misure abbiano tre cifre significative: a. 0,00001258 L b. 5,528 · 102 kg c. 125 111 m3

52 Arrotonda o aggiungi gli zeri necessari per fare in modo che tutte le seguenti misure abbiano due cifre significative: a. 0,004 mL b. 1,74 · 103 ms c. 4,393 cm

ESERCIZI E PROBLEMI

53 La sensibilità di una bilancia è 0,001 g. Se misuri la massa

di un oggetto che pesa circa 30 g, scegli tra le seguenti opzioni quale misura riporterai sul tuo quaderno: 30 g • 32 g • 32,1 g • 32,075 g • 3000 g Spiega la tua scelta.

54 Tre studenti utilizzano lo stesso righello per misurare la lun-

ghezza di un portapenne e ottengono i seguenti risultati: 5,8 cm • 5,75 cm • 5,76 cm Se il righello riporta anche le tacche corrispondenti ai millimetri, per quale ragione i tre studenti hanno ottenuto tre misure diverse?

55 Il colesterolo di tipo HDL, il cosiddetto “colesterolo buono”,

viene normalmente misurato negli esami del sangue. Se un campione di 0,258 g di HDL occupa un volume di 0,215 cm3, qual è la densità del campione?

56 Il colesterolo di tipo LDL viene normalmente misurato negli

esami del sangue. Se un campione di 0,380 g di LDL occupa un volume di 0,362 cm3, qual è la densità del campione?

57 Un peso di piombo appeso alla cintura di un sub ha una

massa di 226 g. Quando il peso viene immerso in un recipiente che contiene 200,0 mL di acqua, il livello dell’acqua sale fino a 220,0 mL. Qual è la densità del peso di piombo, espressa in g/cm3?

58 Delle biglie di vetro, con una massa totale di 226,8 g, vengono immerse in un cilindro graduato che contiene 425 mL di acqua. Dopo l’aggiunta delle biglie, il livello dell’acqua sale a 528 mL. Qual è la densità (in g/cm3) del vetro di cui sono fatte le biglie?

59 L’acqua in un cilindro graduato si trova inizialmente a un

livello pari a 215 mL; quando viene immerso un oggetto in piombo, il livello dell’acqua sale a 285 mL e l’oggetto viene sommerso. Qual è la massa in grammi del piombo? (Fai riferimento alla tabella 5.)

66 Un oggetto di alluminio di 35,0 g e uno di rame con la stessa massa sono immersi in un cilindro graduato che contiene 80,0 mL di acqua. Quale livello raggiunge l’acqua dopo l’immersione dei due oggetti?

67 Sapendo che il calore specifico dell’oro è 0,129 J/(g · °C) e che la sua densità è 19 300 kg/m3 determina l’energia che occorre per riscaldare un cubo di oro, di volume pari a 10,0 cm3, da 15,0 °C a 25,0 °C.

68 Sapendo che il calore specifico dell’alluminio è 0,897 J/(g · °C) e che la sua densità è 2700 kg/m3 determina l’energia necessaria per riscaldare un cubo di alluminio, di lato pari a 4 cm, da 25,0 °C a 37,0 °C.

69 Una borsa d’acqua calda contiene 725 g di acqua a 65 °C.

Se l’acqua si raffredda fino alla temperatura corporea (37 °C), quanti kilojoule di calore vengono ceduti ai muscoli infiammati su cui la borsa viene appoggiata?

70 Una grossa bottiglia d’acqua di 883 g a 4 °C viene tolta

dal frigorifero. Quanti kilojoule (kJ) sono assorbiti per riscaldare l’acqua fino alla temperatura ambiente di 27 °C?

71 Raccogli una moneta da 2 centesimi che sta nella neve.

Quanto calore (in joule) assorbirà la moneta per riscaldarsi dalla temperatura della neve, –5 °C, alla tua temperatura corporea, 37 °C? Assumi che la moneta sia fatta interamente di rame e abbia una massa di 3,10 g.

72 Il gallio è un metallo, solido a temperatura ambiente, che

fonde (cioè diventa liquido) a 29,9 °C. a. Se tieni un pezzettino di gallio nella mano, che cosa pensi che accadrà? b. Quanto calore deve assorbire un pezzetto di gallio di 2,5 g, per passare da 25,0 °C a 29,9 °C? Il calore specifico del gallio è 0,372 J/(g · °C).

73 Un campione di 328 g di acqua assorbe 5,78 · 103 J di calore.

a. Di quanto varia la temperatura dell’acqua? b. Se l’acqua era inizialmente a 25 °C, qual è la sua temperatura finale?

60 Un cilindro graduato contiene 155 mL di acqua. Vengono

74 Un metallo ignoto con una massa di 28 g assorbe 58 J di

61 Quanti grammi di oro occupano lo stesso volume di 6,84 g

75 Una pietra che luccica come l’oro viene pesata; la sua

immersi nel cilindro un pezzo di ferro di 15,0 g e un pezzo di piombo di 20,0 g. Quale livello raggiunge l’acqua all’interno del cilindro? (Fai riferimento alla tabella 5.) di rame? Consulta la tabella 5 per la densità di oro e rame.

62 Quanti grammi di rame occupano lo stesso volume di

1,52 cm3 di alluminio? Consulta la tabella 5 per la densità di rame e alluminio.

63 Quanti centimetri cubi di olio d’oliva hanno la stessa massa di un litro di benzina?

64 Quanti litri di mercurio hanno la stessa massa di un litro di diossido di carbonio?

65 Un bracciale d’argento di 50,0 g e un bracciale d’oro di 50,0 g

sono immersi entrambi in un cilindro graduato che contiene 75,5 mL di acqua. Quale livello raggiunge l’acqua dopo l’immersione dei due bracciali?

calore e la sua temperatura aumenta da 31,1 °C a 39,9 °C. Calcola il calore specifico del metallo e identificalo facendo riferimento alla tabella 6. massa è di 14,3 g. La temperatura della pietra passa da 25 °C a 52 °C per assorbimento di 174 J di calore. Secondo te, si tratta di oro?

76 Utilizza la legge fondamentale della calorimetria per calcolare: a. la massa in grammi dell’acqua che assorbe 8250 J e aumenta la sua temperatura da 18,3 °C a 92,6 °C; b. la massa in grammi di un campione d’oro che assorbe 225 J per passare da 15,0 °C a 47,0 °C.

77 Utilizza la legge fondamentale della calorimetria per calcolare: a. l’aumento di temperatura (∆T), quando un campione da 20,0 g di ferro assorbe 1580 J;

capitolo 1 Misure e grandezze

112

BIG IDEA Spiega in che modo, durante la combustione della benzina nel motore di un’automobile, l’energia totale si conserva.

113

essere espressa in tonnellate di CO2 per anno; in simboli t CO2/anno, o 103 kg CO2/anno. Spiega in che modo puoi ridurre la tua impronta del carbonio, per esempio andando a scuola con l’autobus, invece che con l’automobile.

The specific heat capacity of ethanol is ten times Un termometro... casalingo larger than the specific heat capacity of silver. A hot bar 118 of silver with a mass of 55 g is dropped into an equal mass 1) Riempi un bicchiere da bibita con coperchio (meglio se of cool alcohol. If the temperature of the silver bar drops trasparente) con etanolo (comunemente noto come alcol 45 °C, the temperature of the alcohol: etilico) in modo che il livello del liquido si trovi nel tubicino della cannuccia appena al di sopra del coperchio. 2) A increases 45 °C. C increases 4.5 °C. Immergi il bicchiere prima in un recipiente (A) con acqua a B decreases 4.5 °C. D decreases 45 °C. temperatura ambiente, poi in un recipiente (B) con acqua calda; osserva la variazione di livello dell’alcol. 114 Il calore specifico di una sostanza A è due volte quella di una sostanza B. Se si fornisce la stessa quantità di calore a due a. In base a questa descrizione, scrivi qual è l’obiettivo di masse uguali di A e di B, quale delle due sostanze mostrerà questa esperienza e quali sono i materiali occorrenti. la maggiore variazione di temperatura? Spiega perché. Scrivi anche se occorrono particolari attenzioni per la sicurezza. 115 500 g di un metallo a 25,0 °C con c = 0,86 J/(g · °C) sono b. Il termometro così costruito può dare solo indicazioni riscaldati per 10 minuti, con una fiamma che eroga qualitative, non quantitative. Perché? 300 cal al minuto. Qual è la temperatura finale del camc. L a qualità del termometro migliora diminuendo il diapione di metallo, nel caso in cui: metro della cannuccia. Prova a spiegare perché. a. tutto il calore fornito dalla fiamma è assorbito dal metallo? b. solo il 70% del calore fornito dalla fiamma è assorbito dal metallo? TEST your ENGLISH plus Text scripts

116 Una persona di 70,0 kg mangia un pasto con la seguente composizione: cheese burger patatine fritte milk shake al cioccolato

Carboidrati (g) Lipidi (g) 46 40 47 16 76 10

Proteine (g) 47 4 10

Usando i valori energetici forniti nel testo per i principi nutritivi (carboidrati, lipidi ecc.), rispondi alle seguenti domande. a. Quante kilocalorie ha ingerito, per ciascun tipo di alimento? b. Quante kilocalorie ha fornito complessivamente il pasto? c. Se l’energia spesa da un adulto di 70 kg per la corsa è di 3100 kJ all’ora, quante ore di corsa gli occorrono per smaltire le kilocalorie ingerite con il pasto? d. Se l’energia spesa da un adulto di 70 kg per dormire è di 250 kJ all’ora, quante ore di sonno gli occorrono per smaltire le kilocalorie ingerite con il pasto?

Ricerca, comunica, sperimenta 117 L’impronta del carbonio La lunghezza di un piede si misura in centimetri... e l’impronta del carbonio, con quale unità si misura? L’impronta del carbonio esprime la quantità di gas serra che una persona, un paese o una industria immettono nell’atmosfera in un anno. I gas serra contribuiscono al riscaldamento globale; tramite Internet, verifica quali sono i principali gas serra. Ogni attività in cui si bruciano combustibili fossili (benzina, ecc.) produce emissioni di diossido di carbonio, CO2. La tua impronta del carbonio è la massa totale di CO2 che immetti nell’atmosfera nel corso di un anno. Questa quantità può

KEY WORDS International System of Units (SI) • mass • volume • pressure • Kelvin (K) temperature scale • Celsius (°C) temperature scale • measured number • scientific notation • significant figures • density • energy • kinetic energy • potential energy • heat • calorie (cal) • joule (J) • specific heat Rewiew key words playing with FLASHCARDS Read through: • the CHAPTER REVIEW to sum up key concepts; • the CORE CHEMISTRY SKILLS to review key equations and relationships. Rewiew key concepts completing the LEARNING MAP. Career Focus Listen to the text about Greg, who is suffering with high blood pressure. Every two months, he has is blood pressure taken by a REGISTERED NURSE. After listening answer the following question. During his last visit, the blood pressure of Greg was lower, 130/85. Thus, the dosage of Inderal was reduced to 45 mg to be taken twice daily. If one tablet contains 15 mg of Inderal, how many tablets does Greg need to take in one day?

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Risposte e soluzioni

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Guida allo studio

TEST DI VERIFICA

test di verifica

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[Trovi le Risposte in fondo al volume]

Per ogni quesito barra con una crocetta la risposta o il completamento corretto.

2 Indica l’affermazione errata: A 1 m3 si può considerare un multiplo del litro. b 1 m3 è un multiplo del dm3. c 1 L equivale a 1000 cm3. d 1 mL equivale a 1 dm3. e 1 dm3 equivale a 1 L.

4 Quale delle seguenti non è una grandezza derivata? A Volume. b Area. c Densità. d Forza. e Quantità di sostanza.

5 Nel SI, il simbolo dell’unità di misura della pressione è: A atm B mmHg C Pa D bar E torr

6 Indica il numero che non possiede due zeri significativi: A 0,01 g b 2,008 m c 0,001200 L d 0,1030 °C e 0,01010 mol

Test interattivo

7 Il diametro di una particella di polvere è 4,5 · 10–3 mm. In notazione decimale la misura del diametro è: A 4500 mm b 0,045 mm c 0,0045 mm d 0,00045 mm e nessuna delle risposte precedenti.

8 Si effettua una moltiplicazione tra due fattori, uno con

9 La misura della lunghezza di un tavolo ha dato i seguen-

ti valori: 159 cm • 161 cm • 161 cm • 161 cm • 163 cm In base a questi dati si può affermare che la lunghezza del tavolo è: A 161 cm B 161 cm + 1 cm C (161 – 1) cm D compresa tra 160 cm e 162 cm E non calcolabile perché le singole misure sono troppo diverse.

10 Indica l’affermazione errata: A gli errori sistematici hanno un effetto costante sul risultato. B gli errori sistematici possono essere eliminati. C gli errori casuali sono controllabili. D per tenere conto degli errori casuali si fanno più misurazioni e si considera la media aritmetica dei risultati ottenuti. E gli errori sistematici possono dipendere da difetti di costruzione dell’apparecchio di misura.

11 La densità è una grandezza che: A esprime il prodotto tra la massa e il volume di un corpo. B esprime il volume di un corpo avente la massa di 1 kg. C esprime il volume di un corpo avente la massa di 1 g. D esprime la massa dell’unità di volume di un materiale. E non dipende dalla temperatura.

capitolo 1 Misure e grandezze

12 Indica l’affermazione corretta: A la densità dei solidi è sempre maggiore di quella dei liquidi. b densità e peso specifico sono la stessa grandezza. c massa e volume sono grandezze estensive e perciò anche la densità è una grandezza estensiva. d massa e volume sono grandezze estensive, la densità è una grandezza intensiva. e un sasso di 10 g, immerso in una piscina piena d’acqua, non affonda perché la massa di acqua è molto maggiore di quella del sasso.

13 Quali delle seguenti affermazioni sull’energia è errata? A Un corpo che possiede energia può spostare un altro corpo o aumentarne la temperatura. b L’energia non viene né creata né distrutta. c L’energia è la capacità di compiere lavoro. d L’energia è l’unico componente fondamentale dell’Universo. e L’energia può essere espressa come prodotto di una forza per uno spostamento.

14 Il calore: A è una forma di energia potenziale. B si misura con il termometro. C si trasferisce da un corpo più caldo a uno più freddo. D si misura in calorie, nel Sistema Internazionale. E è una grandezza intensiva.

15 Quanto calore (in kJ) si deve fornire a 178 g di acqua per far salire la sua temperatura di 5,0 °C? A 890 kJ B 36 kJ C 3,7 kJ D 0,093 kJ E 9,3 kJ

indice analitico A

abbondanza relativa, 109 accuratezza, 13 alogeni, 117 ambiente, 2 anioni, 121 anodo, 99 Arrhenius, Svante, 158 arrotondamento, 18 atmosfere (atm), 9 atomo-i, 92, 95 – di Rutherford, 103 – di Thomson, 102 attinidi, 116 Avogadro, Amedeo, 126, 138 – costante (o numero) di (NA), 138 – legge di, 126

barometro, 10 becher, 6 bilance – a bracci uguali, 7 – analitiche, 7, 16 – tecniche, 7, 16 bomba calorimetrica, 34 brinamento, 48, 51 buretta, 6

calore (o energia termica), 27 – specifico, 29 calorimetria, legge fondamentale della, 30 calorimetro, 33 Cannizzaro, Stanislao, 158 carica elettrica, 99 cationi, 121 catodo, 99 Cavendish, Henry, 80 Celsius, grado (°C), 8 centrifuga, 72 centrifugazione, 72 chimica – nucleare, 110 – organica, 125 cifre significative, 16 cilindro graduato, 6 colloidi (o dispersioni colloidali), 55 composizione percentuale, 148 composto-i, 68 – ionico, 123 – molecolari, 124

– organici, 125 concentrazione, 60 – percentuale – in massa, 61 – in volume, 63 – massa su volume, 64 condensazione, 48 conservazione dell’energia, principio di, 26 corpo di fondo, 57 costante (o numero) di Avogadro (NA), 138 Coulomb, Charles Augustin de, 99 cromatografia, 74 – liquida su colonna, 74 – su carta, 74 Crookes, William, 99 – tubo di, 99 curva – di raffreddamento, 50 – di riscaldamento, 50

Dalton, John, 92, 126 – legge di (o legge delle proporzioni multiple), 96 – teoria atomica di, 95 daltonismo, 126 dati sperimentali, 13 decadimento radioattivo, 110 decantazione, 71 Democrito, 36, 92 densità (o massa volumica), 21 deuterio, 108 dispersioni colloidali (o colloidi), 55 distillazione, 73 – frazionata, 73 – semplice, 73

ebollizione, 48, 49 – punto di, 49 elemento-i, 68 – artificiali, 116 – di transizione (o metalli di transizione), 116 – interna (o metalli di transizione interna), 116 – rappresentativi (o elementi dei gruppi principali), 116 elettrolisi, 68 elettroni (e–), 100

167

emulsioni, 55 energia, 26 – chimica, 26 – cinetica, 26 – potenziale, 26 – gravitazionale, 26 – principio di conservazione dell’, 26 – termica (o calore), 27 equazione – bilanciata, 155 – chimica, 78 equilibrio termico, 27 errore-i – assoluto, 14 – determinati (o sistematici), 14 – di parallasse, 14 – indeterminati (o casuali), 14 – relativo percentuale, 14 – relativo, 14 – sperimentale, 14 estrazione con solventi, 73 evaporazione, 48, 49

Fahrenheit, grado (°F), 8 fase, 53 – disperdente, 55 – dispersa, 55 – mobile, 74 – stazionaria, 74 fenomeno-i – endotermico, 51 – esotermico, 51 – fisici reversibili, 50 filtrazione, 71 flogisto, 80 formula – chimica, 70 – di struttura, 124 – empirica (o minima), 149 – estesa, 125 – molecolare, 124, 153 forza nucleare, 104 fusione, 48 – punto di, 51

gascromatografia, 74 gradazione alcolica, 64 grado – Celsius (°C), 8 – Fahrenheit (°F), 8

grandezza – estensiva, 3 – fisica, 2 – intensiva, 3 grandezze – derivate, 4 – direttamente proporzionali, 25 – fondamentali, 4 gruppi, 116, 158

imbuto separatore, 72 immiscibili (liquidi), 58 inquinamento termico (delle acque), 60 ione-i, 120 – poliatomici, 121 isomero, 125 isotopi, 107 – radioattivi (o radioisotopi), 110

joule (J), 26, 28 Joule, James Preston, 28

kelvin (K), 7 kilogrammo (kg), 7

lantanidi, 116 Lavoisier, Antoine, 80, 93 – legge di (o legge di conservazione della massa), 80, 92 lavoro, 26 legame – covalente, 124 – ionico, 123 legge – della composizione costante (o legge di Proust), 94 – delle proporzioni multiple (o legge di Dalton), 96 – di Avogadro, 126 – di conservazione della massa (o legge di Lavoisier), 80, 92 – fondamentale della calorimetria, 30 liquefazione, 49 livelli (o orbite), 104 lunghezza, 5

Indice analitico

manometro, 10 massa, 7 – atomica, 101, 109 – assoluta, 136 – relativa (o peso atomico), 136 – (dell’unità) formula, 137 – della formula empirica, 153 – molare, 142 – molecolare, 136 – media, 136 – volumica (o densità), 21 matraccio, 6 Mendeleev, Dmitrij I., 115, 158 metalli, 117 – alcalini, 117 – alcalino-terrosi, 117 – di transizione (o elementi di transizione), 116 – interna (o elementi di transizione interna), 116 metro (m), 5 – cubo (m3), 6 Meyer, Lothar, 158 Millikan, Robert Andrews, 100 miscela-e, 54 – eterogenea, 54 – isotopica naturale, 109 – omogenea (o soluzione), 54 miscibili (liquidi), 58 misura-e – dirette, 24 – indiretta, 24 modello – atomico, 124 – di Rutherford, 103 – di Thomson, 102 – particellare, 47 mole (mol), 138 molecole, 123 – biatomiche, 124

neutrone (n), 101 newton (N), 7 non metalli, 117 notazione scientifica, 11 nucleo, 104 nuclide, 108 numeri esatti, 17

numero – atomico, 105 – di Avogadro (o costante di Avogadro, NA), 138

orbitale, 104 orbite (o livelli), 104 ordine di grandezza, 12

particelle subatomiche, 99 pascal (Pa), 9 passaggi di stato, 48 periodi, 116, 158 peso, 7 – atomico (o massa atomica relativa), 136 – specifico (γ), 24 picnometro, 24 pipetta, 6 plasma, 47 portata (di uno strumento), 15 potere di penetrazione (dei raggi nucleari), 111 precipitato, 77 precisione, 13 pressione, 9 Priestley, Joseph, 80 principio di conservazione dell’energia, 26 prodotti, 78 proprietà – chimiche (di una sostanza), 76 – fisiche della materia, 48 protoni (p o p+), 101 Proust, Joseph-Louis, 94 – legge di (o legge della composizione costante), 94 prozio, 108 punto – di fusione, 51 – di solidificazione, 51

radioattività, 110 radioisotopi (o isotopi radioattivi), 110 raggi – alfa (α), 111 – anodici, 101 – beta (β), 110

– catodici, 100 – gamma (γ), 111 reagenti, 78 reazioni – chimiche (o trasformazioni chimiche), 75 – nucleari, 110 Rutherford, Ernest, 103 – modello nucleare dell’atomo di (o atomo di), 104

scala – Celsius, 8 – delle masse atomiche, 101 – Fahrenheit, 8 – Kelvin (o scala della temperatura assoluta), 8 semiconduttori (o semimetalli), 117 semimetalli (o semiconduttori), 117 sensibilità (di uno strumento), 15 simbolo – chimico, 69, 113 – nucleare, 108 Sistema Internazionale delle Unità di Misura (SI), 4 sistema-i, 2 – eterogenei, 53 – omogenei, 53 solidi – amorfi, 47 – cristallini, 47 solidificazione, 48 – punto di, 51 solubilità, 57 soluto, 56 soluzione-i, 54, 56 – acquose, 56 – insatura, 58 – satura, 58 – sovrasatura, 58 solvente, 56 sospensioni, 55 sosta termica, 50 sostanza-e – flocculanti, 72 – pura (o sostanza), 67 spettrometro di massa, 136 stati fisici (o stati di aggregazione) della materia, 46

stato – aeriforme, 46 – liquido, 46 – nativo, 120 – solido, 46 sublimazione, 48, 51

tavola periodica (degli elementi), 105, 115, 158 temperatura, 7 – critica, 49 teoria atomica (di Dalton), 95 termometro, 7 Thomson, Joseph John, 100 – modello atomico di (o atomo di), 102 Thomson, William (o Lord Kelvin), 8 torr (o millimetro di mercurio), 10 Torricelli, Evangelista, 9 trasformazione-i – chimiche (o reazioni chimiche), 75 – fisica, 48 trizio, 108

unità – di massa atomica, 101 – di misura, 2 – formula, 123 universo, 2

vagliatura, 71 valore energetico (degli alimenti), 34 volatili, 49 volume, 6

zero assoluto, 8

168

risposte > PROVA TU | TEST DI VERIFICA 1 Misure e grandezze

PROVA TU 1 a. 3,26 · 1015 mg; b. 7,6 · 10–9 mL 2 –260,15 °C; 409,85 °C 3 1,05 atm 4 a. 4,2575 · 105 m; b. 8 · 10–7 g; c. 0,000725 s; d. 354 g 5 a. studente A: 22,52 g (media), 0,11 g (errore assoluto),

0,49% (errore relativo percentuale); studente B: 22,50 g, 0,09 g, 0,40%; studente C: 22,40 g, –0,01 g, –0,04%. b. Lo studente C ha realizzato la serie di misure più accurata.

6 a. 3; b. 4; c. 2; d. 3; e. se tutti gli zeri presenti derivano da

una lega di diversi metalli); c. miscela eterogenea; d. miscela omogenea di acqua, etanolo e altri soluti; quando viene spillata diventa una miscela eterogenea arricchiata di diossido di carbonio.

9 a. Lo sviluppo di bolle di diossido di carbonio, CO2, indica che

è avvenuta una reazione chimica; b. è una trasformazione fisica; c. il legno brucia e dà origine a cenere e sostanze volatili gassose.

Test di verifica 1 B 9 C

2 A 3 E 4 C 5 C 6 A 7 E 8 D 10 B 11 D 12 B 13 C 14 E 15 E

una misurazione, le cifre significative sono 7; invece, se gli zeri servono a posizionare la virgola, le cifre significative sono 2; f. 4

7 a. 83,70 g; b. 0,5 L; c. 4460 g = 4,460 kg 8 a. 0,496; b. 0,00802 = 8,02 · 10–3; c. 2,0; d. 3,1; e. 0,22 kg/m2 9 2,70 g/cm3 10 201 g 11 2,56 cm3 12 35 kJ 13 1,23 J/(g · °C) 14 360 J 15 183 g 16 0,796 J/(g · °C)

Test di verifica 1 D 9 D

2 D 3 A 4 E 5 C 6 A 7 C 8 E 10 C 11 D 12 D 13 D 14 C 15 C

3 L’atomo e gli elementi

PROVA TU 1 18,00 g – 2,00 g = 16,00 g di ossigeno. 2 a. 80,07 g SO3, rapporto di combinazione O/S 1,000 :

1,497; b. 61,70 g zolfo e 154,12 g SO3; c. 95,54 g ossigeno e 159,32 g SO3.

3 Il rapporto tra le masse di ossigeno che formano i due

composti è 1 : 1,66. Moltiplicando per 3, otteniamo un rapporto tra numeri interi, 3 : 5.

5 a. 26 protoni; b. Z = 26; c. si tratta del ferro, Fe. 6 L’argento (Ag) ha Z = 47, quindi ha 47 protoni nel nucleo (e 47 elettroni). Pertanto il numero di massa è: A = Z + numero di neutroni = 47 + 60 = 107.

7 Il bromo (Br) ha Z = 35, quindi ha 35 protoni. Pertanto i neutroni sono: A – Z = 80 – 35 = 45.

2 la materia

8 a. 157N; b. 3581Br; c. 1427Si. 9 10,81 u 10 Si, S, Ag. 11 a. litio, berillio, boro, carbonio, azoto, ossigeno, fluoro,

PROVA TU

12 a. IIA (2); b. è un metallo alcalino-terroso; c. periodo 5; d. il

e le sue trasformazioni

1 È una miscela eterogenea, dal momento che si distinguono diverse fasi.

2 78 g di nitrato di potassio 3 3,4% (m/m) 4 11,93% (m/m) 5 48,0 g soluto; 112,0 g acqua. 6 4,8% (V/V ) 7 400 mL 8 a. Sostanza pura, il rame ha composizione e proprietà unifor-

mi; b. miscela eterogenea (ogni tipo di moneta, a sua volta, è

neon; b. i metalli alcalino-terrosi (berillio, magnesio, calcio, stronzio, bario, radio).

magnesio (Mg); e. rubidio (Rb), iodio (I), xenon (Xe).

13 a. metallo; b. metallo. 14 a. Ni2+; b. Br–. 15 Lo ione si forma quando un atomo di magnesio (numero atomico, 12) perde due elettroni; pertanto, lo ione Mg2+ ha 12 protoni e 10 elettroni.

Test di verifica 1 B 9 A

2 C 3 B 4 C 5 E 6 C 7 B 8 B 10 C 11 E 12 A 13 D 14 D 15 C

163

164

Risposte

4 La quantità di sostanza

PROVA TU 1 202,23 u 2 0,432 mol H2O 3 a. 3,43 mol di atomi; b. 2,06 · 1024 atomi. 4 138,12 g 5 24,4 g di oro. 6 6,21 · 10–3 mol CaCO3 7 0,0515 mol N 8 38,70% di C; 9,744% di H; 51,55% di O. 9 PH3 10 K2SO4 11 C2H2O3 12 C6H6Cl6 13 L’equazione è bilanciata perché ogni elemento è presente con un uguale numero di atomi (e di moli) nei reagenti e nei prodotti: 4 atomi (mol) di C, 12 atomi (mol) di H, 14 atomi (mol) di O.

Test di verifica 1 D 9 C

2 C 3 A 10 E

4 B

5 B

6 D

7 E

8 D

Referenze iconografiche Apertura di capitolo Wladimir Bulgar/Science Photo Library/Corbis Capitolo 1 1 (in alto) Glowimages/Corbis; (in basso) NASA/Goddard Space

Flight Center Scientific Visualization Studio. p 3, 16, 27 (strip) Carlo Gardini, Parma. p 4 SeDmi/shutterstock. 3 C.D. Winters. 4 (a sinistra) Dreamstime ; (al centro, a destra) per gentile concessione di Ohaus Italia 2001. p 8 Bettmann/ Corbis. 7 (A) A. Green/iStockphoto; (B) Dreamstime. 8 (A) archivio Pearson Italia; (B) Visual Unlimited/Corbis. 12 Kameleon007/iStockphoto. p 18 Benko Zsolt/Shutterstock. 13, p 24 (strip) Pearson Education. 15 Photobac/ Shutterstock. p 28 Hulton-Deutsch Collection/Corbis. 18 Jamie Grill/Tetra Images/Corbis. Capitolo 2 1 (a sinistra) K. Degreef/iStockphoto; (al centro) I. Tischenko/ iStockphoto; (a destra) C.D. Winters. p 47 (sale) ©Sprint/Corbis; (ossidiana) Scientifica/Visuals Unlimited/Corbis. 2 (a sinistra) J.A. Rizzo/Getty Images; (al centro) Getty Images; (a destra) M. Downey/Getty Images. 3 Masterfile. p 50, 58, 72, 74 (strip) Carlo Gardini, Parma. 7 (A) H. Canada/iStockphoto; (B) johnnyscriv/iStockphoto. 8 Ubik/Marka. 9 (A) C. Baldini/iStockphoto; (B) V. Wrangel/Shutterstock. 10 (A) J. Sapic/Shutterstock; (B, p 82) StudioSmart/ Shutterstock. 11 Don Paulson/SuperStock/Corbis. 12 M. Bonotto/Marka. p 56 C.D. Winters. p 57 (sopra) Pearson Education; (sotto) C.D. Winters. p 58 Pearson Education. p 60 archivio Pearson Italia. p 61 Pearson Education. 15

tutor

Tavole di riferimento

C.D. Winters/Photo Researchers. 19 Sean Justice/Corbis. 20 Carlo Gardini, Parma. 22 archivio Pearson Italia. 23 (a sinistra) Michael Freeman/Corbis; (a destra) Jakob Fridholm/Hohnér Images/Corbis. p 77 (in alto) BIWA/ Gallery Stock/Gallerystock/Corbis; (in basso) Pearson Education. p 78 (a sinistra) R. Megna/Fundamentals Photographs; (a destra) ©Philip Evans/ Visuals Unlimited/Corbis; (in colonnino) Magnascan/iStockphoto. p 82 Alain/the food passionates/Corbis. p 82 (a sinistra) Pearson Education; (al centro) Masterfile USA Corporation; (a destra) S. Jones/Getty Images. p 85 iStockphoto.com. p 86 Etienne du Preez/Shutterstock. Capitolo 3 p 92 (in alto, al centro) ©Ocean/Corbis; (in basso) ©Bettmann/ Corbis. p 93 (in alto) ©Stefano Bianchetti/Corbis; (strip) Pearson Education. 1 M. Nicholson/Corbis. 3, 7, 12 ©Bettmann/Corbis. 6 E.O. Hoppé/Corbis. 13 ©Per Magnus Persson/Johnér Images/Corbis. 15 (a sinistra) E. Schrader/ Fundamental Photographs; (a destra) Pearson Education. 16, 20, 21 Pearson Education. 18 joshblake/iStockphoto. p 115 Grazia Neri. 22 ©Ocean/Corbis. 24 Natural History Museum London/Alamy. Capitolo 4 1 ©Monty Rakusen/cultura/Corbis. 2 Reika/Shutterstock. p 138 ©Bettmann/Corbis. p 142, 4 Pearson Education. p 150 (strip) Carlo Gardini, Parma. p 156 (strip) Pearson Education.

tutor

Indice analitico

elementi chimici

D E

G H I

Elemento

Simbolo

afnio alluminio americio antimonio argento argon arsenico astato attinio azoto bario berillio berkelio bismuto bohrio boro bromo cadmio calcio californio carbonio cerio cesio cloro cobalto copernicio cripton cromo curio darmstadio disprosio dubnio einsteinio elio erbio europio fermio ferro fluoro fosforo francio gadolinio gallio germanio hassio idrogeno indio iodio iridio itterbio ittrio lantanio laurenzio litio lutezio

Hf Al Am Sb Ag Ar As At Ac N Ba Be Bk Bi Bh B Br Cd Ca Cf C Ce Cs Cl Co Cn Kr Cr Cm Ds Dy Db Es He Er Eu Fm Fe F P Fr Gd Ga Ge Hs H In I Ir Yb Y La Lr Li Lu

Numero atomico 72 13 95 51 47 18 33 85 89 7 56 4 97 83 107 5 35 48 20 98 6 58 55 17 27 112 36 24 96 110 66 105 99 2 68 63 100 26 9 15 87 64 31 32 108 1 49 53 77 70 39 57 103 3 71

165

Massa atomica* 178,5 26,98 (243) 121,8 107,9 39,95 74,92 (210) 227,0 14,01 137,3 9,012 (247) 209,0 (262) 10,81 79,90 112,4 40,08 (251) 12,01 140,1 132,9 35,45 58,93 (285) 83,80 52,00 (247) (271) 162,5 (262) (252) 4,003 167,3 152,0 (257) 55,85 19,00 30,97 (223) 157,3 69,72 72,61 (265) 1,008 114,8 126,9 192,2 173,0 88,91 138,9 (260) 6,941 175,0

* I valori della massa atomica sono arrotondati a quattro cifre significative. I valori tra parentesi indicano il numero di massa dell’isotopo radioattivo più stabile.

Elemento

U V X Z

magnesio manganese meitnerio mendelevio mercurio molibdeno neodimio neon neptunio nichel niobio nobelio olmio oro osmio ossigeno palladio piombo platino plutonio polonio potassio praseodimio promezio protoattinio radio radon rame renio rodio roentgenio rubidio rutenio rutherfordio samario scandio seaborgio selenio silicio sodio stagno stronzio tallio tantalio tecnezio tellurio terbio titanio torio tulio tungsteno uranio vanadio xenon zinco zirconio zolfo

Simbolo Mg Mn Mt Md Hg Mo Nd Ne Np Ni Nb No Ho Au Os O Pd Pb Pt Pu Po K Pr Pm Pa Ra Rn Cu Re Rh Rg Rb Ru Rf Sm Sc Sg Se Si Na Sn Sr Tl Ta Tc Te Tb Ti Th Tm W U V Xe Zn Zr S

Numero atomico 12 25 109 101 80 42 60 10 93 28 41 102 67 79 76 8 46 82 78 94 84 19 59 61 91 88 86 29 75 45 111 37 44 104 62 21 106 34 14 11 50 38 81 73 43 52 65 22 90 69 74 92 23 54 30 40 16

Massa atomica* 24,31 54,94 (268) (258) 200,6 95,94 144,2 20,18 237,0 58,69 92,91 (259) 164,9 197,0 190,2 16,00 106,4 207,2 195,1 (244) (209) 39,10 140,9 (145) 231,0 226,0 (222) 63,55 186,2 102,9 (272) 85,47 101,1 (261) 150,4 44,96 (263) 78,96 28,09 22,99 118,7 87,62 204,4 180,9 (98) 127,6 158,9 47,88 232,0 168,9 183,9 238,0 50,94 131,3 65,39 91,22 32,07

magnesio 24,31

sodio 22,99

radio 226,0

attinio 227,0

rutherfordio (261)

104

afnio 178,5

zirconio 91,22

titanio 47,88

IVB 4

attinidi

lantanidi

lantanio 138,9

ittrio 88,91

scandio 44,96

IIIB 3

torio 232,0

protoattinio 231,0

uranio 238,0

plutonio (244)

samario 150,4

meitnerio (268)

109

Iridio 192,2

rodio 102,9

111

oro 197,0

americio (243)

europio 152,0

curio (247)

berkelio (247)

terbio 158,9

Gd Tb gadolinio 157,3

copernicio (285)

112

mercurio 200,6

cadmio 112,4

zinco 65,39

IIB 12

Au Hg

argento 107,9

rame 63,55

darmstadio roentgenio (269) (272)

110

platino 195,1

palladio 106,4

nichel 58,69

IB 11

Np Pu Am Cm Bk nettunio 237,0

promezio (145)

hassio (265)

108

osmio 190,2

rutenio 101,1

cobalto 58,93

VIIIB ••••▶ 9 10

Nd Pm Sm Eu

bohrio (262)

107

renio 186,2

tecnezio (98)

ferro 55,85

◀••••

Mn Fe

manganese 54,94

VIIB 7

praseodimio neodimio 140,9 144,24

cerio 140,1

seaborgio (263)

dubnio (262)

106

tungsteno 183,9

molibdeno 95,94

Db Sg

105

tantalio 180,9

niobio 92,91

cromo 52,00

VIB 6

Nb Mo

vanadio 50,94

VB 5

californio (251)

disprosio 162,5

einsteinio (252)

olmio 164,9

flerovio

114

piombo 207,2

stagno 118,7

germanio 72,61

Dy Ho

tallio 204,4

indio 114,8

gallio 69,72

silicio 28,09

carbonio 12,01

IVA 14

Ga Ge

alluminio 26,98

boro 10,81

notazione corrente •••••••••••••••••••▶ IIIA ◀••••••••••••••••••• notazione IUPAC •••••••••••••••••••▶ 13 ◀•••••••••••••••••••

Tutte le masse atomiche sono state arrotondate a quattro cifre significative. Stato fisico in condizioni normali (0°C e 1,013 bar): •aeriforme •liquido

francio (223)

bario 137,3

cesio 132,9

stronzio 87,62

rubidio 85,47

calcio 40,08

potassio 39,10

Na Mg

berillio 9,012

IIA 2

litio 6,941

numero atomico ▶ 1 simbolo ▶ H nome ▶ idrogeno massa atomica ▶ 1,008 3

IA 1

astato (210)

iodio 126,9

bromo 79,90

cloro 35,45

fluoro 19,00

fermio (257)

mendelevio (258)

101

tulio 168,9

nobelio (259)

102

itterbio 173,0

Tm Yb

livermorio

116

polonio (209)

tellurio 127,6

selenio 78,96

zolfo 32,07

ossigeno 16,00

idrogeno 1,008

Fm Md No

100

erbio 167,3

bismuto 209,0

antimonio 121,8

arsenico 74,92

fosforo 30,97

azoto 14,01

VIA 16

VA 15

laurenzio (260)

103

lutezio 175,0

radon (222)

xenon 131,3

cripton 83,80

argon 39,95

neon 20,18

elio 4,003

VIIA VIIIA 17 18

166

tavola periodica degli elementi