|PT.1| Chimica: la Costituzione della Materia per i test Medico Sanitari

Con le prossime 3 dispense abbiamo l’obiettivo di renderti chiaro uno dei punti dei bando ministeriale del test di Medicina (presente anche nel programma di tutti i test Medico Sanitari) più importanti per quanto riguarda Chimica: la Costituzione della Materia.

Quindi rimani qui, rilassati ed inizia a studiare.

?

Partiamo davvero dall’inizio e cominciamo col dire che chiamiamo Materia tutto ciò che occupa uno spazio e che possiede una massa. Questa è un’ affermazione meno scontata di quanto possa apparire ad una prima occhiata. Infatti, impareremo a conoscere particelle perfino prive di massa e che dunque non contribuiranno a costituire quella che ora abbiamo definito Materia.

➡️La materia con cui interagiamo quotidianamente è, nella maggior parte dei casi, un miscuglio. Questa è la prima assunzione importante che devi portare a casa.

Il sangue, l’acqua minerale, il marmo, il cemento, sono tutte forme di materia da considerarsi come un miscuglio.

Risultati immagini per marmo

Ma cosa si intende con questo termine??

Un miscuglio è il risultato del contatto e della miscelazione di due o più sostanze pure e sotto quest’ultima categoria rientrano gli elementi chimici ed i composti. Per giungere a visualizzare meglio un composto, partiamo quindi con il visualizzare dapprima una sostanza pura.

Una sostanza si dice pura quando mantiene le proprie caratteristiche chimiche e fisiche in ogni sua parte. Prendendo infatti in considerazione una polvere di zolfo, possiamo affermare con certezza che prelevando una mole di zolfo da qualsiasi parte della nostra polvere vedremo rispettate le medesime proprietà, come l’energia di ionizzazione, l’affinità elettronica o, più banalmente, il peso.

➡️Impareremo a studiare tutte queste proprietà a tempo debito, ma per ora è importante che tu abbia capito il concetto più generale.

La sostanza pura che abbiamo appena analizzato è appunto costituita da atomi di zolfo. Possiamo proprio dire che “l’unità” ripetitiva della polvere è l’atomo di zolfo. Questo tipo di sostanza pura è più precisamente definibile come sostanza elementare, proprio per via del fatto che la propria unità ripetitiva è un elemento, sempre lo stesso.

Oltre alle sostanze elementari, anche le sostanze composte sono delle sostanze pure. Cos’è quindi una sostanza composta? Semplicemente un materiale nel contesto del quale l’unità ripetitiva si identifica in una molecola e non più in atomi dello stesso elemento.?

Un valido esempio è proprio la molecola d’acqua che compone una ipotetica bottiglietta di acqua pura, priva di qualsiasi ione accessorio. In questo caso l’acqua pura è proprio la sostanza pura in questione e, come tale, mantiene in ogni proprio punto le stesse proprietà chimiche e fisiche, come il punto di congelamento, quello di ebollizione o la forza di legame nel contesto delle proprie molecole e tra le molecole stesse.

➡️Similmente all’acqua pura, anche un granello di sale da cucina è una sostanza pura (in particolare, anche stavolta, una sostanza composta), dove la molecola che si ripete è il cloruro di sodio (NaCl).

Vi è una importante considerazione da fare, prima di procedere: le sostanze composte possono essere “scomposte” negli atomi che compongono le molecole.

Dunque, una bacinella di acqua pura (sostanza composta) può essere scomposta attraverso potenti reazioni di elettrolisi in ossigeno e idrogeno (allo stato gassoso), ottenendo appunto due sostanze elementari. Proprio questo tipo di reazione idrolitica è sfruttata per ottenere idrogeno e ossigeno dall’acqua e poter alimentare i motori a scoppio attraverso l’idrogeno che ne deriva.

Risultati immagini per bacinella di acqua

➡️Se hai modo di provarci, ti consiglio di sperimentare tu stesso.

È abbastanza facile creare la propria cella elettrolitica e vedere fluire idrogeno ed ossigeno fuori da questa, dopo aver applicato una bella differenza di potenziale all’acqua.

Poi, se hai un accendino tra le mani, puoi provare a dar fuoco all’idrogeno in uscita e creare il tuo rudimentale sistema di alimentazione di un motore a scoppio (mettiti gli occhiali, i guanti, la tuta da astronauta e usa solo forbici dalla punta arrotondata. Rischiare una denuncia già ai primi paragrafi, non mi sembra l’ideale).?

Creiamo ora un miscuglio.

Ci basta, come sappiamo, mescolare due sostanze pure. Scegliamo l’acqua pura ed il cloruro di sodio. Prepariamo un bicchiere e versiamo mezzo litro di acqua ed un paio di cucchiaini di sale.

➡️Mescoliamo, aggiungiamo pepe q.b. e otteniamo un miscuglio per 3 persone. Qualsiasi bottiglia di acqua che ti capiti per le mani è certamente un miscuglio, contenente in primis acqua ed inoltre una svariata quantità di ioni, derivanti dalla dissociazione di molecole saline aggiunge all’acqua, proprio come il cloruro di sodio.

Se questo miscuglio appena discusso è molto semplice da visualizzare, ne esistono di meno scontati e più interessanti, proprio come il sangue (contenente acqua, ioni e numerose altre molecole), le rocce o le leghe metalliche: l’ottone, ad esempio, è un miscuglio formato da due sostanze pure: il rame (Cu) e lo zinco (Zn).

➡️Prima di procedere ad analizzare i miscugli e classificarli per studiarli meglio, lasciami introdurre una utile legge relativa ai composti: la legge di Proust.

In un composto (H2O, CH4 …), le proporzioni con cui compaiono i differenti atomi sono sempre definite e costanti e, in particolare, il rapporto numerico tra le masse di questi atomi si rispetta.?

Ti propongo subito un caso su cui ragionare.

? Quanti grammi di idrogeno sono presenti in un certo volume di metano (CH4) contenente 60 grammi di carbonio? [C: 12 u.m.a.; H: 1 u.m.a.]

A. 10 g

B. 13 g

C. 17 g

D. 20 g

E. 24 g

? Commento del quiz: Ecco come possiamo ragionare correttamente, rispettando le legge di Proust.
Qual è il rapporto tra le masse degli atomi che compongono la molecola di metano? Facciamo riferimento al peso atomico degli atomi.

Questo parametro ci viene generalmente fornito qualora dovessimo averne bisogno per la risoluzione di un quiz, ma ti consiglio comunque di apprendere i pesi atomici dei principali elementi della tavola.

Ti indicherò volta per volta su quali elementi concentrare l’attenzione. Il carbonio (C) e l’idrogeno (H) sono certamente elementi di cui conoscere il peso atomico: 12 u.m.a. e 1 u.m.a. (la sigla u.m.a. significa “unità di massa atomica” e la contestualizzeremo tra qualche riga).?

Nella molecola del metano, ad ogni atomo di carbonio corrispondono 4 atomi di idrogeno, dunque per ogni 12 u.m.a. di C ne ritroviamo 4 di H (cioè 1 u.m.a., moltiplicato 4, che è il numero di atomi di idrogeno che corrispondono stechiometricamente ad uno di carbonio).

Qual è allora il rapporto tra le masse? Possiamo impostare una comoda proporzione:

12 : 4 = x : 1

Risolvendola, otteniamo il valore di x: 12 / 4 = 3.

Possiamo allora affermare che per ogni 3 u.m.a di C ve ne è presente 1 di H.

È molto comodo ridurre la proporzione in questo modo, per saper valutare in maniera davvero semplice le proporzioni tra le masse (3 : 1 è molto più facile da visualizzare e da gestire nei calcoli rispetto a 12 : 4, anche se il rapporto è certamente identico e non si commette alcun errore nel non semplificare la proporzione).

Come procediamo, adesso??

Sappiamo che sono 60 i grammi di carbonio presenti nel campione in analisi. Sia i grammi che gli u.m.a. sono parametri che ci informano sul peso della specie in considerazione, dunque possiamo facilmente trasporre la proporzione prima ottenuta per capire quanti grammi di idrogeno corrispondano a 60 grammi di carbonio.

3 (u.m.a.) : 1 (u.m.a.) = 60 (grammi) : x (grammi)

Risolvendola, otteniamo il valore di x: 60 / 3 = 20 grammi.

Se hai fatto tue le informazioni in queste prime righe, possiamo spingerci oltre ed analizzare i differenti tipi di miscugli, che ora sappiamo costituire e che ti ricordo compongono la maggior parte della materia che ci circonda.

E la conclusione di questa prima dispensa è degna di una serie tv:

Questo e molto altro nella prossima puntata!

Per tutte le parti della maxi guida sulla Costituzione della Materia, qui in basso i link:

?  Prima parte (questa che stai leggendo)

?  Seconda parte

Terza parte

Un abbraccio,

Pro-Med Family

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