Proprietà Fisiche e Chimiche

Proprietà Fisiche e Mutamenti della Materia

Quegli attributi per i quali una sostanza può essere distinta da un'altra sono definiti proprietà. Una proprietà fisica è una caratteristica della materia che non comporta alcuna alterazione nella sua costituzione chimica. Esempi comuni di tali qualità includono la densità, il colore, la durezza, le temperature di liquefazione e di ebollizione, e la conduttività elettrica.

Taluni di questi attributi, quali la densità e il colore, possono essere osservati fintanto che la sostanza permane in uno stato costante. Altri, tuttavia, si manifestano solo quando la materia subisce un mutamento fisico, come la fusione del ferro o il congelamento dell'acqua. Un mutamento fisico è un'alterazione dello stato o delle proprietà della materia senza alcun cambiamento concomitante nella sua composizione chimica o nell'identità delle sostanze che la costituiscono.

Un mutamento fisico si osserva quando la cera subisce la liquefazione, quando lo zucchero trova la sua dissoluzione nel caffè, o quando il vapore condensa per formare acqua liquida. Ulteriori esempi di tali cambiamenti includono la magnetizzazione e la demagnetizzazione dei corpi metallici, e la riduzione della materia solida in polvere mediante la macinazione — quest'ultima operazione può talvolta produrre un'alterazione percepibile nel colore. In ogni caso siffatto, sebbene vi sia un mutamento nello stato fisico, nella forma o nelle proprietà della sostanza, la costituzione chimica fondamentale rimane invariata.

Processo di fusione della cera.

Processo di distillazione dell'acqua

La trasformazione di una specie di materia in un'altra, o la resistenza intrinseca a tale alterazione, costituisce una proprietà chimica. Tra queste proprietà sono incluse l'infiammabilità, la tossicità, l'acidità, diverse forme di reattività e il calore di combustione.

A titolo di illustrazione, il ferro si combina con l'ossigeno in presenza di umidità per formare la ruggine, mentre il cromo non esibisce tale ossidazione. Inoltre, mentre la nitroglicerina è ritenuta eccessivamente pericolosa a causa della sua instabilità esplosiva, il neon non pone che un rischio trascurabile, essendo di una disposizione notevolmente inerte e poco reattiva.

Per l'identificazione di una proprietà chimica, l'osservatore deve testimoniare un mutamento chimico. Tale alterazione risulta invariabilmente nella produzione di una o più specie di materia, differenti nella loro essenza fondamentale dalle sostanze presenti prima della trasformazione.

La formazione della ruggine è rettamente definita un mutamento chimico, poiché la ruggine stessa è una forma distinta di materia, del tutto dissimile dal ferro, dall'ossigeno e dall'acqua da cui è derivata. In modo analogo, la detonazione della nitroglicerina costituisce un mutamento chimico, in quanto i gas risultanti sono interamente diversi per genere dalla sostanza madre. Ulteriori esempi di mutamento chimico si trovano in laboratorio — come si vede nell'azione vigorosa dell'acido nitrico sul rame — così come in tutti i modi di combustione e nei vari processi per cui il cibo viene cotto, digerito o lasciato a subire gli effetti della putrefazione.

Si scopre che le proprietà della materia risiedono in una di due distinte categorie. Qualora una proprietà dipenda dalla quantità di materia presente, essa è definita proprietà estensiva. La massa e il volume servono come esempi primari di questa classe; per esempio, un gallone di latte possiede una massa e un volume maggiori di una singola tazza. Il valore di una tale proprietà estensiva si trova essere direttamente proporzionale alla quantità di materia in esame.

Al contrario, se la proprietà di un campione è indipendente dalla quantità di materia presente, essa viene designata come proprietà intensiva. La temperatura fornisce un'illustrazione calzante di questo principio. Se un gallone di latte e una tazza di latte si trovano entrambi alla temperatura di 20°C, la loro combinazione risulterà in un volume maggiore di latte che nondimeno mantiene la temperatura di 20°C.

Si considerino, inoltre, le qualità correlate ma distinte del calore e della temperatura. Una mera goccia d'olio bollente spruzzata sul braccio non causa che un breve e lieve disagio; eppure, una pentola dello stesso olio produrrà ustioni della natura più grave. Mentre sia la goccia che la pentola esistono alla medesima temperatura — essendo questa una proprietà intensiva — la pentola contiene chiaramente una quantità di calore di gran lunga superiore, che è una proprietà estensiva.

Sebbene molti elementi differiscano drasticamente nelle loro proprietà chimiche e fisiche, taluni di essi mostrano comportamenti sorprendentemente simili. Possiamo così identificare gruppi di elementi che presentano caratteristiche comuni. Per esempio, molti elementi servono come eccellenti conduttori di calore e di elettricità, mentre altri si rivelano poveri conduttori. Tali proprietà permettono la classificazione degli elementi in tre ordini distinti: metalli, che conducono bene; non-metalli, che conducono male; e metalloidi, che possiedono gli attributi di entrambe le classi.

Tavola Periodica degli Elementi.