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Materia

La materia è tutto ciò che ha massa e occupa uno spazio. Questa definizione di materia è valida in un'analisi di fisica macroscopica ma non anche per analisi di fisica atomica o subatomica.A livello microscopico la materia si presenta costituita da particelle ( atomi ) che compongono un corpo in modo discontinuo, per cui lo spazio occupato da un corpo è perlopiu vuoto. La materia è tutto ciò che è composto di atomi ma gli atomi occupano soltanto una minima parte dello spazio. La materia che costituisce qualsiasi corpo è formata da aggregati di particelle, tenute insieme da particolari forze di natura elettrica, che prendono il nome di molecole. Le molecole sono ulteriormente divisibili in atomi. Lo studio della materia è stato affrontato dall'uomo fin dalla filosofia dell'antica Grecia. Soltanto a partire dal XVII secolo diventa un oggetto di studio delle scienze sperimentali. La materia può presentarsi in forme diverse. allo stato solido, liquido o aeriforme. La materia che osserviamo è generalmente nella forma di composti chimici, di polimeri, leghe o elementi puri. È materia tutto ciò che possiamo conoscere. Può avere forma organica o inorganica. La Terra, le stelle, i pianeti, gli animali, le piante ecc. È compito della chimica analizzare e spiegare la struttura, le proprietà della materia e le sue trasformazioni. I corpi presenti in natura possono essere costituiti da miscugli o da sostanze pure.

  • Miscugli. I miscugli sono formati da due o più componenti. La composizione della materia nei miscugli è variabile. Le componenti dei miscugli possono essere separate tra loro tramite le trasformazioni fisiche. A loro volta i miscugli sono suddividi in miscugli omogenei (soluzioni) o eterogenei, a seconda se le proprietà della materia sono uguali in ogni parte del corpo oppure variano da una parte all'altra del corpo. Ad esempio, sono miscugli l'aria, l'acqua, le cellule, le rocce, ecc. Le componenti dei miscugli possono essere separate tra loro tramite le trasformazioni fisiche.
  • Sostanze pure. Le sostanze pure sono formate da un solo componente. La composizione della materia, le proprietà e le caratteristiche nelle sostanze pure sono costanti. Sono i componenti più elementari dei miscugli. Le sostanze pure sono molto più rare in natura rispetto ai miscugli. A loro volta le sostanze pure possono essere suddivide in elementi e in composti. Gli elementi non possono essere scissi in sostanze più semplici. I composti, invece, sono sostanze formate dall'unione di due o più elementi.

Proprietà della materia. Lo studio della materia si basa sull'analisi delle sue proprietà/caratteristiche microscopiche misurabili, come la massa, il volume, il peso, la densità (rapporto massa/volume), la temperatura, l'energia, la durezza, il colore, l'odore, la conducibilità elettrica, lo stato fisico (solido, liquido o aeriforme). Le proprietà della materia sono suddivise in:

  • Proprietà intensive. Le proprietà intensive sono quelle a cui si fa più ricorso per identificare le sostanze e i diversi tipi di materia. Sono indipendenti dalla quantità del campione di materia preso come riferimento (es. colore, conducibilità, ecc.)
  • Proprietà estensive. Le proprietà estensive sono quelle che dipendono dalla quantità (o estensione) del campione della materia preso come riferimento (es. volume, peso, massa, energia, ecc.).

Atomi. Gli atomi sono costituiti da un nucleo centrale contenente microparticelle di neutroni e protoni, intorno al quale su orbitali cosiddetti atomici si muovono altre microparticelle, gli elettroni. Gli elettroni hanno carica elettrica negativa, i protoni hanno carica elettrica positiva, i neutroni hanno carica elettrica neutra. Per questo, il nucleo atomico, avente stesso numero di neutroni e protoni, è elettricamente positivo, mentre l’atomo in cui si abbia il medesimo numero di protoni ed elettroni è elettricamente neutro. In caso diverso, se il numero degli elettroni è maggiore di quello dei protoni, l’atomo assumerà carica elettrica negativa; se il numero degli elettroni è minore di quello dei protoni l’atomo assumerà carica elettrica positiva. In ciascuno di questi due casi, l’atomo prenderà il nome di “ ione”; parleremo di ione negativo o anione nel primo caso, di ione positivo o catione nel secondo.

Elementi. Tutte le molecole sono formate da atomi di un numero limitato di elementi semplici. In natura esistono 92 elementi semplici a tutt’oggi conosciuti, che sono stati ordinati in quella che ci è nota come la tavola periodica degli elementi. L’elemento più leggero è l’idrogeno; l’elemento più pesante è l’uranio. Le più moderne ricerche di fisica nucleare ci hanno permesso di creare altri elementi oltre quelli presenti in natura, che sono più
pesanti dell’uranio e per questo motivo vengono definiti elementi transuranici. Gli elementi transuranici non sono stabili e tendono, dopo un intervallo di tempo in genere breve, a trasformarsi in qualcuno dei 92 elementi naturali. Gli elementi presentano molecole formate da un numero limitato di atomi tutti uguali: la molecola di azoto è biatomica, cioè formata da due atomi di azoto, appunto, e si indica con la formula N2. Gli elementi si distinguono dai cosiddetti composti che sono sostanze in cui le molecole risultano costituite da più atomi diversi tra loro. Un esempio tipico di composto è l’acqua la cui molecola è costituita da due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno. La sua formula molecolare è, perciò: H2O.

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note


  • La materia non è soltanto ciò che l'uomo percepisce. Oltre alle differenze percepite dai sensi umani, la materia presenta caratteristiche individuabili soltanto tramite oppurtuni procedimenti di analisi.