In breve: la materia che vediamo ogni giorno può essere formata da una sola sostanza oppure dall'unione di più sostanze diverse, e imparare a distinguere questi casi è il primo passo per studiare la chimica.
Quando osserviamo un oggetto o un liquido, raramente ci chiediamo quante sostanze lo compongano davvero. La chimica parte proprio da questa domanda e divide la materia in due grandi famiglie: le sostanze pure e i miscugli. Una sostanza pura ha sempre la stessa composizione in ogni suo punto e proprietà fisiche caratteristiche, come una precisa temperatura di fusione o di ebollizione. Un miscuglio, invece, nasce dall'unione di due o più sostanze pure che mantengono ciascuna le proprie caratteristiche e che possono essere separate con metodi fisici. Capire a quale categoria appartenga un campione è fondamentale per prevedere come si comporterà durante un'analisi o una trasformazione.
Le sostanze pure: elementi e composti
Una sostanza pura è un materiale formato da un solo tipo di componente chimico, descrivibile con un'unica formula. All'interno di questa categoria distinguiamo gli elementi, costituiti da un solo tipo di atomo, e i composti, formati da atomi diversi legati in proporzioni fisse. L'ossigeno gassoso che respiriamo, il ferro di un chiodo e l'oro di un anello sono esempi di elementi, mentre l'acqua distillata e il saccarosio sono composti. Le sostanze pure hanno proprietà costanti e riproducibili: l'acqua distillata, ad esempio, bolle sempre a 100 gradi Celsius alla pressione atmosferica del livello del mare. Un composto può essere scomposto nei suoi elementi solo attraverso trasformazioni chimiche, non con semplici operazioni fisiche come il filtraggio o l'evaporazione. Questa stabilità delle proprietà è proprio ciò che permette ai chimici di riconoscere una sostanza e di identificarla in laboratorio.
I miscugli: omogenei ed eterogenei
Un miscuglio si forma quando due o più sostanze pure vengono mescolate senza reagire tra loro, conservando ognuna le proprie proprietà originarie. I miscugli omogenei, chiamati anche soluzioni, presentano un aspetto uniforme e i loro componenti non si distinguono nemmeno al microscopio ottico: pensiamo al tè zuccherato, in cui lo zucchero si è completamente disciolto nell'acqua. I miscugli eterogenei, invece, mostrano fasi diverse riconoscibili a occhio nudo o con strumenti semplici, come l'olio e l'aceto in un condimento o la sabbia mescolata al ferro. Per separare i componenti di un miscuglio si utilizzano tecniche fisiche scelte in base alle proprietà delle sostanze coinvolte: la filtrazione per un solido insolubile in un liquido, la distillazione per due liquidi con diverse temperature di ebollizione, la decantazione per liquidi non miscibili. A differenza dei composti, la composizione di un miscuglio può variare: una tazza di tè può essere più o meno zuccherata senza smettere di essere tè.
Ricorda
- Una sostanza pura ha composizione e proprietà fisiche costanti, mentre un miscuglio nasce dall'unione di sostanze diverse che mantengono le proprie caratteristiche.
- I miscugli omogenei appaiono uniformi in ogni punto, quelli eterogenei mostrano fasi distinguibili a occhio nudo o al microscopio.
- I componenti di un miscuglio si separano con metodi fisici, mentre un composto si scompone solo con reazioni chimiche.
Piccolo esercizio sul quaderno: osserva tre materiali presenti in cucina (ad esempio latte, sale fino e succo di frutta con polpa) e, per ciascuno, scrivi se si tratta di una sostanza pura, di un miscuglio omogeneo o di un miscuglio eterogeneo, motivando la tua risposta con almeno una proprietà osservabile.