Le proprietà misurabili

Molte proprietà dei corpi possono essere misurate con idonei strumenti di misurazione. Si ottengono così dei valori numerici seguiti da un'unità di misura che possiamo utilizzare per confrontare fra loro le caratteristiche di corpi diversi. Ciò si rende necessario, ad esempio, per scegliere un materiale piuttosto che un altro per la realizzazione di un manufatto oppure, soprattutto in campo chimico, per identificare la composizione di un materiale.

Le proprietà fisiche sono legate ai caratteri generali della materia, cioè dipendono dalla sua struttura. Sono molto numerose e vengono generalmente suddivise in

· proprietà meccaniche: descrivono il comportamento del materiale sottoposto a sollecitazioni di vario genere;
· proprietà termiche; descrivono il comportamento del materiale quando ad esso viene somministrato o sottratto calore;
· proprietà elettriche: descrivono il comportamento del materiale in relazione ai fenomeni elettrici che possono interessarlo;
· proprietà ottiche: riguardano il comportamento del materiale sottoposto all'azione delle radiazioni luminose;
· proprietà magnetiche: riguardano il comportamento del materiale quando esso è sottoposto all'azione di un campo magnetico.

La meccanica è il settore della fisica interessato allo studio delle proprietà dei metalli e delle leghe metalliche in riferimento alla loro capacità di resistere all'azione di forze esterne.

Per questo motivo è importante misurare, la durezza, la flessibilità, l'elasticità, la resistenza alla torsione, alla fatica, al taglio, alla trazione e alla compressione.

I fisici sono anche interessati a misurare proprietà quali la densità, il punto di fusione e di ebollizione, la conducibilità termica, la conducibilità elettrica la dilatazione termica, l'indice di rifrazione, la viscosità, ecc.

Avrai sicuramente sentito parlare di queste proprietà e probabilmente ne hai già studiate alcune.

Difficilmente avrai sentito parlare di proprietà chimiche dei corpi in quanto esse si possono rilevare solo attraverso interazioni con altre sostanze. In altre parole le proprietà chimiche si manifestano in termini di reattività. Questa parola viene utilizzata per indicare la capacità di una sostanza di reagire con un'altra sostanza; in particolare i chimici prendono in considerazione la reattività con l'ossigeno, con l'idrogeno, con l'acqua, con gli acidi e anche con il calore.

Le proprietà chimiche riguardano i fenomeni che avvengono tra il materiale e l'ambiente in cui è posto.

In realtà la misurazione di queste proprietà non è sempre effettuabile nei laboratori del Biennio degli istituti tecnici. A questo livello di studi è preferibile ricavare i dati relativi a molte proprietà chimiche da apposite tabelle che si trovano, ad esempio, nei testi didattici o nei manuali di laboratorio.

pH, grado di dissociazione, costante di equilibrio, costante di dissociazione acida o basica, conducibilità elettrica delle soluzioni, potenziale di ossidoriduzione, sono esempi di proprietà chimiche misurabili.

In questa unità di apprendimento sarai invitato a misurare le proprietà fisiche e chimiche che servono a costruire la carta d'identità delle sostanze pure, come la temperatura di fusione (o di solificazione), la temperatura di ebollizione (o di condensazione) e il pH che può essere definito come la misura dell'acidità o della basicità di una sostanza posta in acqua. Successivamente misurerai la densità dei solidi e dei liquidi e la conducibilità elettrica delle soluzioni .

Queste misurazioni ti serviranno anche per individuare un criterio operativo per distinguere le sostanze pure dai miscugli.

Le esperienze che ti propongo di effettuare sono:

1 - misurazione della temperatura di solidificazione di una sostanza e di un miscuglio

2 - misurazione delle temperatura di ebollizione di una sostanza liquida e di una miscela

3 - Misurazione di una proprietà chimica: il pH di alcuni liquidi

Quest'ultima esperienza è molto semplice; ti occorrono alcuni liquidi presenti in casa e una cartina indicatrice universale.

Saprei sicuramente che il pH è una grandezza che misura il grado di acidità o basicità di una sostanza. Forse non sai che la scala di misurazione di questa grandezza va da 0 a 14 (unità di pH). Le sostanze che si trovano nell'intervallo compreso fra pH = 0 e pH =7 hanno caratteristiche acide. Le sostanze che si trovano nell'intervallo compreso fra pH = 7 e pH =14 hanno caratteristiche basiche. Ci sono ovviamente sostanze senza caratteristiche acide o basiche (sostanze neutre) che hanno pH = 7.

Come avrai ben capito misurare il pH è un'operazione al quanto semplice: è sufficiente appoggiare sulla cartina una goccia del liquido in esame e osservare il colore assunto dalla cartina. Quindi devi comparare la colorazione della cartina con il disco cromatico riportato sulla confezione della cartina indicatrice universale fino a trovare la giusta corrispondenza e leggere il valore numerico del pH corrispondente a quella colorazione..

Questo tipo di misurazione (comparazione colorimetrica) non richiedendo uno strumento di misurazione è detta misurazione semi-quantitativa, e si distingue da quella quantitativa, effettuata dallo strumento che misura il pH (piaccametro) anche per il fatto di essere meno accurata (il valore "misurato" può variare in più o in meno di una unità di pH).