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Materia: elementi, composti e miscele

Quasi tutto sulla Terra è composto da combinazioni di 92 diversi tipi di atomi. La materia può essere una sostanza non combinata formata da un tipo di atomo, nota come elemento o combinata come composto o miscela.

Un elemento è una sostanza composta da un tipo di atomo. La tavola periodica è un grafico che organizza tutti gli elementi noti. Gli elementi hanno una vasta gamma di proprietà diverse dall'idrogeno, che è un gas incolore, al mercurio, che è un metallo liquido a temperatura ambiente. Non tutti gli elementi nella tavola periodica si trovano naturalmente sulla Terra. Alcuni sono creati in un laboratorio ed esistono solo per frazioni di secondo.

Un composto è una sostanza composta da due o più tipi di atomi che sono legati chimicamente insieme per formare molecole. Esistono miliardi e miliardi di modi diversi per combinare gli elementi per creare composti. I composti hanno una composizione definita, che può essere descritta usando una formula chimica. Ad esempio, l'anidride carbonica ha una formula chimica di CO ₂ . Ciò significa che ogni molecola di anidride carbonica è formata da un carbonio e due atomi di ossigeno. A differenza delle miscele, i composti hanno un rapporto fisso di elementi. I legami nei composti possono essere difficili da rompere e possono essere rotti solo attraverso reazioni chimiche. Dopo una reazione chimica, le molecole dei reagenti si riorganizzano per formare altre sostanze (prodotti).

Una miscela è una combinazione di sostanze che non sono legate chimicamente tra loro. Le miscele possono essere qualsiasi combinazione di elementi e / o composti. Esempi di miscele sono acqua di mare, aria, ferro in polvere, zolfo in polvere e la maggior parte delle rocce. Le miscele possono essere separate più facilmente dei composti. Esistono molti metodi diversi per separare le miscele a seconda delle proprietà delle sostanze nella miscela e se si tratta di una miscela eterogenea o una miscela omogenea come una soluzione. Una soluzione è un tipo di miscela che coinvolge un solido / liquido (soluto) disciolto in un liquido (solvente). Se una sostanza non si dissolve in un'altra, è nota come insolubile. A differenza dei composti, le miscele non sono necessariamente costituite da rapporti fissi delle parti componenti.

Metodi di separazione della miscela

Il filtraggio è un processo che può separare liquidi e solidi insolubili, come acqua e sabbia. In questo processo, la miscela viene versata attraverso un filtro, come carta da filtro o filtro, e la sabbia insolubile viene separata dal liquido. Ciò accade a causa di una differenza nella dimensione delle particelle; le particelle liquide sono abbastanza piccole da passare attraverso la carta da filtro mentre le particelle solide sono troppo grandi. Il solido lasciato alle spalle è noto come residuo e il liquido che passa attraverso la carta è noto come filtrato. La tensione funziona usando lo stesso meccanismo del filtraggio, solo per particelle più grandi.

L'evaporazione è un altro metodo per separare i solidi solubili da un liquido. Il sale da tavola mescolato con acqua è un esempio di soluzione salina. Nel processo di evaporazione, la soluzione viene riscaldata in modo che l'acqua evapori, lasciando cristalli di sale sul fondo del contenitore. L'acqua ha un punto di ebollizione inferiore rispetto al sale, quindi l'acqua evapora per prima.

La distillazione può separare miscele di liquidi con punti di ebollizione diversi. Funziona in modo simile all'evaporazione, ma il vapore evaporato viene raccolto e condensato nuovamente in un liquido. Questo metodo funziona a causa della differenza dei vari punti di ebollizione. Questo metodo potrebbe essere utilizzato per separare acqua e inchiostro. La distillazione viene utilizzata per preparare alcune bevande alcoliche come whisky e vodka.

Il magnetismo può anche essere impiegato per rimuovere materiale magnetico da materiale non magnetico. Un esempio di ciò è la selezione del ferro da altri metalli in un impianto di riciclaggio.

La cromatografia è un metodo utilizzato per separare alcune sostanze disciolte. Viene spesso usato per separare coloranti e inchiostri a causa delle loro differenze di solubilità. Con la semplice cromatografia su carta, un punto dell'inchiostro o del colorante viene posizionato vicino al fondo di un pezzo di carta assorbente. La carta viene quindi abbassata in un contenitore di solvente in modo che la linea del liquido si trovi sotto il punto dell'inchiostro. Man mano che il solvente si sposta sulla carta, prende parte del prodotto chimico colorato. Le diverse sostanze chimiche sono distribuite in quantità diverse.

Gli standard scientifici di prossima generazione spingono l'importanza di far sviluppare e utilizzare gli studenti per comprendere i fenomeni. Nel mondo reale, gli scienziati realizzeranno modelli per facilitare la loro comprensione di un sistema o parte di un sistema. In Science vengono utilizzati modelli per fare previsioni e comunicare idee o dati ad altre persone. Ci sono una serie di attività in questa guida per insegnanti che si concentrano su quella particolare abilità. Gli studenti saranno facilmente in grado di creare i propri modelli di elementi, composti e miscele utilizzando l'oggetto intelligente stick-and-ball. Ciò offre una grande opportunità per discutere i limiti dell'utilizzo dei modelli, offrendo agli studenti l'opportunità di valutarli e perfezionarli.