I MISCUGLI RICOPRONO UNA FETTA IMMENSA DELLE SOSTANZE CHE TUTTI I GIORNI USIAMO E VEDIAMO. Studiare la terminologia che i chimici usano per descrivere i miscugli ci aiuta a capire meglio anche la nostra vita.
NOI SIAMO DEI MISCUGLI
Se proprio vogliamo dirla tutta, tu che stai leggendo sei un MISCUGLIO, che brutta parola da attribuire a una persona non trovi? Se lasciamo da parte il lato emotivo e ci concentriamo sul tecnicismo della parola non stiamo sbagliando; siamo un miscuglio molto complesso, a essere ancora più dettagliati siamo uno dei più complessi che conosciamo. Ma perché siamo un miscuglio?
Per rispondere prova a guardarti le mani, le avrai viste milioni di volte lo so ma prova a riguardarle con attenzione. Noterai la pelle che ricopre la mani, sicuramente distinguerai le unghie e se stringi il pugno riesci a vedere le nocche, ossa quindi. Già solo a una prima vista siamo riusciti a distinguere 3 parti diverse. Se per assurdo assumiamo che le ossa, le unghie e la pelle siamo fatti ciascuno da un solo tipo di sostanza e basta possiamo dire che la mano è un miscuglio di almeno 3 sostanze diverse.
Oggi grazie alla medicina sappiamo che il corpo umano è molto più complesso e le sostanze in esso presenti sono tantissime. L’esempio serviva per convincerci che le definizioni a volte noiose che leggiamo sui libri si applicano perfettamente anche a noi stessi.
Tornando alle nostre definizioni possiamo quindi dire in modo rigoroso che:
Un miscuglio è una sostanza costituita da almeno 2 composti puri
LE FASI
Vi sarà sicuramente capitato almeno una volta nella vita di cucinare la pasta e uno dei passaggi essenziali per dare gusto al piatto è quello di aggiungere il sale, sappiamo tutti che il sale messo in acqua “scompare”, noi chimici diciamo che si scioglie, il tutto resta trasparente alla vista ma al gusto cambia tutto.
Ora per confronto prendiamo acqua e olio e mettiamoli dentro un bicchiere, senza grandi sorprese sappiamo che acqua e olio non si mescolano. Nel secondo caso se guardo bene il bicchiere riesco a vedere 2 zone ben distinte, la parte bassa trasparente e la parte alta giallina, divise da una sottilissima linea di contatto tra le 2. I chimici per usare una terminologia più specifica hanno scelto di chiamare le zone distinte di un miscuglio con la parola FASE. Tornando all’esempio dell’acqua e del sale, quante fasi vedo? Beh abbiamo detto che non è cambiato niente a livello visivo, no? Quindi ho solo una fase.
Altri esempio di miscugli a fase singola sono acqua e zucchero, acqua e acetone, acqua e bicarbonato di sodio (NaHCO3) e tantissimi altri.
Miscugli a più fasi si ottengono generalmente da sostanze “grasse” mescolate con l’acqua. Acqua e benzina, acqua e burro ma anche molte sostanze saline, basti pensare al marmo che viene in contatto con l’acqua, non si scioglie.
Per evitare di dire in continuazione la parola “Fasi” quando si parla di miscugli si è scelto di dire che:
I Miscugli a fase singola prendono il nome di miscugli omogenei, quelli con almeno due fasi si dicono miscugli eterogenei
COS’È UNA SOLUZIONE?
Ai chimici non piace dare un nome solo alle cose e per praticità hanno scelto di chiamare i Miscugli Omogenei con la parola SOLUZIONE. Sicuramente questa è una parola già sentita perché essa è un po’ la parola che spesso associamo alla Chimica.
Parliamo allora in dettaglio di cosa sia una soluzione e come la si prepara. Cominciamo con il dire quindi che acqua e sale insieme formano una Soluzione. Per generalizzare il concetto e applicarlo a moltissimi casi di studio si definisce la soluzione come:
Un miscuglio si definisce soluzione se presenta una sola fase, il componente maggiormente presente prende il nome di solvente mente il componente minoritario lo chiamiamo soluto
Se mi immagino di aver messo mezzo cucchiaino di sale in un bicchiere pieno d’acqua potrò con certezza dire che l’acqua è il Solvente e il sale è il Soluto. Comprendere questo concetto è di fondamentale importanza per lo studio della Chimica perché quasi la totalità delle reazioni chimiche avvengono in soluzione. È importante anche chiarire che il solvente non è necessariamente solo l’acqua, altri tipi di composti posso svolgere questo compito. Se sciolgo 50g di burro in 1L di olio ottengo sempre una soluzione dove il Solvente è l’olio.
Fino adesso abbiamo parlato solo di liquidi che sciolgono solidi ma sono possibili anche altre combinazione? Certamente, per esempio la birra è un classico esempio di soluzione formata principalmente da acqua ed etanolo, tutte e 2 liquidi. La birra presenta anche un’altra caratteristica, essendo frizzante vuol dire che all’interno è disciolto un gas, in particolare si tratta di CO2. Quindi le soluzioni possono contenere anche più di un soluto. Un’altra combinazioni che porta alla formazione di soluzioni possono nascere dalla mescolanza di 2 o più gas, l’aria che ora stai respirando viene definita come una Soluzione. La composizione dell’aria all’incirca è la seguente: 78% azoto (N2), 20% ossigeno (O2), 1% argon (Ar) e la restante parte altri gas. Quando guardiamo l’aria non distinguiamo più fasi, anzi non la vediamo proprio, e seguendo le definizioni espresse prima si può certamente dire che l’azoto è il solvente e gli altri gas i soluti.
Ok, con l’aria mi hai convinto ma un sistema formato da 2 solidi? Avete presente l’acciaio che comunemente usiamo? Ecco, l’acciaio viene prodotto a partire da 2 Elementi, il Ferro (Fe) e il Carbonio (C). Il ferro è un metallo grigio mente il carbonio nella sua forma rappresentativa è una sostanza solida e nera, se riesco a fondere il ferro e mescolarlo a una quantità adatta di carbonio ottengo una miscela omogenea di queste 2 sostanze, ora posso certamente dire che mi trovo davanti a una soluzione solida chiamata più comunemente lega metallica.
Un piccolo accenno alle soluzione gas-solido giusto per curiosità. Esistono certi metalli come per esempio il Palladio (Pd) o il Platino (Pt) che se trattati in maniera corretta riescono a incorporare dentro di loro quantità significative di gas, come per esempio Idrogeno molecolare (H2).
Domanda
L’acqua che generalmente beviamo come viene classificata?
I MISCUGLI ETEROGENEI
Ora per completare il discorso è necessario dedicare spazio anche ai Miscugli Eterogenei. In questo caso non abbiamo un nome definito per identificare tutto il gruppo ma usiamo una terminologia specifica per ogni caso. Innanzitutto le miscele eterogenee si dicono che sono disperse, sono quindi delle dispersioni (termine che non viene comunemente usato). Con il ragionamento che abbiamo applicato alle Soluzioni possiamo ora trasporlo alle miscele eterogenee; il componente maggioritario diventa FASE CONTINUA mentre il componente minoritario lo chiamiamo FASE DISPERSA. Il motivo del perché alcune sostanze si sciolgono e danno sistemi omogenei e altre invece non riescono a mescolarsi e le classifichiamo come sistemi eterogenei è da ricercare nel concetto di legame chimico.
Cambiando man mano lo stato fisico delle 2 fasi ottengo delle miscele con dei nomi propri. Vediamo quali sono:
SCHIUMA = Fase dispersa GAS → Fase continua LIQUIDA o SOLIDA (schiuma del mare, schiume poliuteraniche)
EMULSIONE = Fase dispersa LIQUIDA → Fase continua LIQUIDA (acqua e olio)
SOSPENSIONE = Fase dispersa SOLIDA → Fase continua LIQUIDA (acqua e sabbia)
NEBBIA = Fase dispersa LIQUIDA → Fase continua GAS
FUMO = Fase dispersa SOLIDA → Fase continua GAS
GEL = Fase dispersa LIQUIDA → Fase continua SOLIDA
I COLLOIDI
Come si è visto più volte la Natura non è sempre così facile da catalogare e non mancano mai le eccezioni, anche in questo caso l’eccezione esiste e si chiamano COLLOIDI.
Per capire cosa sono analizziamo a livello dimensionale le particelle che compongono i 2 gruppi visti prima. Per poter parlare di soluzione le particelle di soluto devono avere delle dimensioni inferiori a 1 nm, a questo livello gli atomi e le molecole del soluto e del solvente riescono a interagire in maniera intima e il nostro occhio non riesce a percepire la differenza di cammino della luce all’interno della soluzione. I Miscugli Eterogenei invece sono costituiti da particelle aventi dimensione maggiore di 1 µm, date le dimensioni molto elevate la luce viene “modificata” quando interagisce con la fase dispersa e successivamente con la fase liquida e appaiono come 2 entità distinte.
Cosa succede ora alle particelle che hanno dimensione comprese tra 1 nm e 1 µm? Queste particelle generalmente per motivi elettrostatici non sono in grado di dissolversi completamente in acqua ma non sono neanche in grado di raggrupparsi a formare grosse strutture per cadere sul fondo del contenitore. E allora cosa succede? Succede che si trovano in un “limbo”, stanno a mezz’aria nella fase continua e si muovono con moti casuali. La luce riesce a interagire con queste particelle e noi vediamo una certa opacità nella sostanza senza però vedere le piccole particelle.
Uno degli esempi più emblematici di Colloide è il latte. La divisione sopraindicata riguardante i Miscugli Eterogenei vale anche per i Colloidi generalmente, quello che cambia è la dimensione delle particelle della Fase Dispersa.
Risposta
L’acqua per il consumo umano è chimicamente una soluzione, anche se non ci facciamo caso in essa sono disciolti molti sali utili per il corretto funzionamento dell’organismo, detti elettroliti.
