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GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA E I PASSAGGI DI STATO

chimica




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GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA  E I PASSAGGI DI STATO


Per stati di aggregazione si intendono gli aspetti sotto cui può presentarsi la materia.

Gli stati di aggregazione fondamentali sono tre: stato solido, stato liquido e stato gassoso.

I tre stati di aggregazione dell’acqua sono:

Stato solido (GHIACCIO) se la temperatura è al di sotto di 0° C.

Stato liquido se la temperatura è compresa fra 0° C e 100° C.

Stato gassoso se la temperatura è superiore a 100° C (cioè dopo che è avvenuta l’ebollizione) .

Esaminiamo ora le caratteristiche dei tre stati.



STATO SOLIDO

I solidi hanno forma e volume propri. Da un punto di vista scientifico, un vero solido è caratterizzato dal fatto che la sua struttura microscopica è ordinata: le partice 444f57e lle che costituiscono il solido ( ATOMI, MOLECOLE O IONI ) sono cioè disposte secondo uno schema geometrico caratteristico. Questo schema viene chiamato reticolo cristallino. Le posizioni occupate dalle particelle vengono chiamate nodi del reticolo. Esistono vari tipi di reticolo. In un reticolo cristallino c’è un’unità fondamentale che si ripete sempre uguale a se stessa nelle tre direzioni dello spazio. Questa unità viene chiamata cella elementare, o semplicemente cella.

STATO LIQUIDO

I liquidi non hanno forma propria, ma assumono quella del recipiente che li contiene. Lo stato liquido è uno stato condensato, perché anche in esso, come nel solido, le particelle sono legate l’una all’altra. Però all’interno del liquido non esiste la struttura ordinata che è invece tipica dei solidi, anzi, le molecole del liquido possono scorrere l’una sull’altra; questo fa sì che i liquidi non abbiano una forma propria, ma assumono sempre quella del recipiente che li contiene. I liquidi hanno invece volume proprio. A seconda del tipo di liquido, le molecole possono incontrare maggiore o minore resistenza a muoversi all’interno del liquido stesso; maggiore è la resistenza che incontrano, maggiore è la viscosità del liquido. La viscosità di un liquido in genere diminuisce, se la temperatura aumenta e viceversa.

STATO GASSOSO

Lo stato gassoso non è uno stato condensato: le particelle (atomi o molecole) sono svincolate l’una dall’altra, perfettamente indipendenti, libere di muoversi per tutto il recipiente e continuamente in moto. Il moto avviene per segmenti di retta: ogni volta che una particella di gas urta un’altra particella di gas, oppure le pareti del recipiente, cambia direzione. Un gas non ha né forma né volume propri, ma assume quelli del recipiente. Di conseguenza, per caratterizzare un gas, non è sufficiente indicarne la massa, come si fa di solito, oppure la massa o il volume come si fa per i liquidi. Il volume di un gas è il volume del recipiente che lo contiene, ed è generalmente misurato in decimetri cubi. Inoltre i liquidi e i gas hanno alcune caratteristiche comuni: il fatto di poter essere attraversati da un oggetto solido e il fatto di poter “scorrere”. Per questo motivo, liquidi e gas vengono indicati con il termine comune di fluidi.



PASSAGGI DI STATO

Ogni stato della materia è caratterizzato da un ben determinato contenuto di energia.

Ogni volta che la materia cambia il suo stato fisico è necessario che cambi anche il suo contenuto di energia.

Quindi per far avvenire un cambiamento di stato è necessario fornire o sottrarre energia ad un corpo, ad esempio mediante il calore.

Lo stato solido è quello a minimo contenuto energetico, quello liquido è a contenuto intermedio e quello gassoso a massimo contenuto energetico: per far passare un solido allo stato liquido e un liquido allo stato gassoso è necessario quindi fornire energia mentre per le trasformazioni inverse (da gassoso a liquido a solido) è necessario sottrarre energia.



Per ognuno dei passaggi di stato possiamo riportare un esempio riferendoci, per semplicità, a fenomeni a tutti noti.

Fusione quando un corpo da solido diventa liquido. Fornendo energia termica a un pezzo di ghiaccio che si trova a zero gradi centigradi questo si fonde e si ottiene acqua a zero gradi centigradi.

Solidificazione quando un corpo da liquido diventa solido. Sottraendo energia termica all’acqua che si trova a zero gradi centigradi si ottiene ghiaccio a zero gradi centigradi. Anche tale fenomeno dipende dal grado di purezza dell'acqua: si pensi al sale che viene sparso d'inverno sulle strade, proprio per abbassare il punto di solidificazione dell'acqua, ed evitare così che sul manto stradale si formino lastre di ghiaccio.

Vaporizzazione quando un corpo da liquido diventa gassoso. Fornendo energia termica all’acqua essa si riscalda fino alla temperatura di 100 °C. Durante tale fase una parte di acqua evapora. Un ulteriore riscaldamento provoca l’ebollizione dell’acqua. La temperatura di ebollizione di qualsiasi liquido dipende dalla pressione del vapore con cui si trova a contatto: un aumento della pressione provoca un innalzamento della t


PASSAGGI DI STATO

Ogni stato della materia è caratterizzato da un ben determinato contenuto di energia.

Ogni volta che la materia cambia il suo stato fisico è necessario che cambi anche il suo contenuto di energia.

Quindi per far avvenire un cambiamento di stato è necessario fornire o sottrarre energia ad un corpo, ad esempio mediante il calore.

Lo stato solido è quello a minimo contenuto energetico, quello liquido è a contenuto intermedio e quello gassoso a massimo contenuto energetico: per far passare un solido allo stato liquido e un liquido allo stato gassoso è necessario quindi fornire energia mentre per le trasformazioni inverse (da gassoso a liquido a solido) è necessario sottrarre energia.

Per ognuno dei passaggi di stato possiamo riportare un esempio riferendoci, per semplicità, a fenomeni a tutti noti.

Fusione quando un corpo da solido diventa liquido. Fornendo energia termica a un pezzo di ghiaccio che si trova a zero gradi centigradi questo si fonde e si ottiene acqua a zero gradi centigradi.

Solidificazione quando un corpo da liquido diventa solido. Sottraendo energia termica all’acqua che si trova a zero gradi centigradi si ottiene ghiaccio a zero gradi centigradi. Anche tale fenomeno dipende dal grado di purezza dell'acqua: si pensi al sale che viene sparso d'inverno sulle strade, proprio per abbassare il punto di solidificazione dell'acqua, ed evitare così che sul manto stradale si formino lastre di ghiaccio.

Vaporizzazione quando un corpo da liquido diventa gassoso. Fornendo energia termica all’acqua essa si riscalda fino alla temperatura di 100 °C. Durante tale fase una parte di acqua evapora. Un ulteriore riscaldamento provoca l’ebollizione dell’acqua. La temperatura di ebollizione di qualsiasi liquido dipende dalla pressione del vapore con cui si trova a contatto: un aumento della pressione provoca un innalzamento della temperatura di ebollizione mentre una diminuzione della pressione ne provoca un abbassamento.

Condensazione: quando un corpo da gassoso diventa liquido. Raffreddando il vapor acqueo a pressione costante si ha la formazione di condensa, ossia di goccioline di acqua che provengono dalla condensazione del vapore.
Si pensi al fenomeno tipicamente invernale della nebbia, causata dall'abbassamento della temperatura dell'aria che diviene satura di umidità, che quindi inizia a condensare.

Sublimazione: quando un corpo da solido diventa gassoso. Le palline di naftalina che si mettono negli armadi passano direttamente dallo stato solido allo stato di vapore, senza diventare liquide, quando sono a contatto con l'aria.







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