Esempi di fenomeni fisico-chimici

Il fenomeni fisico-chimici sono quelli che modificano, allo stesso tempo, la natura interna (molecolare) di sostanze, così come il suo stato fisico, cioè la sua forma o la disposizione dei suoi elementi costitutivi. Ad esempio: soluzioni, catalisi, elettrolisi.

Tradizionalmente si distingue tra fenomeni fisicie sostanze chimiche in base al fatto che i primi modificano lo stato di un oggetto o di una sostanza senza alterarne la composizione, mentre i secondi alterano l'essenza stessa dell'oggetto o della sostanza.

Pertanto, lo scioglimento di un cubetto di ghiaccio o l'ebollizione dell'acqua saranno esempi di fenomeni fisici, poiché la sostanza mantiene la sua composizione (H₂O), mentre il ossidazione di un chiodo di ferro o del combustione del legno saranno fenomeni fisici che trasformano una sostanza in un'altra.
I fenomeni fisico-chimici, d'altra parte, svolgono entrambi i compiti contemporaneamente, quindi il loro oggetto di studio sono le relazioni e le interazioni molecolari presentate dal questione nei suoi vari stati e processi fisici.

Il origine di questa disciplina risale al 19° secolo, quando il chimico americano Willard Gibbs pubblicò il suo Studio sull'equilibrio di sostanze eterogenee, dove postulò termini come energia libera, potenziale chimico e regola di fase, che oggi costituiscono alcuni dei principali punti di interesse in fisicochimica.

Potremmo concludere che l'area di competenza della fisicochimica sono quelle prospettive che fisica e chimica separatamente non riescono ad affrontare o spiegare in modo soddisfacente.

Esempi di fenomeni fisico-chimici

1. Soluzioni. Le soluzioni sono Miscele omogenee tra due o più sostanze pure che reagiscono tra loro e si trovano insieme in proporzioni variabili. Tra loro c'è un nesso di tipo elettrochimico che ricostruisce i legami atomici di ciascuno, in modo che non possano essere separati se non attraverso determinati processi fisico-chimici.
2. Catalisi. Questo è il nome dato ai processi mediante i quali la velocità di a reazione chimica determinato attraverso la partecipazione di un'altra sostanza, estranea alla reazione originaria, che si chiama catalizzatore e che, non partecipando alla reazione, mantiene la sua massa costante.
3. Trasporto. I fenomeni di trasporto sono quelli che trasmettono una quantità di movimento, energia e/o materia tra sostanze o attori coinvolti, e che sono studiano da tre diversi livelli: microscopico, macroscopico e molecolare, utilizzando una prospettiva congiunta fisica-chimica-matematica.
4. Scambi ionici. Il processo di trasmissione di atomi o molecole caricate elettricamente (ioni) tra due sostanze elettricamente conduttivo (elettroliti) o uno di essi e un complesso chimico (legami di coordinazione). È anche un fenomeno favorito nei processi di purificazione, separazione o decontaminazione di soluzioni ioniche.
5. Equilibrio chimico. Tale equilibrio si manifesta quando le sostanze coinvolte in una reazione chimica reversibile non presentano una concentrazione favorevole in nessuno dei due sensi in cui il cambio chimico (avanti o indietro).
6. Cristalli liquidi. Uno stato di aggregazione della materia molto particolare è chiamato cristallo liquido, che risponde sia alle considerazioni fisiche del stato solido come da liquido contemporaneamente. Sono di particolare interesse per lo studio fisico-chimico delle fasi.
7. Rilassamento polimerico. Questo è il nome dato ad un fenomeno per cui certe plastiche (e da qui il loro nome) modificano la loro forma e struttura a fronte di uno sforzo prolungato applicato su di esse, ordinando le catene di polimeri nella posizione energeticamente più favorevole, cioè quella che contiene la minor entropia.
8. Salti quantici. Un salto quantico è il cambiamento improvviso e improvviso di stato della materia, che avviene a livello atomico e fa parte dei fenomeni esplorati dalla spettroscopia (chimica quantistica). È, per esempio, l'improvviso stato di eccitazione di un elettrone in un atomo quando viene colpito da un fotone (luce).
9. Elettrolisi. Meccanismo utilizzato per separare il elementi chimici all'interno di un composto dall'introduzione di elettricità, forzando la cattura e rilascio di elettroni ad ogni polo (catodo e anodo rispettivamente), generando così processi di riduzione e ossidazione subito.
10. Trasferimenti di energia. Anche la fisica è particolarmente interessata ai fenomeni di trasferimento di energia calorico o elettrico, ed è per questo che si occupa di quasi tutti i casi di interazione energetica delle molecole di due o più sostanze interagendo.

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