Caratteristiche degli stati della materia

Siamo circondati dalla materia. Tutto ciò che ci circonda, compresi noi stessi, è materia. Sebbene tutta la materia sia diversa, ci sono una serie di caratteristiche che ci permettono di classificarla secondo il suo stato di aggregazione, cioè come le sue molecole sono tenute insieme.

Esistono diversi criteri generali per classificare e descrivere caratteristiche degli stati della materia. Questi sono Volume, Forma e Comprimibilità e Coesione Molecolare. Il volume si riferisce al posto che un corpo occupa nello spazio, che può essere costante, espandersi o contrarsi. La forma è presa in considerazione in quanto la materia in questione può acquisire la forma del contenitore che la contiene, riempiendo tutto, oppure che conserva la propria forma. La comprimibilità è la capacità di un corpo di essere compresso, di occupare un volume minore. La coesione si riferisce alla forza con cui le molecole che compongono la materia si uniscono. Questi legami possono essere forti o deboli.

Caratteristiche allo stato solido della materia

Allo stato solido, le molecole della materia mantengono forti forze di coesione tra loro, che consente loro di avere una forma e un volume costanti, cioè mantengono la propria forma, il loro volume è sempre lo stesso e sono incomprimibili, cioè non possono essere compressi e ridotti il suo volume. A causa della coesione delle loro molecole, è comune che quando cambiano forma raggiungano un punto in cui si rompono, poiché le loro molecole non scivolano facilmente l'una sull'altra. Esempi di questo stato della materia sono i metalli, il legno o la plastica.

• Le sue molecole hanno forze di coesione molto forti, quindi sono molto vicine tra loro.
• Hanno una forma costante.
• Hanno volume costante
• Non possono essere compressi.
• Le sue molecole hanno poca mobilità, quindi, sebbene possano allungarsi, con l'applicazione della forza tendono a rompersi.

Caratteristiche dello stato liquido della materia

Allo stato liquido le forze di coesione tra le molecole sono inferiori, consentendo loro di scorrere l'una sull'altra. Questa capacità di scorrimento delle molecole consente loro di mantenere un volume costante e allo stesso tempo di assumere la forma del contenitore che le contiene, riempiendo le loro lacune. Sono inoltre incomprimibili e non possono ridurre il loro volume. Sono fluidi, quindi se il loro getto viene interrotto e poi continuato, si fonde per formare un corpo unico. Esempi di liquidi sono acqua, mercurio o magma vulcanico.

• Le sue molecole hanno forti forze di coesione, quindi sono molto vicine tra loro, ma possono scivolare l'una sull'altra.
• Non hanno una forma definita, quindi prendono la forma del contenitore che li contiene.
• Hanno volume costante
• Non possono essere compressi
• Le loro molecole sono altamente mobili, quindi tendono ad aderire anche se il loro flusso viene interrotto o viene applicata una forza.

Caratteristiche dello stato gassoso della materia

In questo stato della materia, la coesione delle molecole è molto debole, quindi sono ampiamente separate l'una dall'altra. Non hanno una forma definita, e possono adottare quella del contenitore che li contiene. Avendo forze di coesione deboli che tendono a respingersi, anche il loro volume non è costante, occupando il maggior volume possibile, ma allo stesso tempo può essere compresso per occupare molto piccolo. Esempi di materia gassosa sono l'aria, il gas da cucina o il fumo.

• Le sue molecole hanno deboli forze di coesione, quindi sono separate e si muovono liberamente.
• Non hanno una forma definita, quindi prendono la forma del contenitore che li contiene.
• Essendo così distanti, non hanno un volume costante, quindi possono essere compressi e occupare un volume più piccolo.
• A causa della loro separazione molecolare, non conducono elettricità.

Caratteristiche dello stato plasmatico della materia

Si sente molto questa parola in questi giorni, soprattutto quando si parla di televisori a schermo piatto. Il plasma è un quarto stato della materia. In determinate condizioni lo stato plasmatico è simile allo stato gassoso: la sua coesione molecolare è molto debole, non ha forma definita, acquisisce la forma del contenitore che lo contiene ed è comprimibile. In condizioni generali, un gas ha un basso livello di ionizzazione, quindi le sue molecole sono stabili e il gas non è conduttore di elettricità. La differenza con lo stato gassoso è che nel plasma la maggior parte delle sue molecole sono ionizzate, il che significa che hanno cariche elettriche, che sottoposte ad un campo magnetico o elettrico, reagiranno accelerando le particelle e provocando urti che le faranno rilasciare particelle subatomico. Questo fenomeno è utilizzato in invenzioni come le lampade a risparmio energetico, dove i filamenti producono un campo elettrico che quando accelerando le molecole del vapore di mercurio all'interno della lampada, facendole scontrare ed emettere fotoni, cioè, leggero. Questo stesso principio viene applicato agli schermi al plasma, dove ogni pixel (ogni punto colore) è composto da tre celle, una per ogni colore (verde, rosso e blu); ognuno di essi contiene gas neon o xeno che, se sottoposti a polarizzazione e per differenze di voltaggio, emettono fotoni; la combinazione di celle che emettono fotoni e il numero di fotoni emessi è ciò che consente di visualizzare qualsiasi colore in quel pixel.

• Condividono le caratteristiche generali dei gas.
• Le sue molecole hanno deboli forze di coesione, quindi sono separate e si muovono liberamente.
• Non hanno una forma definita, quindi prendono la forma del contenitore che li contiene.
• Essendo così distanti, non hanno un volume costante, quindi possono essere compressi e occupare un volume più piccolo.
• Le sue molecole sono ionizzate, quindi è un conduttore di elettricità.

Un altro criterio da prendere in considerazione per descrivere gli stati di aggregazione della materia sono quelli di temperatura e pressione, poiché lo stesso corpo può avere stati diversi se varia la temperatura o la pressione a cui è sottoposto. Un esempio di questo è l'acqua. A temperature medie (tra 1°C e 90°C) l'acqua è liquida. Quando la temperatura aumenta, evapora e diventa uno stato gassoso. Questo punto di evaporazione è in relazione all'altezza sul livello del mare. Al livello del mare l'acqua bolle a 100°C, mentre con l'aumentare dell'altezza il punto di ebollizione diminuisce; Ad esempio, a un'altitudine di 2.000 metri (come a Città del Messico) il punto di ebollizione è di 92°C. L'acqua, invece, acquisisce lo stato solido quando è a temperature molto basse. Da 0°C l'acqua si congela e si solidifica. Rimarrà solido finché mantiene quelle basse temperature. All'aumentare della temperatura, ritorna allo stato liquido.

Cambiamenti nello stato di aggregazione della materia:

Non tutta la materia cambia stato allo stesso modo. Alcuni possono passare dai solidi ai gas senza passare per lo stato liquido, per esempio. I nomi dei cambiamenti di stato sono i seguenti:

Fusione. È quando un solido passa allo stato liquido per azione del calore. Questo è ciò che accade ad esempio quando il ferro viene riscaldato a più di 4.500°C.

solidificazione. È ciò che accade quando un liquido passa allo stato solido, generalmente quando la sua temperatura diminuisce. Questo è ciò che accade quando l'acqua raggiunge temperature di 0° o inferiori.

Evaporazione. È quando un liquido, dopo aver aumentato la sua temperatura, diventa uno stato gassoso. Succede ad esempio con l'ammoniaca, che evapora a temperatura ambiente.

sublimazione. È quando un solido passa allo stato gassoso senza passare dallo stato liquido. Questo è evidente con la CO2 solida (chiamata anche ghiaccio secco).

Sublimazione inversa. È il processo inverso al precedente, quando un gas passa allo stato solido senza passare attraverso il liquido. Questo accade ad esempio quando i vapori di iodio sono sottoposti a basse temperature, formando cristalli di iodio.

Condensazione. Questo accade quando un vapore abbassa la sua temperatura, assumendo la sua forma liquida, più stabile a quella temperatura. Questo è ciò che accade al vapore acqueo quando la temperatura viene ridotta a meno di 90 o 100 °C.

Liquefazione. In questo processo, una materia che in condizioni normali di temperatura e pressione atmosferica è un gas, viene sottoposta ad alte pressioni e basse temperature, facendola assumere allo stato liquido. È il processo a cui viene sottoposto il gas di petrolio liquefatto per essere trasportato e stoccato per uso domestico nelle stufe.