Stato della materia
Con stato della materia (o stato di aggregazione delle molecole) si intende una classificazione convenzionale degli stati che può assumere la materia a seconda delle proprietà meccaniche che manifesta.
I principali stati della materiaModifica
La distinzione tra gli stati della materia viene storicamente fatta basandosi sulle seguenti differenze qualitative:
- una materia allo stato solido ha un volume e una forma propria;
- una materia allo stato liquido ha un volume proprio, ma acquisisce la forma del recipiente che la contiene;
- una materia allo stato aeriforme non ha né volume né forma propria, ma si espande fino a occupare tutto lo spazio disponibile.
- una materia allo stato plasmatico può somigliare a un gas non avendo forma propria e può espandersi come un aeriforme, dal quale si distingue per la sua ionizzazione.
- una materia allo stato condensato di Bose-Einstein è una nuvola di atomi ultrafreddi ad alta densità col comportamento di un superatomo.
SolidoModifica
Nello stato solido i costituenti della materia sono legati da forze molto intense che consentono soltanto moti di vibrazione, nella maggior parte dei casi le molecole si distribuiscono secondo un reticolo cristallino o in maniera amorfa. L'unico modo per variare la forma di un solido consiste nell'applicazione di forze abbastanza intense da spezzare i legami, causando però la rottura o il taglio del corpo.
LiquidoModifica
Nello stato liquido le forze tra i componenti della materia sono meno intense ed essi sono liberi di scorrere gli uni sugli altri. Un liquido va incontro a variazioni di volume molto meno marcate rispetto ai gas tanto che nel linguaggio comune si dice impropriamente che il volume dei liquidi non varia, ma questo non è vero: piuttosto, a parità di variazione di temperatura ΔT o variazione di pressione ΔP, la variazione di volume nei liquidi è molto più bassa della variazione di volume nei gas e tende ad assumere la forma del recipiente nel quale è contenuto.
AeriformeModifica
Nello stato aeriforme le interazioni sono estremamente deboli e ai costituenti è consentito muoversi indipendentemente, non hanno dunque forma propria e tendono a espandersi e occupare tutto il volume disponibile, risultando comprimibili.
Particolari aeriformi sono i gas, i vapori e i fluidi supercritici.
PlasmaModifica
Lo stato plasmatico è simile a un gas ma è ionizzato, costituito da un insieme di elettroni e ioni e globalmente neutro (la cui carica elettrica totale è nulla). In quanto tale, il plasma è considerato come il quarto stato della materia, che si distingue quindi dal solido, dal liquido e dall'aeriforme, mentre il termine "ionizzato" indica che una frazione significativamente grande di elettroni è stata strappata dai rispettivi atomi.
Condensato di Bose-EinsteinModifica
Il condensato si forma quando dei bosoni sono raffreddati a temperature di poco superiori allo zero assoluto. In questo stato la maggior parte delle particelle del condensato occupa lo stato quantistico di minima energia, e gli effetti quantistici (come la sovrapposizione delle loro funzioni d'onda), che di solito sono rilevanti solo su scala microscopica, diventato osservabili anche a livello macroscopico. Possono essere formati a partire da gas a bassa densità di atomi ultrafreddi, o da alcune quasiparticelle all'interno di solidi, come gli eccitoni. Ha molte somiglianze con lo stato superfluido dell'elio-4.
Altri statiModifica
Nella scienza moderna in realtà questa semplice classificazione risulta inadeguata a descrivere esaustivamente le numerose possibilità che ha la materia di organizzarsi. Il plasma e il condensato di Bose-Einstein sono stati probabilmente i primi nuovi stati della materia a essere aggiunti a questa catalogazione,[1] ma ce ne sono molti altri, i quali compaiono in condizioni particolari di temperatura e pressione:
- Ghiaccio - ce ne sono vari tipi, denominati ghiaccio I, ghiaccio II, ghiaccio III e così via fino al ghiaccio XV;
- Superfluido: elio a bassissime temperature;
- Stato supercritico;
- Supersolido;
- Colloidale;
- Neutronio;
- Materia fortemente simmetrica;
- Materia fortemente asimmetrica;
- Materia strana;
- Condensato chirale;
- Materia degenere;
- Plasma di quark e gluoni;
- Cristallo liquido;
- Eccitonio.
Cambiamenti di statoModifica
Quando la materia viene sottoposta a variazione di pressione e temperatura può passare a uno stato di aggregazione diverso, si verifica quindi un passaggio di stato.
Ogni passaggio di stato è caratterizzato dalla rottura o dalla formazione di legami chimici, durante il cambiamento di stato la temperatura del sistema rimane costante e ogni sostanza per cambiare stato ha bisogno di una certa quantità di calore, il calore latente, di ioni o di energia.
I passaggi di stato sono i seguenti:
- fusione: passaggio dallo stato solido a quello liquido, avviene con acquisto di calore (processo endotermico);
- solidificazione: passaggio dallo stato liquido a quello solido, viene ceduto del calore (processo esotermico);
- vaporizzazione: passaggio dallo stato liquido a quello aeriforme, viene acquisito calore (endotermico);
- condensazione: passaggio dallo stato aeriforme a quello liquido, avviene con cessione di calore (esotermico);
- liquefazione: passaggio dallo stato gassoso a quello liquido per compressione, soltanto se l'aeriforme è a temperatura inferiore alla temperatura critica (esotermico);
- brinamento: passaggio dallo stato gassoso a quello solido (esotermico);
- sublimazione: passaggio dallo stato solido a quello aeriforme (endotermico);
- ionizzazione: passaggio dallo stato aeriforme a quello plasmatico;
- deionizzazione: passaggio dallo stato plasmatico a quello aeriforme;
- condensazione quantistica: passaggio dallo stato aeriforme (liquido bosonico) a quello condensato di Bose-Einstein;
- decondensazione quantistica: passaggio dallo stato condensato di Bose-Einstein a quello aeriforme (liquido bosonico).
NoteModifica
- ^ Rolla, p. 89.
- ^ Sito web di riferimento, su gmpe.it.
- ^ chimica-online.it, https://www.chimica-online.it/download/passaggi-di-stato.htm .
BibliografiaModifica
- Luigi Rolla, Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori, 29ª ed., Dante Alighieri, 1987.
Voci correlateModifica
Altri progettiModifica
- Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su stato della materia
Collegamenti esterniModifica
- Esperienze in laboratorio - Gli stati di aggregazione della materia ed i passaggi di stato, su itchiavari.org.
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