I vari stati della materia

La materia come la conosciamo può trovarsi in tanti stati differenti e ogni giorno interagiamo con essi. Basti considerare l'acqua che beviamo, il ghiaccio nel freezer e la fastidiosa umidità dell'aria quando c'è afa.Si tratta sempre del solito elemento ma con stati di aggregazione differenti.

In realtà, per la fisica moderna gli stati sono molto di più di 3, basti pensare che per quanto riguarda il ghiaccio, ne sono stati definiti ben 11 modi di aggregazione differenti, ma in condizioni ordinarie noi ne possiamo incontrare almeno quattro, cioè: solido liquido gassoso e plasma.

 

I 4 stati della materia

Ci sono situazioni complesse che si possono trovare nelle profondità dello spazio o nei laboratori di fisica, ma conviene intanto dare un'occhiata ai primi 4 stati. Nella fisica un po' datata se ne citano solo 3, ma visto che la tecnologia, sempre più spesso si avvale anche del plasma e che quindi è quasi a portata di mano, meglio essere completi.

Solido

Si tratta di una condizione della materia in cui atomi e molecole sono vincolati tra loro in maniera molto intensa e sono soltanto possibili moti vibrazionali, come quelli che si hanno negli strumenti musicali o quando si urta un oggetto senza deformarlo.

Le molecole possono distribuirsi in maniera cristallina oppure amorfa, ca tipici sono i fiocchi di neve e il vetro delle finestre e in generale un solido non è comprimibile proprio a causa del fatto che la sua struttura è in qualche modo rigida, almeno a livello microscopico.

Liquido

Alzando la temperatura i legami tra le molecole diventano meno intensi e alcune delle forze aggregative sono superate dal moto vibrazionale dei singoli gruppi che quindi sono in grado di scorrere tra loro.

Le variazioni di volume sono possibili, ma poco marcate, mentre quelli di forma sono praticamente liberi. Basti considerare l'acqua che esce dal rubinetto e può essere messa dentro una bottiglia. Non si può fare la stessa cosa con il ghiaccio ed ottenere un livello di compattazione simile.

La caratteristica principale dei liquidi è quella di adattarsi alla forma del contenitore e la loro viscosità rappresenta la forza con cui sono collegate fra loro le molecole.

Aeriforme

Una volta viene chiamato gassoso, si ha quando le molecole sono completamente libere di muoversi e non hanno più vincoli tra loro. I gas non solo non hanno una forma propria come i solidi, ma neanche un volume predefinito.

Quindi se si mette un aeriforme dentro un contenitore le sue molecole si sposteranno liberamente e in un dato istante troveranno in punti casuali e non come accade con un liquido tutte in fondo.

Plasma

Molto simile a un gas, è caratterizzato da molecole che hanno subito una forte ionizzazione ed è un insieme di ioni e elettroni, con la caratteristica di essere globalmente neutro dal punto di vista elettrico.

Si tratta però di un uno stato della materia che al di fuori dei laboratori e di dispositivi in grado di forzare in ambiente chiuso o molto limitato questo stato non è disponibile sulla Terra.

 

Passaggi di stato

La materia può muoversi attraverso i 4 stati di aggregazione in seguito a immissione o sottrazione di energia. I solidi sono sempre legati ad alta pressione e bassa temperatura.

Se si scalda un solido questo in genere prima o poi diventa liquido, ma non è detto. Ci sono infatti sostanza, come per esempio la naftalina che diventano gassose senza sciogliersi, sublimando. Basta scaldarle per vederle trasformare in aeriforme.

Inoltre in generale, modificando la pressione su un gas o su un liquido e persino su un solido, sotto certe condizioni, si può indurre un cambiamento di stato senza modificare la temperatura in maniera sostanziale.

Un caso tipico sono le bombole di GPL, che contengono un liquido sotto pressione, che però, una volta aperto il rubinetto di sicurezza diventa un gas.

I cambiamenti di stato, in particolare da liquido a aeriforme si sfruttano per gli aerosol, in cui i principi attivi vengono trasportati dal vapore, di solito d'acqua, a causa di relazioni di coesione con i gruppi di molecole.