Prima lezione chimica

Prima lezione chimica
STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA E PASSAGGI DI STATO
La materia può presentarsi sotto tre aspetti diversi che
vengono chiamati stati di aggregazione. Essi sono: lo stato
solido,
lo
stato
liquido
e
lo
stato
aeriforme.
Ad esempio l’acqua che beviamo si trova allo stato liquido,
ma possiamo trovare anche l’acqua allo stato solido
(ghiaccio) o allo stato aeriforme (vapor d’acqua).
Lo stato solido è caratterizzato da volume e forma definiti.
Una sostanza allo stato liquido, invece, ha un volume
definito, ma la sua forma è variabile: assume la forma del
recipiente che la contiene. Una sostanza allo stato
aeriforme ha sia il volume che la forma variabili.
Con la parola “fluido” si intende indifferentemente una
sostanza
allo
stato
liquido
o
aeriforme.
Come sappiamo, tutte le sostanze sono costituite da
particelle: quai sempre si tratta di molecole, ma, nel caso di
elementi
semplici,
si
tratta
di
atomi.
Nello stato solido, le particelle, tenute insieme da forze
molto intense, occupano posizioni ben definite, attorno alle
quali possono compiere oscillazioni più o meno accentuate,
a
seconda
della
temperatura
del
solido.
Nello stato liquido le particelle sono tenute insieme da forze
meno intense, per cui sono più libere di muoversi e
“scivolano”
una
sull’altra.
Nello
stato
aeriforme
le
particelle
sono
quasi
completamente libere di muoversi e le reciproche forze
attrattive
sono
trascurabili.
Per quanto riguarda quest’ultimo stato, si fa differenza tra
gas e vapori: i primi non possono essere liquefatti per
semplice compressione, i secondi invece possono essere
liquefatti
per
semplice
compressione.
Lo stato di aggregazione di una sostanza dipende da due
fattori:
la
temperatura
e
la
pressione.
Consideriamo ad esempio una sostanza solida che si trovi a
pressione costante, per esempio alla pressione di una
atmosfera, che si registra abitualmente al livello del mare.
Se aumentiamo la temperatura, aumenta lo stato di
agitazione delle particelle e, ad un certo punto, si
“rompono” i legami che le tengono insieme, per cui la
sostanza passa allo stato liquido. Se continuiamo a
riscaldare, l’agitazione delle particelle del liquido diventa
tale che vengono vinte anche le deboli forze che ancora le
tengono insieme, per cui la sostanza passa allo stato
aeriforme.
Per esempio, se riscaldiamo un pezzo di ferro, osserviamo
che, quando la temperatura raggiunge i 1535 gradi
centigradi, questo diventa liquido e se continuiamo a
riscaldare, alla temperatura di 2750 gradi centigradi, questo
passa
allo
stato
aeriforme.
Analogamente, l’acqua solida (ghiaccio) diventa liquida a 0
gradi centigradi e vapore acqueo a 100 gradi centigradi,
sempre
alla
pressione
di
una
atmosfera.
Il processo contrario avviene se raffreddiamo una sostanza,
per esempio un aeriforme, sempre a pressione costante:
rallenta il moto disordinato delle particelle; queste si
avvicinano tra loro finchè le reciproche forze attrattive
cominciano a tenerle insieme dando origine al liquido. Se si
continua nel raffreddamento, le particelle rimangono poi
“impacchettate”,
formando
un
solido.
Lo stesso accade se, stavolta a temperatura costante, si
aumenta la pressione di un aeriforme, in quanto le particelle
vengono costrette a stare sempre più vicine, man mano che
si
aumenta
la
pressione.
Si noti però che, per gli aeriformi, esiste una “temperatura
critica”, al di sopra della quale un gas non può diventare
liquido, neanche se sottoposto a pressioni elevatissime.
Il contrario avviene se si diminuisce la pressione, a
temperatura costante. A ciò è dovuto il fatto che, in
montagna, dove la pressione atmosferica è più bassa,
l’acqua
bolle
prima,
a
temperatura
più
bassa.
Le trasformazioni da uno stato di aggregazione ad un altro
si chiamano “passaggi di stato”. Essi hanno un nome ben
definito:
FUSIONE: passaggio dallo stato solido a quello liquido.
EVAPORAZIONE: passaggio dallo stato liquido a quello
aeriforme.
CONDENSAZIONE: passaggio dallo stato aeriforme a quello
liquido.
SOLIDIFICAZIONE: passaggio dallo stato liquido a quello
solido.
SUBLIMAZIONE: passaggio diretto dallo stato solido a quello
aeriforme.
BRINAMENTO: passaggio diretto dallo stato aeriforme a
quello
solido.
Si noti che l’evaporazione di un liquido avviene, in minima
parte, a qualsiasi temperatura, in quanto, in superfice, vi è
sempre qualche particella che ha energia sufficiente per
poter
sfuggire
all’attrazione
delle
altre
particelle.
Diversa cosa è invece il fenomeno dell’ebollizione che
interessa tutto il volume del liquido. Durante tutta
l’ebollizione, la temperatura del liquido resta costante, in
quanto il calore fornito va ad indebolire i legami fra le
particelle. Dopo un ragionevole tempo, tutto il liquido sarà
passato allo stato aeriforme.