Stati di aggregazione

Stati di aggregazione della
materia
Copyright © 2006 Zanichelli editore
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Stati di aggregazione della materia
Le sostanze pure o le loro miscele si
presentano, a seconda delle condizioni di
pressione e temperatura, in tre stati fisici:

SOLIDO

LIQUIDO

GASSOSO
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LO STATO GASSOSO
I gas non hanno volume e forma propria
Le sostanze allo stato gassoso hanno le seguenti
proprietà:
•
Sono costituite da molecole tenute insieme
da debolissime forti di attrazione
•
Si espandono spontaneamente e occupando
tutto il volume a loro disposizione
•
Possono essere compressi
•
Hanno densità minore dei liquidi
•
Sono sempre miscibili e si mescolano
spontaneamente
•
Esercitano una pressione contro le pareti
del recipiente che li contiene
•
Si espandono per riscaldamento e si
contraggono per raffreddamento.
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LO STATO GASSOSO
Nei gas l’energia cinetica media delle molecole
supera l’energia di interazione tra le molecole.
L’energia di interazione tra le molecole è tanto più
debole al punto da rendere il comportamento
dei gas quasi indipendente dalla diversità
chimica dei gas stessi
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LO STATO LIQUIDO
• I liquidi hanno volume
proprio ma non forma
propria
• Sono poco comprimibili
• Le forze che tengono
insieme le molecole di un
liquido sono superiori a
quelle presenti nei gas
• Hanno proprietà fisiche
peculiari
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LO STATO LIQUIDO
 Le distanze tra le particelle
sono comparabili a quelle
osservate nella fase solida.
 Al variare della pressione
si osservano piccole
variazioni del volume.
 Al variare della
temperatura le dimensioni
si modificano in maniera
più marcata rispetto allo
stato solido.
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LO STATO SOLIDO
Le sostanze allo stato solido
• hanno volume e forma propria
•
possiedono un reticolo cristallino (sono caratterizzati
dalla ripetizione di celle elementari nelle tre direzioni)
• Sono anisotropi (le proprietà fisiche dipendono dalla
direzione in cui si misurano)
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LO STATO SOLIDO
Nel linguaggio comune, sono indicate come solidi sostanze
che non presentano struttura cristallina (vetro), detti SOLIDI
AMORFI.
Si possono, in realtà, considerare liquidi molto viscosi e
isotropi (presentano proprietà uguali in tutte le direzioni).
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LO STATO SOLIDO
Nello stato solido, l’energia di
interazione prevale
sull’energia cinetica.
Le interazioni tra le particelle
sono così intense da vincolare
le particelle stesse tra di loro.
Se si prova a spostarne una,
le altre la seguono e quindi si
provoca uno spostamento
fisico di tutto il solido.
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I PASSAGGI DI STATO
Passaggio di una sostanza da uno stato di aggregazione
ad un altro
Durante la trasformazione, la T resta costante
Per le sostanze che fondendo aumentano di volume, un
aumento di P provoca un innalzamento del punto di fusione,
poiché ostacola il passaggio di stato
Per le sostanze che fondendo diminuiscono di volume (es.
l’acqua), un aumento di P provoca un abbassamento del
punto di fusione.
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Evaporazione
L’evaporazione è il processo
di trasformazione di un
liquido in un gas:
è un processo endotermico
(assorbe calore)
E’ necessario fornire energia
per vincere le forze che
trattengono le molecole allo
stato liquido.
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Fusione
La fusione è il processo di
trasformazione di un solido
in un liquido:
è un processo endotermico
E’ necessario fornire energia
per vincere le forze che
vincolano le particelle a
rimanere bloccate in
posizioni fisse.
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Sublimazione
La sublimazione è il processo di
trasformazione di un solido
direttamente in un gas:
è un processo endotermico
E’ necessario fornire energia per
vincere le forze che vincolano le
particelle a rimanere bloccate in
posizioni fisse.
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Riscaldando acqua distillata…
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Il vapore acqueo nell’atmosfera
Poiché nei passaggi di stato la
temperatura non varia, il calore
assorbito o ceduto
è detto
CALORE LATENTE.
Il passaggio dall’acqua a vapore
avviene con assorbimento di una
enorme quantità di calore. Tale
calore latente di evaporazione
viene successivamente ceduto
nella fase di condensazione.
Sublimazione + 680
Stato solido
(Ghiaccio)
Evaporazione
+600
Fusione +80
Solidificazion
e-80
Stato liquido
(Acqua)
Sublimazione - 680
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Condensazio
ne - 600
Stato gassoso
(Vapore)
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ITN - Luigi Rizzo -
LA TENSIONE DI VAPORE
La tensione di vapore è la pressione del vapore in equilibrio con il
liquido, a temperatura costante.
È una caratteristica di ciascun liquido, aumenta con T e, quando raggiunge
la P esterna, il liquido entra in ebollizione.
Quando un liquido evapora, solo le molecole dello strato superficiale passano allo
stato di vapore.
Il PUNTO DI EBOLLIZIONE è direttamente dipendente alla tensione di vapore: è la
temperatura alla quale la tensione di vapore di un liquido raggiunge la pressione
esercitata sulla sua superficie.
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Evaporazione e tensione di vapore
La quantità di vapore acqueo
che può essere contenuto in
una massa d’aria dipende dalla
temperatura.
Più alta è la temperatura
maggiore risulta tale quantità.
L’evaporazione inizia quando in un
liquido le molecole raggiungono
una energia tale da vincere le forze
di attrazione e riescono a lasciare
la superficie liquida formando
vapore nello spazio sovrastante.
Alcune molecole ricadono
lungo la superficie e il
processo continua fino a
quando non si raggiunge un
equilibrio dinamico con le
molecole che lasciano
il
liquido. In tal caso si dice che
il vapore è saturo
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I
Il grafico a lato rappresenta la
curva empirica che dà la
variazione
di tensione di
vapore in mb al variare di della
temperatura in °C
Si vede dalla figura che,
approssimativamente, per
ogni 10 gradi di aumento
della
temperatura
la
tensione si raddoppia
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Tensione di vapore
Evaporazione e tensione di vapore nell’acqua
I PASSAGGI DI STATO
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LE TRASFORMAZIONI FISICHE
Processi che modificano lo stato fisico delle
sostanze, il contenuto e la distribuzione della loro
energia, ma non mutano la loro natura chimica,
poiché non implicano la rottura e la riformazione di
legami intermolecolari.
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LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE
Processi che mutano la natura chimica
degli elementi o dei composti poiché
implicano la rottura e la formazione di
legami fra atomi.
• comportano il coinvolgimento di basse
energie
• non modificano il nucleo degli elementi
• non portano a variazioni di massa con
trasformazioni di massa in energia, al
contrario di quelle nucleari.
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