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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