Chimica. Gli stati di aggregazione della materia
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- Fausta Sacchi
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1 Chimica Gli stati di aggregazione della materia
2 La materia si presenta in natura in tre modelli di aggregazione dei suoi costituenti (atomi, molecole o ioni): solido, liquido, aeriforme. Da un punto di vista macroscopico i solidi ed i liquidi hanno un loro volume e sono poco o per nulla comprimibli; hanno un densità (m/v) elevata a differenza degli aeriformi, che non hanno volume proprio (il loro volume varia in funzione della pressione) ed una bassa densità.
3 Questo è spiegabile a livello microscopico considerando la velocità delle particelle componenti i vari stati di aggregazione (le molecole nei liquidi e nei gas e gli ioni nei liquidi sono soggetti a forze di reciproca attrazione e a moti di traslazione; nei solidi non si hanno moti di traslazione ma oscillazioni e rotazioni di molecole, ioni e atomi) nello stato solido e liquido le particelle hanno bassa velocità; nello stato aeriforme hanno una velocità più elevata: per questo non conservano un aggregato ordinato Le forze di attrazione sono forze intermolecolari (tra molecole diverse di una stessa sostanza): in genere sono interazioni deboli (come i legami a idrogeno dell acqua) ma presenti in grande numero.
4 Ogni elemento chimico può esistere allo stato gassoso, allo stato liquido e in quello solido. Il passaggio da uno all'altro di questi stati è detto passaggio di stato. La maggior parte degli elementi, in condizioni ambientali, si trova allo stato solido. Fanno eccezione mercurio e bromo che sono allo stato liquido e neon, elio, argon, kripton, xenon, radon, idrogeno, azoto, ossigeno, fluoro, cloro che sono allo stato gassoso. Variando la temperatura oppure la pressione ( o entrambe ), ogni elemento può mutare il suo stato fondamentale. Aumentando la temperatura e diminuendo la pressione si ottiene, di regola, un passaggio solido liquido gassoso. Ovviamente il percorso inverso lo si ottiene diminuendo la temperatura ed aumentando la pressione.
5 Stato solido Nello stato solido, le forze attrattive tra le particelle (ioni,atomi, molecole) prevalgono largamente sull effetto dell agitazione termica. Libertà di movimento quasi completamente soppressa: rimangono possibili solo oscillazioni intorno alla posizione di equilibrio (moti vibrazionali). Tutte le sostanze si possono trovare allo stato solido; l intervallo di temperature in cui ciò si verifica dipende dalla forze di interazione tra le particelle. Più deboli sono le forze attrattive e più bassa sarà la temperatura alla quale si ha il passaggio allo stato liquido
6 Caratteristiche dei solidi sono: incomprimibilità, rigidità (per cui essi hanno una forma propria). Solidi a struttura disordinata: SOLIDI AMORFI Solidi a struttura ordinata: SOLIDI CRISTALLINI
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8 Stato liquido Le particelle hanno una energia cinetica maggiore di quella dello stato solido, possono muoversi disordinatamente ed urtarsi tra loro. Minori rispetto allo stato solido sono le forze coesive, tanto che nell'interfaccia con l ambiente un certo numero di particelle può sottrarsi del tutto all'attrazione delle altre, passando allo stato gassoso (i liquidi, infatti, esistono sempre in presenza del loro gas). Liquido: fluido che assume la forma del recipiente e che, per effetto delle forze gravitazionali,tende ad occupare la parte inferiore del recipiente. E composto da particelle che si trovano a distanze ravvicinate tra loro ma possono muoversi abbastanza velocemente. La mobilita non e cosi elevata come nei gas. Le interazioni tra le particelle sono generalmente elevate. Si parla di forze attrattive di varia natura responsabili della coesione, ovvero dello stato liquido. Possono essere forze di natura elettrostatica o legami idrogeno.
9 Stato gassoso Gas: fluido che riempie completamente il recipiente composto da particelle in moto continuo,veloce e disordinato. Le particelle si trovano mediamente distanti tra loro. Gli urti, o collisioni dipendono dalla pressione, ovvero dalla concentrazione delle molecole gassose. A pressione non troppo elevata, per esempio a pressione atmosferica, le interazioni intermolecolari sono piuttosto deboli. Le particelle si muovono in maniera caotica e le forze di coesione sono del tutto trascurabili
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