Chimica generale/Stati di aggregazione


Stati di aggregazione e cambiamenti di stato associati.

La suddivisione delle sostanze si fa in base allo stato di aggregazione della materia, esistono tre stati di aggregazione (ne esiste un quarto poco considerato):

  1. solido, forma e volume proprio, gli atomi oscillano intorno alle posizioni medie
  2. liquido, volume proprio, un liquido assume la forma del recipiente, gli atomi scorrono uno sull'altro
  3. gassoso, ne forma, ne volume proprio, atomi e molecole sono liberi
  4. plasma, o stato plasmatico, è costituito da ioni gassosi

Stato solidoModifica

Lo stato solido della materia è caratterizzato da forma e volume propri. Nella materia allo stato solido le particelle hanno libertà di movimento in continua diminuzione al diminuire della temperatura, fino a raggiungere praticamente la totale immobilità a livello dello zero assoluto. Il passaggio dalla fase solida a quella liquida si definisce fusione, il passaggio diretto dalla fase solida a quella gassosa si chiama invece sublimazione.

Stato liquidoModifica

Le molecole di un liquido hanno sufficiente energia per muoversi all'interno del recipiente, ma l'energia di attrazione con cui si attraggono l'un l'altra impedisce loro di scappare. Per questo motivo un liquido ha un volume proprio e assume la forma del recipiente che lo contiene.

PlasmaModifica

Il plasma è uno stato in cui un gas ha un'energia termica così elevata che perde alcuni elettroni, e si trova pertanto in uno stato ionizzato. Questo stato può essere ricreato tramite alte temperature (è il caso del tokamak) oppure anche tramite archi elettrici (ad esempio la sfera al plasma), i quali ionizzano il gas.

Proprietà dei liquidiModifica

Tensione superficialeModifica

Ogni molecola all'interno di un liquido è sottoposta alle forze esercitate dalle altre molecole in tutte le direzioni, la cui risultate è nulla. Per una molecola in superficie, invece, la risultante è diretta verso il recipiente. Dunque possiamo dire che i liquidi tendono a diminuire la loro superificie, perciò è necessario del lavoro per aumentare la loro area. Si definisce tensione superficiale tale lavoro e la sua unità di misura nel SI è J·m-2.

EvaporazioneModifica

Alcune molecole hanno un'energia abbastanza elevata da vincere le forze attrattive intermolecolari: esse riescono così ad evaporare. La trasformazione di un liquido nel suo vapore è definita evaporazione. Viceversa il passaggio vapore-liquido è definito condensazione (o liquefazione).

Pressione di vaporeModifica

Si dice che il composto è in equilibrio dinamico quando il numero di molecole che evaporano è uguale al numero di molecole che condensano, ovvero la velocità di evaporazione uguaglia velocità di condensazione. Si definisce pressione di vapore (o tensione di vapore) la pressione alla quale si ha l'equilibrio dinamico; essa dipende solo dalla natura e temperatura del liquido.

In un liquido le molecole si muovo disordinatamente. Solo i cristalli liquidi mantengono un certo grado di ordine.

Stato gassosoModifica

Equazione di stato dei gas perfettiModifica

  Per approfondire, vedi Chimica generale/Legge dei gas ideali.

Consideriamo un gas ideale (o perfetto) le cui molecole soddisfino i seguenti requisiti:

  1. le loro dimensioni sono quasi nulle;
  2. urtano in maniera perfettamente elastica;
  3. non esercitano alcuna forza attrattiva o repulsiva sulle altre;
  4. la loro energia cinetica è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta.
  5. le traiettorie delle particelle sono sempre rette e le loro direzioni cambiano solo in seguito ad urti

Per un gas ideale vale l'equazione di stato dei gas perfetti:

P·V=n·R·T           dove:

P pressione, V volume, n numero di moli del gas, R costante dei gas, T temperatura assoluta.