Quali sono gli stati della materia?

La materia si presenta in quattro stati: solidi, liquidi, gas e plasma. Spesso lo stato della materia di una sostanza può essere modificato aggiungendo o rimuovendo energia termica da essa. Ad esempio, l’aggiunta di calore può sciogliere il ghiaccio in acqua liquida e trasformare l’acqua in vapore.

Che cos’è uno stato della materia?

La parola “materia” si riferisce a tutto ciò che nell’universo ha massa e occupa spazio. Tutta la materia è composta da atomi di elementi. A volte, gli atomi si legano strettamente insieme, mentre altre volte sono sparsi ampiamente.

Gli stati della materia sono generalmente descritti sulla base di qualità che possono essere viste o sentite. La materia che si sente dura e mantiene una forma fissa è chiamata solida; la materia che si sente bagnata e mantiene il suo volume ma non la sua forma è chiamata liquido. La materia che può cambiare sia forma che volume è chiamata gas.

Alcuni testi introduttivi di chimica nominano solidi, liquidi e gas come i tre stati della materia, ma i testi di livello superiore riconoscono il plasma come il quarto stato della materia. Come un gas, il plasma può modificare il suo volume e la sua forma, ma a differenza di un gas, può anche cambiare la sua carica elettrica.

Lo stesso elemento, composto o soluzione può comportarsi in modo molto diverso a seconda del suo stato della materia. Ad esempio, l’acqua solida (ghiaccio) si sente dura e fredda mentre l’acqua liquida è bagnata e mobile. È importante notare, tuttavia, che l’acqua è un tipo di materia molto insolito: invece di restringersi quando forma una struttura cristallina, in realtà si espande. 

Solidi

Un solido ha una forma e un volume definiti perché le molecole che lo compongono sono imballate strettamente insieme e si muovono lentamente. I solidi sono spesso cristallini; esempi di solidi cristallini includono sale da cucina, zucchero, diamanti e molti altri minerali. Talvolta si formano solidi quando si raffreddano liquidi o gas; il ghiaccio è un esempio di un liquido raffreddato che è diventato solido. Altri esempi di solidi includono legno, metallo e roccia a temperatura ambiente.

Liquidi

Un liquido ha un volume definito ma prende la forma del suo contenitore. Esempi di liquidi includono acqua e olio. I gas possono liquefarsi quando si raffreddano, come nel caso del vapore acqueo. Ciò si verifica quando le molecole nel gas rallentano e perdono energia. I solidi possono liquefarsi quando si riscaldano; la lava fusa è un esempio di roccia solida che si è liquefatta a causa del calore intenso.

gas

Un gas non ha né un volume definito né una forma definita. Alcuni gas possono essere visti e percepiti, mentre altri sono intangibili per gli esseri umani. Esempi di gas sono aria, ossigeno ed elio. L’atmosfera terrestre è composta da gas tra cui azoto, ossigeno e anidride carbonica.

Plasma

Il plasma non ha né un volume definito né una forma definita. Il plasma è spesso visto nei gas ionizzati, ma è distinto da un gas perché possiede proprietà uniche. Le cariche elettriche libere (non legate ad atomi o ioni) rendono il plasma elettricamente conduttivo. Il plasma può essere formato riscaldando e ionizzando un gas. Esempi di plasma includono stelle, fulmini, luci fluorescenti e insegne al neon.

Altri stati della materia

Gli scienziati stanno scoprendo continuamente nuovi stati della materia! Oltre ai quattro stati principali della materia, altri stati includono superfluido, condensato di Bose-Einstein, condensato fermionico, molecole di Rydberg, stato di Hall quantistico, materia fotonica e dropleton.

fonti

  • Goodstein, DL (1985). Stati della materia. Dover Phoenix. ISBN 978-0-486-49506-4.
  • Murthy, G .; et al. (1997). “Superfluidi e Supersolidi su reticoli bidimensionali frustrati”. Revisione fisica B. 55 (5): 3104. doi: 10.1103 / PhysRevB.55.3104
  • Sutton, AP (1993). Struttura elettronica dei materiali. Pubblicazioni scientifiche di Oxford. ISBN 978-0-19-851754-2.
  • Wahab, MA (2005). Fisica dello stato solido: struttura e proprietà dei materiali. Alpha Science. ISBN 978-1-84265-218-3.