Proprietà e trasformazioni della materia

▶ Proprietà e trasformazioni della materia

Le proprietà della materia, cioè le sue qualità specifiche, si suddividono in fisiche e chimiche.

• Le proprietà fisiche sono quelle che caratterizzano la materia in sé: per esempio il colore, la densità, la sua capacità di condurre l’elettricità o il calore.
• Le proprietà chimiche sono invece quelle che la materia mostra quando reagisce con altre sostanze: per esempio la tendenza a infiammarsi, corrodersi o sciogliersi in un liquido.

TRASFORMAZIONI FISICHE E CHIMICHE

Le trasformazioni della materia possono essere determinate da fenomeni fisici o da fenomeni chimici.

• Sono esempi di fenomeni fisici lo scioglimento al sole di un gelato, la formazione di cristalli di ghiaccio all’interno di un congelatore, lo sfrigolio dell’olio da frittura. Le trasformazioni fisiche riguardano la forma e l’aspetto della materia, senza alterarne la composizione.
• Sono esempi di fenomeni chimici la combustione del legno, l’ossidazione delle pentole di rame e d’alluminio (e più in generale dei metalli), lo scioglimento del sale in acqua. Le trasformazioni chimiche riguardano la struttura della materia, che cambia e si trasforma in una nuova sostanza.

STATI FISICI DELLA MATERIA

La materia è fatta di particelle piccolissime che si muovono in continuazione, anche quando i corpi sono fermi. L’intensità con cui queste particelle vibrano e il modo in cui esse si dispongono nello spazio determinano i tre principali stati fisici della materia, detti anche stati di aggregazione: solido, liquido e aeriforme (o gassoso). Un esempio riscontrabile in natura è rappresentato dall’acqua, che può presentarsi sotto forma di ghiaccio, di liquido o di vapore.
Ogni sostanza esistente può transitare da uno stato all’altro al variare della temperatura e della pressione. Per esempio, nelle condizioni normali in cui viviamo (si considerano condizioni normali una temperatura di 20 °C e una pressione pari a 1 atmosfera) l’azoto è in forma gassosa, ma portato a una temperatura di –198 °C diventa liquido.

• Stato solido. I corpi allo stato solido hanno un volume ben definito e una propria forma. Questo accade perché le particelle che li compongono sono vincolate da forze molto stabili e sono spesso disposte in modo ordinato a formare reticoli cristallini.
• Stato liquido. I corpi allo stato liquido hanno un volume proprio ma non una propria forma: si adattano a quella del contenitore in cui vengono versati. Ciò accade perché le particelle che li compongono sono tenute insieme da forze più deboli, che consentono loro di muoversi con maggiore libertà e in modo più fluido.
• Stato aeriforme o gassoso. I corpi allo stato gassoso (detti corpi aeriformi) non hanno né forma né volume propri: si espandono spontaneamente occupando tutto lo spazio a disposizione e assumendo la forma del contenitore in cui sono racchiusi. Hanno bassa densità e sono comprimibili.

Passaggi di stato fisico

L’energia che fa vibrare le particelle di un corpo è definita energia cinetica. Aumentandola, la materia tende a passare da uno stato ordinato (solido) a uno sempre più disordinato (aeriforme). Un metodo per modificare l’energia cinetica di un corpo è somministrare o sottrarre calore o variare la pressione. In particolare:

• raffreddando un corpo, le particelle vibrano di meno e, di conseguenza, il corpo tende a passare a uno stato più ordinato, come quello solido;
• scaldando un corpo, le particelle vibrano di più, facendo sì che il corpo tenda a passare a uno stato più disordinato, come quello aeriforme.

I passaggi da uno stato di aggregazione all’altro, chiamati più sinteticamente passaggi di stato, sono trasformazioni di tipo fisico e sono sempre reversibili. Assumono nomi diversi a seconda dello stato iniziale e di quello finale della trasformazione.

• Si chiama fusione il passaggio dallo stato solido allo stato liquido, che si osserva per esempio nel burro a contatto con una fonte di calore. La si ottiene fornendo calore. La reazione inversa, ossia il passaggio dallo stato liquido a quello solido, si definisce solidificazione. Si verifica, per esempio, quando si versa cioccolato fuso in uno stampo a temperatura ambiente. La si ottiene sottraendo calore.
• Si chiama vaporizzazione il passaggio dallo stato liquido allo stato aeriforme, come accade all’acqua quando la si mette a bollire. La vaporizzazione si può ottenere soprattutto fornendo calore. Può interessare soltanto la superficie del liquido (evaporazione) oppure l’intera massa (ebollizione). La reazione inversa alla vaporizzazione, ossia il passaggio dallo stato aeriforme a quello liquido, si definisce condensazione o liquefazione. Si verifica, per esempio, quando il vapore si deposita su superfici fredde, formando goccioline d’acqua. La si ottiene sottraendo calore.
• Si chiama sublimazione il passaggio diretto dallo stato solido a quello aeriforme, osservabile nel ghiaccio secco e nella naftalina, che diventano gassosi senza passare per lo stato liquido. Si verifica quando l’aumento di temperatura è così intenso da ridurre il passaggio attraverso lo stato liquido a una transizione impercettibile. La rea­zione inversa alla sublimazione, ossia il passaggio diretto dallo stato aeriforme a quello solido, è definita brinamento o desublimazione. Si verifica, per esempio, nelle notti in cui la temperatura scende sotto zero e il vapore acqueo presente nell’aria si deposita sul terreno formando cristalli di ghiaccio. Anche in questo caso le variazioni di temperatura o di pressione sono tali da non consentire la comparsa dello stato liquido.