4. Gli stati fisici della materia

Il ghiaccio è acqua allo stato solido; sono corpi solidi un pezzo di legno, un sasso, una penna, un bicchiere. Tutti i solidi hanno molecole poste a distanze più o meno regolari e legate tra loro da forze di coesione potenti. Le loro molecole sono perciò fisse e non possono allontanarsi le une dalle altre, anche se riescono a compiere piccole vibrazioni. Tali caratteristiche fanno sì che i solidi abbiano una forma ben definita e un volume che non cambia.

Si dice che i solidi hanno forma e volume propri. Tra i corpi solidi puoi però notare delle differenze: se spacchi il ghiaccio vedrai che i frammenti sono regolari, con superfici lisce e spigoli, se rompi un pezzo di vetro, le superfici di frattura saranno irregolari e talvolta curve. Anche in questo caso le differenze dipendono dalla disposizione delle molecole che sono poste in ordine geometrico nel ghiaccio e disordinato nel vetro. I corpi come il ghiaccio ( a ) sono detti solidi cristallini, mentre quelli come il vetro ( b ) sono detti solidi amorfi, cioè senza forma.

Osserva il disegno che segue: 1 litro di acqua allo stato liquido, versata in qualsiasi recipiente, un bicchiere, una bottiglia, una bacinella, prende la forma del recipiente. Il volume dell’acqua resta però sempre lo stesso. Tutti i liquidi si comportano nello stesso modo: i liquidi non hanno forma propria ma mantengono inalterato il loro volume. Ciò accade perché le molecole dei liquidi hanno forze di coesione più deboli rispetto a quelle dei solidi; sono disposte in modo irregolare e hanno una certa libertà di movimento che permette loro di scorrere le une sulle altre.

Il vapore acqueo è allo stato aeriforme. Ti sarà capitato certamente di vedere una pentola d’acqua che bolle: dopo un po’ l’acqua si trasforma in vapore che “esce” dalla pentola e si diffonde in tutta la stanza, occupandola. Questo fatto ti fa pensare che gli aeriformi non hanno forma e volume propri: se sono contenuti in un recipiente, per esempio una pentola con il coperchio o una bottiglietta chiusa, avranno la forma e il volume del recipiente, se si liberano, occuperanno tutto lo spazio a disposizione.

Si dice quindi che gli aeriformi non hanno né forma né volume propri. Ciò accade perché le molecole di un aeriforme non sono legate tra loro: hanno forze di coesione debolissime o quasi nulle, sono disposte in modo disordinato e si muovono liberamente. Le sostanze allo stato gassoso si possono distinguere in vapori e gas. Sono vapori se hanno origine da sostanze che a temperatura ambiente sono liquide, come l’acqua, la benzina, l’alcol, o solide come la naftalina. Sono gas se si trovano normalmente, a temperatura ambiente, allo stato aeriforme, come l’ossigeno, l’anidride carbonica, l’elio. I liquidi e gli aeriformi sono indicati genericamente con il nome di fluidi perché hanno delle proprietà simili, per esempio non avere forma propria. In natura, di solito, ogni sostanza si presenta sotto uno solo degli stati fisici; l’acqua fa eccezione e se ne possono osservare tutti e tre gli stati.