3 Gli stati di aggregazione della materia

Quali caratteristiche ha un solido? 
Quale forma hanno i liquidi? 
Quale gli aeriformi? 

Di solito pensiamo all’acqua come a un liquido: così scende dal cielo come pioggia, scorre nei fiumi e arriva al mare, ed è in questa forma che la beviamo. Quando fa molto freddo, però, l’acqua passa allo stato solido e diventa ghiaccio. Se invece viene riscaldata, passa allo stato aeriforme e diventa vapore. Nonostante il suo “aspetto” sia così differente, è sempre acqua; le molecole che la compongono infatti non cambiano: sono sempre formate da due atomi di idrogeno e da uno di ossigeno. Quella di essere presente sulla Terra in tutti e tre gli stati è una caratteristica molto particolare dell’acqua. Per la maggior parte delle altre sostanze le condizioni del nostro Pianeta ne rendono possibile uno solo: per esempio, sulla Terra non è abbastanza freddo perché un gas come l’azoto passi allo stato solido, né abbastanza caldo perché il ferro diventi liquido, come invece accade quando, nelle lavorazioni industriali, viene portato a una temperatura tale da fondere.
A determinate condizioni, però, ogni tipo di materia può presentarsi in forma solida, liquida o aeriforme, cioè nei tre stati fisici di aggregazione. A ogni stato fisico corrispondono caratteristiche e proprietà della materia ben precise, dovute principalmente a come si attraggono e si dispongono le molecole che la compongono. Anche se non possiamo osservarlo a occhio nudo, le molecole che costituiscono tutte le sostanze sono infatti caratterizzate da un movimento continuo, chiamato agitazione termica, e da un’attrazione reciproca, di natura elettrica, detta forza di coesione.

I SOLIDI

Allo stato solido, le molecole che formano i corpi si attraggono con una forza di coesione tale per cui restano tra loro molto vicine, in modo ordinato, e non possono spostarsi ma soltanto vibrare. Ecco perché i solidi hanno forma e volume propri.
Se prendiamo in mano alcuni oggetti solidi, per esempio un libro o una penna, osserviamo infatti che hanno una forma ben definita che non cambia se li spostiamo, o se li inseriamo in contenitori diversi.                 

I LIQUIDI

Allo stato liquido, le forze di coesione sono meno intense, così che le molecole sono tra loro meno vicine e meno ordinate e hanno modo di muoversi, scorrendo le une sulle altre. È per questo che i liquidi hanno volume proprio ma non hanno forma propria e assumono la forma del recipiente che li contiene.
Come sappiamo, l’acqua o gli altri liquidi prendono la forma del bicchiere, della bottiglia, e di qualsiasi recipiente che li contiene, ma anche se li travasiamo da un recipiente all’altro il loro volume non cambia.                 

GLI AERIFORMI

Allo stato aeriforme (gas e vapori) tra le molecole di un corpo non ci sono forze di coesione: le molecole, quindi, restano distanti le une dalle altre e sono libere di muoversi in modo disordinato. Ecco perché gli aeriformi non hanno volume né forma propri ma tendono a occupare tutto lo spazio a disposizione.
Quando gonfiamo un pallone o un salvagente, l’aria che entra assume la forma del pallone o del salvagente; se il pallone o il salvagente si buca o si sgonfia, l’aria fuoriesce e tende a occupare tutto lo spazio a disposizione.
Gli aeriformi sono facilmente comprimibili, perché esercitando pressione è possibile avvicinare le molecole che li compongono e ridurne il volume. Aumentando la pressione è così possibile introdurre maggiori quantità di gas dentro uno stesso contenitore, come quando si gonfia uno pneumatico.                  

Gas e vapori

Spesso si usa impropriamente il termine gas come sinonimo di aeriforme, ma è corretto chiamare gas solo le sostanze che sono aeriformi a temperatura ambiente, per esempio il cloro e l’azoto (che a temperature molto basse sono liquidi, come nelle foto).

Si deve invece parlare di vapori quando sostanze che a temperatura ambiente sono solide o liquide passano allo stato aeriforme perché riscaldate; ne è un esempio il vapore acqueo, come quello che esce da un ferro da stiro a vapore.