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.

La materia è fatta di particelle piccolissime (atomi o molecole) 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 legate 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. Se il contenitore è chiuso (e quindi il volume è limitato), all’aumentare della temperatura aumenta la pressione del gas. Questo principio è alla base del funzionamento delle pentole a pressione.

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).

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 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 e lo si lascia raffreddare.
• Si chiama vaporizzazione il passaggio dallo stato liquido allo stato aeriforme, come accade all’acqua quando la si mette a bollire; 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.
• Si chiama sublimazione il passaggio diretto dallo stato solido a quello aeriforme; è il fenomeno che si osserva quando si apre il freezer e si vede uscire del vapore. La rea­zione inversa alla sublimazione, cioè il passaggio diretto dallo stato aeriforme a quello solido, è definita brinamento o desublimazione. Si verifica, per esempio, quando il vapore forma dei cristalli di ghiaccio sulle pareti del freezer,. Anche in questo caso le variazioni di temperatura o di pressione sono tali da non consentire la comparsa dello stato liquido.