Stato fisico della materia

Lo stato fisico della materia è il modo tramite il quale la materia si presenta. Lo stato fisico della materia è un concetto associato allo stato d aggregazione molecolare della materia. Si individuano tre principali stati fisici della materia:

• Solido lo stato solido della materia è caratterizzato da una forma e da un volume (spazio occupato) costante
• Liquido lo stato liquido della materia è caratterizzato da un volume costante (spazio occupato) e dall'assenza di una forma specifica
• Gassoso lo stato gassoso della materia (o stato aeriforme) è caratterizzato dall'assenza di un volume costante e dall'assenza di una forma specifica.

Come cambia lo stato fisico della materia

Lo stato fisico della materia non è costante. Col presentarsi di determinate condizioni ambientali esterne la materia può cambiare il suo stato fisico. Ad esempio, l'acqua è allo stato liquido in condizioni normali di ambiente ma nel momento in cui la temperatura diventa troppo bassa si trasforma in ghiaccio, modificando il suo stato fisico in solido. Al contrario, ad elevate temperature l'acqua si trasforma in vapore acqueo assumendo lo stato fisico aeriforme (gassoso).

Da cosa deriva lo stato fisico della materia

Lo stato fisico della materia è determinato dal suo grado di aggregazione molecolare. Le molecole chimicamente uguali che formano la materie manifestano una specifica attrazione reciproca. Questo fenomeno prende il nome di 'forza di coesione'. La forza di coesione delle molecole varia in base alle condizioni di ambiente, in particolar modo al variare della temperatura e della pressione atmosferica. Il grado di attrazione tra molecole diverse è invece detto 'forza di adesione' ed è maggiore nei solidi, minore nei liquidi e quasi nulla nello stato gassoso.

Temperatura e stato fisico

Quando aumenta la temperatura la forza di coesione tra le molecole si riduce. Le molecole si allontanano tra loro (distanza intramolecolare) ed il volume della materia aumenta. Per questo motivo l'acqua evapora dallo stato liquido allo stato aeriforme ad elevate temperature. Al contrario, la forza di coesione aumenta con la diminuzione della temperatura. Riprendendo l'esempio precedente, l'acqua allo stato liquido si trasforma in ghiaccio (solido) quando la temperatura scende oltre un determinato livello minimo, riducendo il proprio volume.

Pressione e stato fisico

Quando la pressione aumenta la forza di coesione delle molecole della materia diventa più potente. Le molecole si avvicinano di più tra loro riducendo la distanza intramolecolare e il volume complessivo della materia. Viceversa, al ridursi della pressione la forza di coesione delle molecole si riduce ed il volume della materia si espande.

Distanza intramolecolare e volume della materia

La distanza delle molecole (distanza intramolecolare) in un oggetto (materia) influisce sullo stato fisico della materia (solido, liquido, gassoso) e sul volume della materia. Quanto più è maggiore la distanza delle molecole, tanto maggiore sarà il volume della materia. Viceversa, quanto più è minore la distanza delle molecole, tanto minore sarà il volume della materia. Ad esempio, in un termometro la quantità di mercurio è sempre costante, il volume invece è determinato dalla temperatura esterna. Il mercurio aumenta il suo volume quando la temperatura è maggiore e riduce il suo volume quando la temperatura diminuisce. In questo modo il termometro (opportunamente tarato) è in grado di indicare la temperatura corporea di una persona o di un ambiente. Le variazioni del volume sono determinate direttamente dalle variazioni nella distanza intramolecolare causate, a loro volta, dal variare della temperatura (o della pressione).