Che cosa sono gli stati di aggregazione della materia? E quali sono?

La materia è formata da particelle di vario tipo. In base alla distanza tra le particelle e alla loro libertà di movimento, essa può presentarsi in tre stati diversi, chiamati stati di aggregazione:

• stato solido, come la roccia
• stato liquido, come l’acqua
• stato aeriforme, come l’aria

Lo stato solido

La materia allo stato solido ha volume proprio e forma propria. Ad esempio, un sasso occupa un volume ben preciso e ha una forma ben precisa.

In questo stato le particelle sono legate da forze molto intense e pertanto non possono muoversi liberamente, ma solo vibrare (questo movimento prende il nome di moto vibrazionale):

Lo stato liquido

La materia allo stato liquido ha volume proprio e assume la forma del recipiente che la contiene. Ad esempio, un litro d’acqua occupa un volume ben preciso, ma cambia forma a seconda che venga versato in una bottiglia, in una pentola o in una damigiana.

Le particelle sono legate da forze meno intense rispetto ai solidi, per cui possono scorrere l’una sull’altra:

Lo stato aeriforme

La materia allo stato aeriforme non ha né volume proprio né forma propria. Le particelle infatti, che presentano legami debolissimi e possono quindi muoversi liberamente, tendono a espandersi il più possibile, occupando così tutto il volume disponibile e assumendo la forma del recipiente:

Le proprietà degli stati di aggregazione

I solidi hanno una densità alta, i liquidi una densità media e gli aeriformi una densità bassa.

Inoltre, i solidi e i liquidi sono incomprimibili, mentre gli aeriformi sono comprimibili (in altre parole, se i solidi o i liquidi vengono sottoposti a una qualsiasi pressione, il loro volume non diminuisce, mentre quello degli aeriformi sì).

Ecco una tabella riassuntiva delle proprietà di ciascuno stato:

	Volume	Forma	Particelle	Densità	Effetto della pressione
Solidi	Proprio	Propria	Vicine e ordinate	Alta	Incomprimibili
Liquidi	Proprio	Forma del recipiente	Vicine e disordinate	Media	Incomprimibili
Aeriformi	Occupa tutto il volume disponibile	Forma del recipiente	Distanti e disordinate	Bassa	Comprimibili

Stati di aggregazione e passaggi di stato

Gli stati di aggregazione della materia non sono una caratteristica fissa. Se la temperatura o la pressione variano, la materia può passare da uno stato all’altro.

L’acqua ad esempio è liquida, ma può diventare solida (ghiaccio) o aeriforme (vapore acqueo).

Queste trasformazioni prendono il nome di passaggi di stato:

• solidificazione = da liquido a solido
• fusione = da solido a liquido
• evaporazione = da liquido ad aeriforme
• condensazione = da aeriforme a liquido
• brinamento = da aeriforme a solido
• sublimazione = da solido ad aeriforme

Ecco uno schema riassuntivo dei vari passaggi di stato:

Come si comportano le particelle al variare della temperatura o della pressione?

Se la temperatura aumenta, aumenta anche l’energia cinetica delle particelle, che iniziano quindi a muoversi più liberamente e a rompere in questo modo i legami che le uniscono. Viceversa, se la temperatura diminuisce, diminuisce anche l’energia cinetica delle particelle, che iniziano così ad avvicinarsi le une alle altre e a legarsi tra loro.

Se la pressione aumenta, diminuisce lo spazio in cui possono muoversi le particelle, che iniziano quindi ad avvicinarsi le une alle altre e a legarsi tra loro. Viceversa, se la pressione diminuisce, aumenta lo spazio in cui possono muoversi le particelle, che iniziano così ad allontanarsi le une dalle altre e a rompere i legami che le uniscono.

Per sapere a quale temperatura e a quale pressione corrispondono gli stati di aggregazione di una sostanza, si usa il cosiddetto diagramma di stato.

Lo stato plasmatico

Oltre allo stato solido, liquido e aeriforme, esiste anche un quarto stato di aggregazione, lo stato plasmatico, che corrisponde a un gas ionizzato, cioè a un gas formato da ioni ed elettroni.

Di solito questo stato non viene studiato a scuola perché non è presente sulla Terra (lo troviamo ad esempio nelle stelle).