La chimica è lo studio della materia e dei cambiamenti che subisce. La materia è tutto ciò che ha massa e occupa spazio. La materia è tutto intorno a noi; l’aria, l’acqua, il suolo, le montagne, persino i nostri corpi sono tutti esempi di materia. La materia è divisa in tre stati – solido, liquido e gas – che si trovano comunemente sulla terra. Il quarto stato della materia, il plasma, si trova naturalmente negli interni delle stelle.
I solidi sono caratterizzati da una forma e un volume definiti. In un solido, le particelle (atomi o molecole) si impacchettono molto da vicino e sono tenute insieme strettamente da forze forti, con pochissima libertà di movimento. Le particelle vibrano, solo leggermente, nelle loro posizioni altrimenti fisse. Ciò rende i solidi incomprimibili. Ghiaccio, alluminio e oro sono esempi di solidi.
I liquidi hanno un volume definito ma nessuna forma definita; prendono la forma del loro contenitore. In un liquido, sebbene le particelle siano strettamente distanziate, le forze interparticella sono più deboli dei solidi. Le particelle vibrano e si muovono l’una davanti all’altra. Pertanto, un liquido, sebbene incomprimibile, scorre e può essere versato facilmente. Acqua, alcol e olio sono tutti liquidi.
I gas non hanno volume o forma fissi. Sono conformi al volume e alla forma del loro contenitore. In un gas, le particelle sono ampiamente separate con forze interparticella molto più deboli (o quasi trascurabili). Le particelle sono libere di muoversi l’una rispetto all’altra, rendendo i gas altamente comprimibili. Quindi, a differenza di solidi o liquidi, un gas può essere compresso per occupare un volume più piccolo, o può espandersi per occupare uno spazio più grande. Le sostanze che sono gas a temperatura ambiente includono elio, ossigeno, azoto e anidride carbonica.
Il quarto stato della materia, il plasma, si è evoluto dallo stato gassoso e contiene un numero apprezzabile di particelle cariche elettricamente. Come i gas, i plasmi non hanno forma o volume fissi e sono meno densi di solidi o liquidi. Gli interni delle stelle, i fulmini, le aurore che circondano i poli, la coda di una cometa, gli schermi TV al plasma, le lampadine fluorescenti e i segni al neon sono tutti esempi di plasma.
Le variazioni di temperatura e/o pressione possono portare a una conversione da uno stato di materia all’altro. Ciò è illustrato da processi familiari come lo scioglimento del ghiaccio o l’evaporazione dell’acqua. Ad esempio, al riscaldamento, il ghiaccio solido si scioglie in acqua liquida. Un ulteriore riscaldamento convertirà l’acqua in vapori gassosi. Il raffreddamento inverte questi processi.
Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 1.2: Fasi e classificazione della materia.
