A volte chiamato il quarto stato della materia, il plasma è costituito da gas ionizzato in cui uno o più elettroni non sono legati a una molecola o a un atomo. Potresti non osservare mai una sostanza così esotica, ma incontri solidi, liquidi e gas ogni giorno. Molti fattori influenzano in quale di questi stati si trova la materia.
Forze intermolecolari al lavoro
Gli atomi, i mattoni fondamentali della materia, si combinano per creare molecole come l'acqua. Le forze intermolecolari (IMF) tra le molecole aiutano a determinare la fase di una sostanza. Quando l'IMF è debole, una sostanza è solitamente un gas quando la pressione atmosferica è 1 atm (un'unità di pressione atmosferica standard) e la temperatura è 25 gradi Celsius (77 Fahrenheit). Al contrario, la sostanza sarà probabilmente un solido alla stessa pressione e temperatura quando l'FMI è forte.
Solidi, liquidi, gas e particelle
Le diverse fasi della materia si comportano in modi unici. In un solido, l'attrazione tra le particelle è maggiore della loro energia di movimento: anche le particelle sono vicine. Le particelle nei liquidi sono vicine ma la loro energia di movimento e attrazione è più o meno la stessa. Infine, le particelle di gas sono distanti tra loro e la loro energia di attrazione è inferiore alla loro energia di movimento.
Transizioni di fase
La temperatura, la pressione e la composizione di una sostanza influenzano il modo in cui cambia fase. Un diagramma di fase mostra le fasi che diverse sostanze assumono a varie temperature e pressioni. Vaporizzazione, condensazione, sublimazione, deposizione, congelamento e fusione sono alcuni dei modi in cui si verificano i cambiamenti di fase. La vaporizzazione avviene quando il liquido si trasforma in gas, mentre la condensazione descrive il processo in cui il gas torna in liquido. Quando l'acqua evapora, si verifica la vaporizzazione e il vapore acqueo può tornare allo stato liquido condensandosi. Alcune sostanze, come l'anidride carbonica solida (ghiaccio secco) possono passare direttamente dallo stato solido allo stato gassoso: gli scienziati chiamano questa sublimazione. La deposizione è il processo opposto: un gas bypassa lo stato liquido e si trasforma in solido. Il congelamento sta cambiando da liquido a solido e la fusione sta cambiando da solido a liquido.
Differenze di fase
Una sostanza può passare da liquido a gas per ebollizione, da liquido a solido per congelamento e da solido a liquido per fusione. Ghiaccio, acqua liquida e vapore acqueo possono essere costituiti dalle stesse molecole, ma differiscono in molti modi importanti. Ad esempio, è difficile comprimere un solido o un liquido in larga misura, ma puoi facilmente comprimere un gas. Liquidi e gas assumono la forma dei loro contenitori, ma i solidi no. I gas hanno un'ulteriore capacità di espandersi quando assumono la forma di un contenitore e corrispondono al volume del contenitore.