CARATTERISTICHE DEI LIQUIDI E DEI SOLIDI

CARATTERISTICHE DEI LIQUIDI E DEI SOLIDI.

Quando abbiamo studiato le leggi che regolano il comportamento fisico dei gas, non è stato accennato alla necessità di specificare le loro composizioni chimiche. Questo perché le proprietà fisiche dei gas sono virtualmente indipendenti dalla loro costituzione chimica.

In contrasto ai gas, le proprietà fisiche dei liquidi e solidi variano fortemente da sostanza a sostanza. Alcuni liquidi evaporano facilmente, mentre altri non sembrano evaporare per nulla. Alcuni solidi sono estremamente duri e hanno punti di fusione molto alti, mentre altri si rompono facilmente e fondono a bassa temperatura.

Nei liquidi e nei solidi le particelle sono molto più vicine di quanto non avvenga nei gas. Le forze attrattive fra le molecole, chiamate attrazioni intermolecolari, diventano tanto più forti quanto più piccola è la distanza fra esse. Gli stessi tipi di attrazioni intermolecolari che sono uniformemente deboli nei gas, sono molto più forti nei liquidi e nei solidi e giocano un ruolo dominante nel controllo delle loro proprietà fisiche. In ambedue gli stati le forze attrattive mantengono questo tipo di impacchettamento anche quando la sostanza viene trasferita da un recipiente a un altro. Quindi, il volume di un liquido o di un solido è indipendente dalla grandezza del recipiente che lo contiene. Tuttavia, una delle differenze più grandi fra un solido e un liquido è che in un solido le particelle sono più o meno rigidamente collocate in un determinato posto, mentre in un liquido possono muoversi. Così un solido mantiene la sua forma, mentre il liquido assume la forma del recipiente.

Consideriamo alcune proprietà generali di liquidi e solidi, che sono correlate con il modo in cui le loro particelle sono disposte.

Incomprimibilità

Il fatto che nei liquidi e nei solidi le particelle sono abbastanza impaccate, porta altre conseguenze. Una di queste è che liquidi e solidi sono praticamente incomprimibili: i loro volumi non variano in modo sensibile per applicazioni di pressione. La ragione di ciò è che vi sono pochi spazi vuoti nei quali le particelle possono essere compresse. (Questo è marcatamente diverso da quanto si riscontra per i gas, che sono molto comprimibili, dato il grande spazio vuoto esistente fra le molecole).

Diffusione

La diffusione è un'altra proprietà che varia in funzione dello stato della materia. Avviene rapidamente nei gas, lentamente nei liquidi e quasi per nulla nei solidi. Nei gas le molecole possono diffondere rapidamente perché possono muoversi percorrendo distanze relativamente grandi, anche tenendo conto delle varie collisioni: il loro movimento da un posto a un altro non risulta fortemente impedito. Nei liquidi, invece, una data molecola, muovendosi, provoca molte collisioni e quindi impiega un tempo maggiore per spostarsi da un posto a un altro. Nei solidi la diffusione, a temperatura ambiente, può essere considerata praticamente inesistente, dato che le particelle dei solidi sono tenute abbastanza ferme in un posto. Ad alta temperatura, comunque, le particelle del solido talvolta hanno energia cinetica sufficiente da farle oscillare tanto da potersi scambiare. Infatti la diffusione dello stato solido ad alta temperatura è usata nella produzione di transistor.

Tensione superficiale

Un fenomeno caratteristico dello stato liquido è la tensione superficiale. Il fenomeno è causato dalla differenza fra le attrazioni esercitate dalle molecole situate sulla superficie del liquido e quelle delle molecole all'interno. Una molecola all'interno del liquido è circondata completamente da altre molecole, quindi subisce attrazioni praticamente identiche in tutte le direzioni. Una molecola posta sulla superficie, invece, subisce attrazioni laterali e verso l'interno, ma non dalla parte superiore. Così le attrazioni subite non risultano uniformi, anzi avvengono soltanto nella direzione che favorisce per il liquido l'occupazione del recipiente. Come risultato, si ha che l'intera superficie del liquido subisce un'attrazione verso il centro che crea qualcosa simile a una "pelle". La tensione superficiale è responsabile della tendenza dei liquidi di formare goccioline sferiche.

Evaporazione

Una delle più importanti proprietà dei liquidi è la loro tendenza a evaporare. Come nei gas le molecole hanno energie diverse, così si comportano in modo analogo nei liquidi; alcune hanno energia cinetica bassa e si muovono molto lentamente, mentre altre, con energia cinetica elevata, hanno un velocità molto alta. Se una di queste molecole con alta velocità raggiunge la superficie, e se ancora ha sufficiente energia, può essere capace di sfuggire alle attrazioni di chi la circonda. Quando questo succede, si dice che la molecola è passata allo stato gassoso o di vapore: è evaporata.