21 Novembre 2021
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Cosa succede alle particelle di una sostanza durante la condensazione?

Ogni volta che una sostanza cambia il suo stato, come quando il ghiaccio si scioglie per formare acqua liquida, si dice che subisce un “cambiamento di stato”. I cambiamenti di stato possono avvenire quando una sostanza viene riscaldata, raffreddata o anche se si verifica un cambiamento di pressione esterna. Un esempio di questo è quando il gas propano viene pompato in un serbatoio sigillato e si trasforma in un liquido, il GPL. Anche gli estintori di anidride carbonica liquida sono un buon esempio di un cambiamento di stato provocato dalla pressione.

Questo argomento considererà i cambiamenti di stato tra solido, liquido e gas causati solo dai cambiamenti di temperatura, poiché questi sono i cambiamenti più comunemente sperimentati. Ricordate che i cambiamenti di stato sono cambiamenti fisici, non chimici. La sostanza stessa rimane chimicamente la stessa, cioè l’acqua è sempre H2O che sia ghiaccio, acqua o vapore. Vedi Il ciclo dell’acqua per maggiori informazioni sui cambiamenti di stato dell’acqua.

Energia e cambiamenti di stato
I cambiamenti di stato avvengono perché l’energia viene aggiunta o rimossa da una sostanza, influenzando il modo in cui le particelle interagiscono tra loro. Se una sostanza viene riscaldata, viene aggiunta energia e le particelle diventano più attive; vibrano, ruotano e si muovono più velocemente. Se la sostanza ha abbastanza energia, può superare le forze di legame che tengono insieme le particelle e, così facendo, subire un cambiamento di stato. Il raffreddamento, d’altra parte, rimuove l’energia rendendo così le particelle meno attive e permettendo alle forze di legame di prendere piede nella sostanza.

Fusione – da solido a liquido
La fusione avviene quando un solido viene riscaldato e si trasforma in liquido. Le particelle in un solido guadagnano abbastanza energia da superare le forze di legame che le tengono saldamente al loro posto. Tipicamente, durante la fusione, le particelle iniziano a muoversi, rimanendo vicine alle particelle vicine, poi si muovono più liberamente. Per le sostanze pure, la temperatura alla quale avviene questo cambiamento è abbastanza precisa e si chiama punto di fusione della sostanza.

Congelamento – da liquido a solido
Il congelamento avviene quando un liquido viene raffreddato e si trasforma in un solido. Alla fine le particelle in un liquido smettono di muoversi e si stabiliscono in una disposizione stabile, formando un solido. Questo si chiama congelamento e avviene alla stessa temperatura della fusione. Quindi, il punto di fusione e il punto di congelamento di una sostanza sono la stessa temperatura. Il punto di fusione e di congelamento di una sostanza sono definiti come la temperatura sopra la quale la sostanza è liquida e sotto la quale è solida.

Ebollizione – da liquido a gas
L’ebollizione avviene quando le particelle in un liquido guadagnano abbastanza energia da superare le forze di legame che le tengono saldamente al loro posto nel liquido e diventano particelle individuali libere e in rapido movimento in un gas. Per le sostanze pure, la temperatura alla quale avviene questo cambiamento è abbastanza precisa e si chiama punto di ebollizione della sostanza.

Condensazione – da gas a liquido
Se un gas viene raffreddato, le sue particelle alla fine smetteranno di muoversi così velocemente e formeranno un liquido. Questo si chiama condensazione e avviene alla stessa temperatura dell’ebollizione. Quindi, il punto di ebollizione e il punto di condensazione di una sostanza sono la stessa temperatura. Il punto di ebollizione e di condensazione di una sostanza è definito come la temperatura sopra la quale la sostanza è gas e sotto la quale è liquido.

Evaporazione
L’evaporazione avviene quando le particelle di un liquido passano direttamente allo stato gassoso, ad una temperatura inferiore al punto di ebollizione del liquido. Quando una pozzanghera “scompare” dopo la pioggia, l’acqua è evaporata. L’evaporazione dipende dalle singole particelle che guadagnano abbastanza energia per uscire dalla superficie del liquido e diventare particelle di gas.

Sublimazione
Il cambiamento di stato che avviene quando un solido passa direttamente a un gas si chiama “sublimazione”. La sublimazione è come l’evaporazione; non avviene a una temperatura particolare, ma varia in velocità con la temperatura. La naftalina sublima e così il ghiaccio secco. Osservate attentamente e vedrete il solido scomparire lentamente e formare un gas o un odore senza prima sciogliersi. Affinché un solido sublimi, le singole particelle sulla superficie del solido ottengono abbastanza energia dall’ambiente circostante per saltare dalla superficie del solido e diventare singole particelle di gas.

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