Spieghiamo cos'è lo stato solido e quali sono le caratteristiche fisiche di questo stato della materia. Esempi di solidi.
Cos'è lo stato solido?
Uno stato solido è chiamato una delle quattro forme essenziali in cui si presenta la materia, insieme alla liquido, il bibita e il plasmatico. Queste forme sono chiamate stati di aggregazione della materia.
La materia allo stato solido (o semplicemente solidi) è caratterizzata da una precisa disposizione dei suoi particelle, basata su legami molto rigidi e forti, che si traduce in una struttura fisica molto ben definita. Ciò si verifica a causa delle forze di coesione tra le particelle, responsabili del mantenimento della forma e della volume solido, e per dargli un certo margine di durezza e resistenza.
Tuttavia, queste forze possono essere superate attraverso processi fisici di cambiamento di fase, riuscendo a convertire un solido in un liquido o in un gas. Tali processi sono chiamati:
- Fusione. Processo fisico che consiste nell'applicare calore ad un solido per aumentare il tuo temperatura finché non arrivi a te punto di fusione (temperatura alla quale il solido passa allo stato liquido, a questa temperatura il solido ed il liquido coesistono in equilibrio termodinamico). Quando la temperatura supera questo punto, l'energia del solido aumenta abbastanza da rompere la coesione tra le sue particelle e provoca il cambiamento di fase. La fusione dipende anche dalla pressione a cui è sottoposto il solido.
- sublimazione. Processo fisico mediante il quale un determinato solido passa direttamente nella fase gassosa, senza prima passare per la fase liquida. Ciò può essere ottenuto manipolando le condizioni di temperatura e Pressione specifico per ogni solido, evitando così di passare attraverso la fase liquida prima di raggiungere il vapore. Un esempio di ciò è la sublimazione dello iodio solido (I), in cui viene prodotto un gas di colore viola.
Caratteristiche fisiche allo stato solido
La materia allo stato solido ha le seguenti caratteristiche:
- Rigidità. In generale, la materia solida resiste alla deformazione. Ad esempio: attorcigliamenti, attorcigliamenti, spaccature. Solo se viene superata la loro resistenza, i solidi cambiano forma (permanentemente o temporaneamente, a seconda della loro elasticità).
- Incomprimibilità. A differenza di gas e liquidi, i solidi non possono essere compressi, cioè le loro particelle non possono più stare insieme. Invece, se sottoposti a forze di compressione estreme, tendono a fratturarsi o a rompersi in pezzi più piccoli.
- Durezza. In generale, i solidi sono resistenti alla penetrazione di altri solidi, anche al graffio della loro superficie. Questo è noto come durezza, la forza fisica contro l'azione di altri solidi. La materia più difficile conosciuta è il diamante.
- Fragilità. I solidi possono essere rotti in pezzi più piccoli.
- Elasticità. Contrariamente alla fragilità e alla durezza, l'elasticità è la capacità di certi solidi di subire una deformazione momentanea, sotto l'azione di una forza, per poi ritornare alla loro forma originaria una volta terminata l'azione di detta forza. I materiali elastici hanno una memoria di forma che consente loro di tornare alla loro precedente disposizione.
- Alta densità. La maggior parte dei solidi ha a densità relativamente alto perché le particelle che li compongono sono molto vicine tra loro.
- Malleabilità. Alcuni corpi solidi hanno la capacità di essere lavorati per deformazione. A causa di questa proprietà, è possibile ottenere fogli sottili di un materiale senza rompersi.
- Forma definita. Essendo rigidi, i solidi hanno forme definite e non scorrono come liquidi e gas.
Esempi allo stato solido
Alcuni esempi di materia allo stato solido sono:
- I metalli. Con la sola eccezione del mercurio (Hg), i metalli a temperatura ambiente conservano la loro solidità e durezza a causa di collegamenti metallici tra i suoi atomi. Tuttavia, se ricevono abbastanza calore (come nelle fucine o nelle fonderie), i metalli scorrono come liquidi e possono assumere altre forme.
- Il ghiaccio. Acqua liquida, quando portata al punto di congelamento, cioè quando viene prelevata energia calorica Fino a raggiungere 0 ºC, si cristallizza e si trasforma in ghiaccio, una sostanza trasparente e solida.
- Le pietre. Composte da minerali ed elementi calcarei o sedimentari, le pietre che troviamo su qualsiasi strada sono l'esempio più lampante di possibile solidità sul pianeta.
- Il cemento. Frutto dell'unione di materiali come ghiaia, acqua e cemento in polvere, prima come pasta umida e poi come materia durissima all'essiccazione, viene utilizzato quotidianamente nelle industria della costruzione.
- Le ossa. Mineralizzato con calcio preso dalla nostra dieta, dalle ossa del nostro corpo o dal corpo di qualsiasi animale vertebrato Sono quelli che forniscono la maggiore solidità al corpo.