CAMBIAMENTI FISICI: TIPI E LORO CARATTERISTICHE, ESEMPI - CHIMICA - 2025

I cambiamenti fisici sono quelli in cui si osserva un cambiamento nell'arte senza la necessità di modificarne la natura; vale a dire senza che vi siano rotture o formazione di legami chimici. Pertanto, assumendo una sostanza A, deve avere le stesse proprietà chimiche prima e dopo il cambiamento fisico.

Senza cambiamenti fisici, le varietà di forme che certi oggetti possono acquisire non esisterebbero; il mondo sarebbe un luogo statico e standardizzato. Affinché si verifichino, è necessaria l'azione dell'energia sulla materia, sotto forma di calore, irraggiamento o pressione; pressione che può essere esercitata meccanicamente con le nostre mani.

Negozio di falegnameria. Fonte: Pixabay

Ad esempio, in un laboratorio di falegnameria puoi osservare i cambiamenti fisici che il legno subisce. Seghe, spazzole, sgorbie e buchi, chiodi, ecc., Sono elementi essenziali perché il legno, da un blocco, e con tecniche di falegnameria, possa essere trasformato in un'opera d'arte; come un mobile, un reticolo o una scatola intagliata.

Se il legno è considerato come sostanza A, sostanzialmente non subisce alcuna trasformazione chimica dopo che il mobile è finito (anche se la sua superficie riceve un trattamento chimico). Se questo mobile viene polverizzato in una manciata di segatura, le molecole nel legno rimarranno inalterate.

In pratica, la molecola di cellulosa dell'albero da cui è stato tagliato il legno non modifica la sua struttura durante questo processo.

Se i mobili andassero a fuoco, le sue molecole reagirebbero con l'ossigeno nell'aria, scomponendosi in carbonio e acqua. In questa situazione ci sarebbe un cambiamento chimico, poiché dopo la combustione le proprietà del residuo sarebbero diverse da quelle del mobile.

Tipi di cambiamenti chimici e loro caratteristiche

Irreversibile

Il legno dell'esempio precedente può subire variazioni fisiche di dimensione. Può essere laminato, tagliato, bordato, ecc., Ma mai aumentato di volume. In questo senso il legno può aumentare la sua superficie, ma non il suo volume; che, al contrario, si riduce costantemente man mano che si lavora in officina.

Una volta tagliato, non può essere riportato alla sua forma originale, poiché il legno non è un materiale elastico; in altre parole, subisce cambiamenti fisici irreversibili.

In questo tipo di cambiamento, la materia, sebbene non subisca alcuna reazione, non può tornare al suo stato iniziale.

Un altro esempio più colorato è giocare con una plastilina gialla e bluastra. Quando li impastate insieme e dopo aver dato loro la forma di una palla, il loro colore diventa verde. Anche se avessi uno stampo per riportarli alla loro forma iniziale, avresti due barre verdi; blu e giallo non potevano più essere separati.

Oltre a questi due esempi, si potrebbero considerare anche le bolle d'aria. Più vengono soffiati, il loro volume aumenta; ma una volta liberi, non è possibile estrarre aria per ridurne le dimensioni.

Reversibile

Sebbene non venga posta enfasi sulla loro adeguata descrizione, tutti i cambiamenti nello stato della materia sono cambiamenti fisici reversibili. Dipendono dalla pressione e dalla temperatura, nonché dalle forze che tengono insieme le particelle.

Ad esempio, un cubetto di ghiaccio in un frigorifero può sciogliersi se lasciato fuori dal congelatore. Dopo un po ', l'acqua liquida sostituisce il ghiaccio nello scomparto piccolo. Se lo stesso refrigeratore viene rimesso nel congelatore, l'acqua liquida perderà temperatura fino a quando non si congela e diventa di nuovo un cubetto di ghiaccio.

Il fenomeno è reversibile perché avviene l'assorbimento e il rilascio di calore da parte dell'acqua. Questo è vero indipendentemente da dove sia immagazzinata l'acqua liquida o il ghiaccio.

La principale caratteristica e differenza tra un cambiamento fisico reversibile e irreversibile è che nel primo la sostanza (acqua) è considerata in sé stessa; mentre nella seconda si considera l'aspetto fisico del materiale (legno, e non cellulose e altri polimeri). In entrambi, tuttavia, la natura chimica rimane costante.

A volte la differenza tra questi tipi non è chiara ed è conveniente, in questi casi, non classificare i cambiamenti fisici e trattarli come uno.

Esempi di cambiamenti fisici

In cucina

All'interno della cucina avvengono innumerevoli cambiamenti fisici. Fare un'insalata è saturo di loro. Pomodori e verdure vengono tritati a piacere, modificando in modo irreversibile le loro forme iniziali. Se si aggiunge del pane a questa insalata, viene tagliato a fette o pezzi da una pagnotta di pane e spalmata di burro.

L'unzione del pane e del burro è un cambiamento fisico, poiché il suo sapore cambia, ma molecolarmente rimane invariato. Se viene tostato altro pane, acquisirà forza, sapore e colori più intensi. Questa volta si dice che ci sia stato un cambiamento chimico, perché non importa se questo toast è freddo o no: non riacquisterà mai le sue proprietà iniziali.

Gli alimenti che vengono omogeneizzati nel frullatore rappresentano anche esempi di cambiamenti fisici.

Sul lato dolce, quando il cioccolato si scioglie si osserva che passa da uno stato solido a uno stato liquido. La preparazione di sciroppi o dolci che non comportano l'utilizzo di calore, rientrano anche in questo tipo di cambiamenti di materia.

Castelli gonfiabili

In un parco giochi nelle prime ore, si osservano alcune tele a terra, inerti. Dopo poche ore queste si impongono come un castello dai mille colori dove i bambini saltano dentro.

Questo brusco cambiamento di volume è dovuto all'immensa massa d'aria soffiata all'interno. Una volta chiuso il parco, il castello viene sgonfiato e salvato; quindi, è un cambiamento fisico reversibile.

Artigianato in vetro

Artigianato in vetro. Fonte: Pixabay

Il vetro ad alte temperature si scioglie e può essere deformato liberamente per dargli qualsiasi design. Nell'immagine sopra, ad esempio, puoi vedere come viene modellato un cavallo di vetro. Una volta che la pasta vetrosa si raffredda, si indurirà e l'ornamento sarà finito.

Questo processo è reversibile, poiché applicando nuovamente la temperatura si possono dare nuove forme. Molti ornamenti in vetro sono creati con questa tecnica, nota come soffiatura del vetro.

Taglio al diamante e sfaccettatura minerale

Taglio diamante. Fonte: Roman Köhler, da Wikimedia Commons Quando si taglia un diamante, esso subisce costanti mutamenti fisici per aumentare la superficie che riflette la luce. Questo processo è irreversibile, e conferisce al diamante grezzo un valore economico aggiunto ed esorbitante.

Inoltre, in natura puoi vedere come i minerali adottano strutture più cristalline; cioè si sfaccettano nel corso degli anni.

Consiste in un prodotto di cambiamento fisico di un riarrangiamento degli ioni che compongono i cristalli. Scalando una montagna, ad esempio, si possono trovare più pietre di quarzo sfaccettate di altre.

Scioglimento

Quando un solido solubile in acqua, come il sale o lo zucchero, viene sciolto, si ottiene una soluzione rispettivamente dal gusto salato o dolce. Sebbene entrambi i solidi "scompaiano" nell'acqua e quest'ultima subisca un cambiamento nel suo gusto o conduttività, non si verifica alcuna reazione tra il soluto e il solvente.

Il sale (normalmente cloruro di sodio), è costituito da ioni Na ⁺ e Cl ^- . In acqua, questi ioni sono solvatati da molecole d'acqua; ma gli ioni non subiscono né riduzione né ossidazione.

Lo stesso vale per le molecole di saccarosio e fruttosio nello zucchero, che non rompono nessuno dei loro legami chimici quando interagiscono con l'acqua.

Cristallizzazione

Qui il termine cristallizzazione si riferisce alla lenta formazione di un solido in un mezzo liquido. Tornando all'esempio dello zucchero, quando la sua soluzione satura viene riscaldata a ebollizione, quindi lasciata riposare, le molecole di saccarosio e fruttosio hanno tempo sufficiente per separarsi correttamente e formare così cristalli più grandi.

Questo processo è reversibile se il calore viene fornito di nuovo. In effetti, è una tecnica ampiamente utilizzata per purificare le sostanze cristallizzate dalle impurità presenti nel mezzo.

Luci al neon

Luci al neon. Fonte: Pexels

Nelle luci al neon i gas (inclusi anidride carbonica, neon e altri gas nobili) vengono riscaldati mediante una scarica elettrica. Le molecole di gas si eccitano e subiscono transizioni elettroniche che assorbono ed emettono radiazioni mentre la corrente elettrica attraversa il gas a bassa pressione.

Sebbene i gas ionizzino, la reazione è reversibile e praticamente ritorna allo stato iniziale senza la formazione di prodotti. La luce al neon è esclusivamente di colore rosso, ma nella cultura popolare questo gas è designato in modo errato per tutte le luci prodotte con questo metodo, indipendentemente dal colore o dall'intensità.

Fosforescenza

Ornamento fosforescente. Fonte: Lưu Ly, da Wikimedia Commons A questo punto potrebbe sorgere un dibattito se la fosforescenza sia più correlata a un cambiamento fisico o chimico.

Qui, l'emissione di luce è più lenta dopo l'assorbimento di radiazioni ad alta energia, come l'ultravioletto. I colori sono il prodotto di questa emissione di luce provocata dalle transizioni elettroniche all'interno delle molecole che compongono l'ornamento (immagine in alto).

Da un lato, la luce interagisce chimicamente con la molecola, eccitando i suoi elettroni; e d'altra parte, una volta che la luce è emessa nell'oscurità, la molecola non mostra alcuna rottura dei suoi legami, che è prevista da tutte le interazioni fisiche.

Si parla poi di un cambiamento fisico-chimico reversibile, poiché se l'ornamento viene posto alla luce del sole, riassorbe la radiazione ultravioletta, che rilascerà poi al buio lentamente e con meno energia.

Riferimenti

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