MATERIA: ORIGINE, PROPRIETÀ, STATI ED ESEMPI - SCIENZA - 2026

La materia è quella che ha massa, occupa un posto nello spazio ed è in grado di interagire gravitazionalmente. L'intero universo è costituito da materia, che ha origine subito dopo il Big Bang.

La materia è presente in quattro stati: solido, liquido, gas e plasma. Quest'ultimo ha molte somiglianze con il gas ma, avendo caratteristiche uniche, ne fanno la quarta forma di aggregazione.

La materia è composta da atomi. Gli atomi sono costituiti da neutroni, protoni ed elettroni

Le proprietà della materia si dividono in due categorie: generali e caratteristiche. I generali permettono di distinguere la materia da ciò che non lo è. Ad esempio, la massa è una caratteristica della materia, così come la carica elettrica, il volume e la temperatura. Queste proprietà sono comuni a qualsiasi sostanza.

A loro volta, le caratteristiche sono le proprietà particolari per le quali un tipo di materia si distingue da un altro. Questa categoria include densità, colore, durezza, viscosità, conduttività, punto di fusione, modulo di compressibilità e molti altri.

Di cosa è fatta la materia?

Gli atomi sono i mattoni della materia. A loro volta, gli atomi sono costituiti da protoni, elettroni e neutroni.

Carica elettrica

La carica elettrica è una caratteristica intrinseca delle particelle che compongono la materia. I protoni hanno una carica positiva e gli elettroni si caricano negativamente, i neutroni privi di carica elettrica.

Nell'atomo, protoni ed elettroni si trovano in quantità uguali, quindi l'atomo - e la materia in generale - è solitamente in uno stato neutro.

Illustrazione che rappresenta un atomo. Protoni e neutroni sono nello stesso numero nel nucleo. Gli elettroni si trovano a diversi livelli orbitali attorno al nucleo

Origine della materia

L'origine della materia è nei momenti iniziali della formazione dell'universo, una fase in cui hanno iniziato a formarsi elementi leggeri come l'elio, il litio e il deuterio (un isotopo dell'idrogeno).

NASA / WMAP Science Team / Art di Dana Berry

Questa fase è nota come nucleosintesi del Big Bang, il processo di generazione di nuclei atomici dai loro costituenti: protoni e neutroni. Pochi istanti dopo il Big Bang, l'universo si è raffreddato e protoni e neutroni si sono uniti per formare nuclei atomici.

Formazione stellare e origine degli elementi

Successivamente, quando si formarono le stelle, i loro nuclei sintetizzarono gli elementi più pesanti attraverso processi di fusione nucleare. È così che ha avuto origine la materia ordinaria, da cui si formano tutti gli oggetti conosciuti nell'universo, inclusi gli esseri viventi.

Tuttavia, gli scienziati oggi credono che l'universo non sia costituito interamente da materia ordinaria. La densità esistente di questa materia non spiega molte delle osservazioni cosmologiche, come l'espansione dell'universo e la velocità delle stelle nelle galassie.

Le stelle si muovono più velocemente di quanto previsto dalla densità della materia ordinaria, motivo per cui viene postulata l'esistenza di una materia non visibile responsabile. Si tratta di materia oscura.

Viene anche postulata l'esistenza di una terza classe di materia, associata a ciò che è noto come energia oscura. Ricorda che materia ed energia sono equivalenti, secondo quanto ha sottolineato Einstein.

Ciò che descriveremo in seguito si riferisce esclusivamente alla materia ordinaria di cui siamo fatti, che ha massa e altre caratteristiche generali e molte molto specifiche, a seconda del tipo di materia.

Proprietà della materia

- Proprietà generali

Le proprietà generali della materia sono comuni a tutte. Ad esempio, un pezzo di legno e un pezzo di metallo hanno massa, occupano un volume e si trovano a una certa temperatura.

Massa, peso e inerzia

Massa e peso sono termini spesso confusi. Tuttavia, c'è una differenza fondamentale tra loro: la massa di un corpo è la stessa - a meno che non subisca una perdita - ma il peso di quello stesso oggetto può cambiare. Sappiamo che il peso sulla Terra e sulla Luna non è lo stesso, poiché la gravità della Terra è maggiore.

Pertanto, la massa è una quantità scalare, mentre il peso è vettore. Ciò significa che il peso di un oggetto ha grandezza, direzione e senso, perché è la forza con cui la Terra - o la Luna o un altro oggetto astronomico - trascina l'oggetto verso il suo centro. Qui la direzione e il senso sono "verso il centro", mentre la grandezza corrisponde alla parte numerica.

Per esprimere la massa sono sufficienti un numero e un'unità. Ad esempio, parlano di un chilo di mais o di una tonnellata di acciaio. Nel Sistema internazionale di unità (SI) l'unità di massa è il chilogrammo.

Un'altra cosa che sappiamo per certo, dall'esperienza quotidiana, è che è più difficile spostare oggetti molto voluminosi rispetto a quelli più leggeri. Questi ultimi trovano più facile cambiare i movimenti. È una proprietà della materia chiamata inerzia, che viene misurata attraverso la massa.

Volume

La materia occupa una certa quantità di spazio, che non è occupata da qualche altra materia. Questo è quindi impenetrabile, il che significa che offre resistenza ad altra materia che occupa lo stesso posto.

Ad esempio, quando si immerge una spugna, il liquido si trova nei pori della spugna, senza occupare lo stesso posto di esso. Lo stesso vale per le rocce porose e fratturate che contengono olio.

Temperatura

Gli atomi sono organizzati in molecole per dare struttura alla materia, ma una volta raggiunti, queste particelle non sono in equilibrio statico. Al contrario, hanno un caratteristico movimento vibratorio, che dipende tra l'altro dalla loro disposizione.

Questo movimento è associato all'energia interna della materia, che viene misurata attraverso la temperatura.

- Proprietà caratteristiche

Sono numerosi e il loro studio contribuisce a caratterizzare le diverse interazioni che la materia è in grado di instaurare. Uno dei più importanti è la densità: un chilo di ferro e un altro di legno pesano lo stesso, ma il chilo di ferro occupa meno volume del chilo di legno.

La densità è il rapporto tra massa e volume che occupa. Ogni materiale ha una densità che gli è caratteristica, sebbene non sia invariabile, poiché temperatura e pressione possono esercitare importanti modifiche.

Un'altra proprietà molto particolare è l'elasticità. Non tutti i materiali hanno lo stesso comportamento quando stirati o compressi. Alcuni sono molto resistenti, altri sono facilmente deformabili.

In questo modo abbiamo numerose proprietà della materia che caratterizzano il suo comportamento in innumerevoli situazioni.

Stati del materiale

Acqua allo stato liquido, solido e gassoso.

La materia ci appare in stati di aggregazione, a seconda della forza coesiva tra le particelle che la compongono. In questo modo, ci sono quattro stati che si verificano naturalmente:

-Solido

-Liquids

-Gas

-Plasma

Solido

La materia allo stato solido ha una forma molto ben definita, poiché le particelle costituenti sono altamente coesive. Ha anche una buona risposta elastica, poiché quando si deforma, la materia allo stato solido tende a tornare allo stato originale.

liquidi

I liquidi prendono la forma del contenitore che li contiene, ma anche così hanno un volume ben definito, poiché i legami molecolari, sebbene più flessibili che nei solidi, forniscono comunque una coesione sufficiente.

gas

La materia allo stato gassoso è caratterizzata perché le sue particelle costituenti non sono strettamente legate. Hanno infatti una grande mobilità, per questo i gas mancano di forma e si espandono fino a riempire il volume del contenitore che li contiene.

I tre stati della materia più noti. Josell7

Plasma

Il plasma è materia allo stato gassoso e anche ionizzata. È stato detto in precedenza che, in generale, la materia è in uno stato neutro, ma nel caso del plasma, uno o più elettroni si sono separati dall'atomo e lo hanno lasciato con una carica netta.

Sebbene il plasma sia il meno familiare degli stati della materia, la verità è che abbonda nell'universo. Ad esempio, il plasma esiste nell'atmosfera esterna della Terra, così come nel Sole e in altre stelle.

In laboratorio è possibile creare plasma riscaldando un gas fino a che gli elettroni si separano dagli atomi, oppure bombardando il gas con radiazioni ad alta energia.

Esempi di materia

Oggetti comuni

Ogni oggetto comune è fatto di materia, come:

• Libro
• Una sedia
• Un tavolo
• Legname
• Bicchiere.

Materia elementare

Nella materia elementare troviamo gli elementi che compongono la tavola periodica degli elementi, che sono la parte più elementare della materia. Tutti gli oggetti che compongono la materia possono essere scomposti in questi piccoli elementi.

• Alluminio
• Bario
• argo
• Boro
• Calcio
• Gallio
• Indiano.

Materiale organico

È la materia creata dagli organismi viventi e basata sulla chimica del carbonio, un elemento leggero che può facilmente formare legami covalenti. I composti organici sono lunghe catene di molecole dotate di grande versatilità e la vita le utilizza per svolgere le sue funzioni.

Antimateria

È un tipo di materia in cui gli elettroni sono caricati positivamente (positroni) e i protoni (antiprotoni) sono caricati negativamente. I neutroni, sebbene neutrali in carica, hanno anche la loro antiparticella chiamata anti-neutrone, fatta di antiquark.

Le particelle di antimateria hanno la stessa massa delle particelle di materia e si trovano in natura. I positroni sono stati rilevati nei raggi cosmici, la radiazione che proviene dallo spazio, dal 1932. E antiparticelle di ogni tipo sono state prodotte nei laboratori , attraverso l'uso di acceleratori nucleari.

È stato persino creato un antiatomo artificiale, composto da un positrone in orbita attorno a un antiprotone. Non durò a lungo, poiché l'antimateria si annichilisce in presenza di materia, producendo energia.

Materia oscura

La materia di cui è composta la Terra si trova anche nel resto dell'universo. I nuclei delle stelle agiscono come giganteschi reattori a fissione in cui vengono continuamente creati atomi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio.

Tuttavia, come abbiamo detto prima, il comportamento dell'universo suggerisce una densità molto più alta di quella osservata. La spiegazione potrebbe risiedere in un tipo di materia che non può essere visto, ma che produce effetti che possono essere osservati e che si traducono in forze gravitazionali più intense di quanto produce la densità della materia osservabile.

Si ritiene che la materia oscura e l'energia costituiscano il 90% dell'universo (la prima contribuisce al 25% del totale). Pertanto, solo il 10% di materia ordinaria e il resto sarebbe energia oscura, che sarebbe distribuita in modo omogeneo in tutto l'universo.

Riferimenti

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