Gli stati dell’acqua (solido, liquido, gassoso) e i passaggi di stato

Come avviene per altri elementi presenti in natura, anche l’acqua è costituita da materia e questo fa sì che, in determinate circostanze, sia soggetta a cambiamenti di stato. L'acqua si può trovare in natura in tre diversi stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. I passaggi di stato nell’acqua dipendono da come le molecole sono legate tra di loro. Nei vari stati le molecole dell’acqua si dispongono quindi in modo diverso, determinando così caratteristiche differenti.

L’acqua allo stato liquido ha volume proprio, ma assume la forma del recipiente che lo contiene. In questo stato le sue molecole sono unite da un legame debole, si possono muovere scorrendo le une sulle altre e per questo motivo la sostanza non prende una forma definita. L’acqua allo stato liquido si trova sotto forma di pioggia e rugiada e va a formare fiumi, mari e oceani che ricoprono circa il 70% della superficie terrestre. Nello stato liquido le particelle possono spostarsi, ma entro certi limiti: se una particella si sposta il suo posto viene subito preso da un'altra.

L'acqua allo stato gassoso si trova nell'atmosfera sotto forma di nebbia, vapore acqueo, nuvole. Le molecole in questo non sono legate tra loro, occupando così tutto lo spazio che hanno a disposizione. Nello stato gassoso le particelle possono muoversi liberamente in ogni direzione perché non ci sono legami chimici tra loro.

L'acqua allo stato solido si trova sotto forma di ghiaccio, neve, grandine, brina. In questo stato le molecole di acqua sono unite da un legame molto forte, quindi non possono muoversi o spostarsi e quindi non possono cambiare forma. Nello stato solido le particelle sono molto vicine le une alle altre e sono disposte secondo un perfetto ordine geometrico.

A determinare i passaggi dell’acqua da uno stato all’altro sono le condizioni ambientali e, più in generale, le variazioni di temperatura. Ciò avviene quotidianamente davanti i nostri occhi durante le diverse fasi del ciclo dell’acqua, che ne determina l’importanza per la vita sul nostro pianeta.

Il cambiamento dello stato dell’acqua può avvenire durante i seguenti processi:

• Fusione: il passaggio dallo stato solido a quello liquido. Si tratta di un processo endotermico, ossia è un fenomeno che avviene per acquisizione di calore, oppure per somministrazione di calore e/o diminuzione della pressione. La temperatura di fusione del ghiaccio è 0° C;
• Evaporazione: il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso; nel ciclo dell’acqua avviene quando l’acqua dei mari, laghi e fiumi riscaldata dal sole evapora salendo verso il cielo. L'evaporazione avviene nell'intervallo di temperatura da 0 °C a 100 °C, escluso 100 °C.
• Congelamento: il passaggio dallo stato liquido a quello solido. L'acqua congela a 0 °C se si trova a pressione atmosferica, ma per pressioni maggiori il congelamento avviene a temperature più basse;
• Condensazione: il passaggio dallo stato gassoso a quello liquido; nel ciclo dell’acqua si realizza quando l’acqua che si trova in cielo si raffredda a causa delle temperature più basse e si trasforma in goccioline. Alla temperatura di 9,3 °C, l’aria si raffredda permettendo al vapore acqueo di iniziare a condensare, raggiungendo il cosiddetto “punto di rugiada”;
• Sublimazione: il passaggio dallo stato solido a quello gassoso, senza passare dallo stato liquido. Esso può avvenire quando la temperatura supera gli 0 °C per effetto del calore;

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