Quali sono gli stati della materia?

Gli stati della materia sono le diverse forme fisiche che la materia può raggiungere a seconda della sua configurazione molecolare. I tre stati classici - solido, liquido e gassoso - sono facilmente osservabili sulla Terra e possono passare dall'uno all'altro. Tra gli stati della materia non classici, il plasma è il più abbondante, rappresentando una grande percentuale della materia barionica nell'universo conosciuto. Altri stati non classici possono avere forti somiglianze con quelli classici, richiedere condizioni ambientali specifiche o esistere principalmente in teoria. Il condensato di Bose-Einstein, uno dei primi stati teorici confermati, è ampiamente accettato come il quinto stato primario della materia, a seguito dei tre classici e del plasma.

Lo stato della materia di un oggetto dipende in gran parte dalla forza e dal carattere delle sue forze inter-molecolari. Nei solidi, ad esempio, le forze sono abbastanza forti da unire le particelle strettamente insieme, permettendo alle vibrazioni come unica forma di movimento. Di conseguenza, i solidi sono in grado di ottenere forme e volumi definiti. I liquidi, d'altra parte, hanno forze inter-molecolari più deboli che uniscono le particelle. I liquidi non hanno una forma definita; seguono la forma dei loro contenitori e riempiono tutto lo spazio consentito dai loro volumi. Le forze inter-molecolari dei gas sono persino più deboli dei liquidi, risultando in una forma che tende ad espandersi in tutto il contenitore, indipendentemente dal volume dei gas.

I tre stati classici della materia possono passare dall'uno all'altro con il calore e la pressione. Il processo attraverso il quale i solidi diventano liquidi è noto come fusione, mentre il contrario è noto come congelamento o solidificazione. Questo è spesso illustrato con l'acqua: allo stato liquido, l'acqua può essere congelata in ghiaccio, un solido, che può successivamente essere sciolto in acqua liquida. Con sufficiente calore e pressione, i liquidi possono diventare gas attraverso un processo noto come vaporizzazione; il cui contrario è noto come condensazione. I solidi possono passare direttamente ai gas tramite sublimazione, mentre i gas possono diventare solidi attraverso la deposizione.

Sebbene gli stati classici della materia siano comunemente osservati sulla Terra, il plasma costituisce la maggior parte della materia nelle stelle. Il plasma è un gas ionizzato che, a differenza dello stato classico, genera correnti elettromagnetiche. I condensati di Bose-Einstein, che prendono il nome da Satyendra Nath Bose e Albert Einstein, sono gas raffreddati fino a un punto in cui le particelle smettono di agire in modo indipendente, determinando un singolare stato quantico senza attrito. Al di fuori di questi cinque principali stati della materia, gli scienziati teorizzano su numerosi altri, come la materia strana e oscura. Bicchieri e cristalli liquidi, tra gli altri, sono considerati abbastanza diversi dai cinque per essere classificati come stati di materia non classici di loro interesse.