15-ott-2017

La danza delle molecole

Giochiamo con gli stati: solido, liquido e gassoso!

Come e perché cambia lo stato di un materiale? Le molecole di cui sono composti i corpi si possono spostare? In casa ci sono tutti gli strumenti necessari per ricreare semplici esperimenti che, come un gioco, fanno comprendere semplicemente i passaggi tra solidi, liquido e gassoso.

Tutti i corpi che ci circondano sono composti da atomi e questi, a loro volta, compongono le molecole. Che cosa rende differenti le sostanze liquide da quelle solide e da quelle gassose?

Per spiegare il differente stato della materia, in ogni casa abbiamo a disposizione un laboratorio perfetto: la cucina. In questo ambiente, totalmente sicuro sotto la supervisione di un adulto, i bambini possono osservare in maniera pratica che cos’è la forza di coesione, quella forza che tiene legate le molecole, facendole vibrare in maniera invisibile nei solidi, allentandosi nei liquidi e diventando ancora più debole nei gas.

Basta un fornello per verificare come, per effetto del calore, le sostanze si modificano. L’esperimento elementare è proprio quello di prendere qualche cubetto di ghiaccio, metterlo in un pentolino e scaldarlo osservando come diventa acqua e poi scompare sotto forma di vapore.

Per osservare come i liquidi si dilatano con il calore, prendete tre bottigliette di vetro e riempitele in maniera identica di acqua, olio e alcol. Infilate nelle bottigliette tre tubicini di vetro e fissateli al centro dell’apertura facendo un tappo di plastilina e controllando che siano tutte alla stessa altezza. A questo punto, immergete le bottigliette in una pirofila di pirex piena d’acqua e mettetela sul fuoco. Cosa succederà? Quando l’acqua si scalderà, il livello del liquido nei tubicini si alzerà, perché il calore li farà dilatare ma in maniera diversa a seconda della loro densità.

Con un congelatore, invece, si può verificare come l’acqua che si ghiaccia occupi più spazio: se dimenticate una bottiglia piena nel freezer esploderà e, se fate dei ghiaccioli, dovrete stare attenti a non riempire fino all’orlo gli stampini. Questo accade perché le molecole d’acqua, sotto i 4°C, si dispongono con una struttura a esagono, molto ingombrante, ma si tratta di un’eccezione: i corpi quando vengono raffreddati si contraggono. Ad esempio, l’aria si restringe. Dimostratelo semplicemente così: riempite una bottiglia di vetro con acqua bollente, dopo qualche minuto svuotatela e tappatela con un palloncino; a questo punto, aprite il rubinetto dell’acqua fredda, mettete sotto la bottiglia e aspettate. Cosa succede? Mentre l’aria calda rimasta intrappolata nella bottiglia si raffredda, si contrae e il palloncino viene risucchiato all’interno.