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ESTENSIONE ON LINE

Altri stati di aggregazione della materiaIl plasma

La materia è composta da atomi che si unisco-no tra loro per formare le molecole e le macro-molecole. Gli atomi e le molecole che compon-gono un qualsiasi corpo possono, attraverso un reticolo spaziale, esistere allo stato solido. In questo stato le particelle sono imbrigliate e non possono effettuare grandi movimenti se non vi-brare. L’intensità di tali vibrazioni, che dipende dalla temperatura del corpo stesso, non aumen-ta all’infinito, perché quando supera un certo limite (che dipende dalle caratteristiche fisiche dei corpi) le energie reticolari cedono e il solido fonde divenendo liquido. Se al corpo divenuto liquido si fornisce ancora energia, come sap-piamo, diviene un aeriforme.Lo stato di aeriforme non è tuttavia lo stato fina-le perché riscaldando ulteriormente la materia si arriverà ud un punto nel quale le molecole si

decompongono divenendo elementi atomici. Aumentando ancora la temperatura gli atomi neutri subiscono una ionizzazione e gli elettroni si allontanano dai nuclei. Viene prodotto così il quarto stato di aggregazione della materia che viene detto plasma.Il termine «plasma» è stato associato a questo stato della materia dal fisico e chimi-co americano Irwing Langmuir (1881-1957), premio Nobel per la Chimica nel 1932 e pioniere di questo tipo di studio. La ionizzazione ottenuta per mezzo del calore si chiama ionizzazione termica: il calore fa aumentare l’energia cinetica degli elettroni degli atomi fino ad un livello nel quale si ha l’allontanamento dai nuclei. La tempera-tura alla quale si verifica la ionizzazione e il plasma dipende dal tipo di sostanza: per il cesio, un metallo alcalino con bessa energia di ionizzazione, bastano 300 °C ad una atmosfera di pressione. L’elio ha un’elevata energia di ionizzazione e quindi occorre più energia per ottenere il plasma: la temperatura deve raggiungere i 20.000°C (ricor-diamo che l’energia di ionizzazione o potenziale di ionizzazione è la minima energia che bisogna fornire ad un atomo per strappare un elettrone).Affinché una sostanza si ionizzi occorre che l’energia cinetica relativa delle particelle che si urtano sia superiore all’energia di legame dell’elettrone più labile nell’ atomo o nella molecola; ovviamente ad atomi di sostanze diverse corrispondono valori diffe-renti di queste energie di legame.Si possono ottenere plasmi non solo con l’energia termica, ma anche utilizzando ener-gie di tipo elettromagnetico come i L.A.S.E.R. o le scariche elettriche. L’utilizzo di radiazioni elettromagnetiche nella produzione dei plasmi viene detta fotoionizzazio-ne. In questo processo gli atomi assorbono quanti di energia elettromagnetica con un aumento considerevole della loro energia cinetica. La fotoionizzazione si verifica ne-gli strati alti dell’atmosfera dove le particelle gassose rarefatte vengono colpite da ra-diazioni ultraviolette provocando la ionizzazione. I plasmi si possono ottenere anche attraverso scariche elettriche ad altissimo voltaggio e i plasmi così prodotti possono essere ingabbiati, controllati ed alimentati da potenti campi magnetici. I plasmi sono conduttori di energia elettrica.

Figura 1 Il Sole: una plasma gigantesco