Proprietà generali dei solidi

Nello stato solido le forze attrattive tra le particelle (atomi, ioni o molecole) sono molto intense, consistendo in legami chimici veri e propri (solidi ionici, covalenti e metallici) o in legami intermolecolari (di van der Waals) molto forti (solidi molecolari). Queste forze attrattive impediscono alle particelle di spostarsi reciprocamente e consentono a esse solo piccole oscillazioni (moti vibrazionali): in altre parole, l'energia cinetica delle particelle nello stato solido è di modesta entità.

I solidi, pertanto, hanno forma e volume propri e sono incomprimibili. Inoltre, si presentano in genere come cristalli, cioè come corpi a struttura geometrica, che riflette la distribuzione spaziale ordinata delle particelle costituenti. I solidi che non possiedono struttura cristallina sono detti amorfi. Nella tabella 10.1 le sostanze cristalline sono classificate in base alle forze che tengono uniti i loro costituenti chimici. La maggior parte delle sostanze esistenti in natura si trova, a temperatura ordinaria, allo stato solido cristallino.

Se si somministra calore a un solido l'energia cinetica delle particelle aumenta finché, a una temperatura fissa (per i solidi cristallini), detta punto di fusione, acquista un valore sufficiente ad allentare le forze attrattive tra le particelle e a trasformare il solido in liquido. La quantità di calore che serve a trasformare una massa unitaria di solido in liquido a temperatura costante si definisce calore latente di fusione. Essa è la stessa di quella che il sistema libera (calore di cristallizzazione) nella trasformazione opposta (solidificazione) di una massa unitaria di liquido in solido. Alcune sostanze, dotate di elevata tensione di vapore, passano a temperatura ambiente dallo stato solido direttamente a quello di vapore, senza fondere (sublimazione), per esempio, la naftalina, lo iodio, il diossido di carbonio, CO₂, di cui è noto l'uso come ghiaccio secco (la sua tensione di vapore è uguale a 1 atm alla temperatura di −78,5 °C, per cui, esposto all'aria, il CO₂ si trasforma in vapore mantenendo questa temperatura costante).