La teoria moderna della materia risale al lavoro di John Dalton all’inizio del xix secolo. L’atomo è considerato l’unità di base di qualsiasi elemento e gli atomi possono combinarsi chimicamente per formare molecole, la molecola è la più piccola unità di qualsiasi sostanza che possiede le proprietà di quella sostanza. Un elemento nella teoria moderna è qualsiasi sostanza i cui atomi sono tutti uguali (cioè hanno lo stesso numero atomico), mentre un composto è composto da diversi tipi di atomi insieme in molecole.

La differenza tra una miscela e un composto aiuta a illustrare la differenza tra un cambiamento fisico e un cambiamento chimico. Atomi diversi possono anche essere presenti insieme in una miscela, ma in una miscela non sono legati chimicamente come sono in un composto. In un cambiamento fisico, come un cambiamento di stato (ad esempio, da solido a liquido), la sostanza nel suo complesso cambia, ma la sua struttura sottostante rimane la stessa; l’acqua è ancora composta da molecole contenenti due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno sia sotto forma di ghiaccio, acqua liquida o vapore. In un cambiamento chimico, tuttavia, la sostanza partecipa ad una reazione chimica, con un conseguente riordino dei suoi atomi. Di conseguenza, diventa una sostanza diversa con un diverso insieme di proprietà.

Molte delle proprietà fisiche e gran parte del comportamento della materia possono essere comprese senza ipotesi dettagliate sulla struttura di atomi e molecole. Ad esempio, la teoria cinetico-molecolare dei gas fornisce una buona spiegazione della natura della temperatura e della base delle varie leggi dei gas e fornisce anche informazioni sui diversi stati della materia. Le sostanze in diversi stati variano nella forza delle forze tra le loro molecole, con le forze intermolecolari più forti nei solidi e più deboli nei gas. La forza che tiene insieme come molecole è chiamata coesione, mentre quella tra molecole diverse è chiamata adesione (vedi adesione e coesione). Tra i fenomeni derivanti dalle forze intermolecolari ci sono la tensione superficiale e la capillarità. Un numero ancora maggiore di aspetti della materia può essere compreso quando si tiene conto della natura e della struttura dell’atomo. La teoria quantistica ha fornito la chiave per comprendere l’atomo, e la maggior parte dei problemi di base relativi all’atomo sono stati risolti.

La teoria atomica della materia non risponde alla domanda sulla natura di base della materia. Ora è noto che la materia e l’energia sono intimamente correlate. Secondo la legge dell’equivalenza massa-energia, sviluppata da Albert Einstein come parte della sua teoria della relatività, una quantità di materia di massa m possiede un’energia intrinseca della massa a riposo E data da E = mc2, dove c è la velocità della luce. Questa equivalenza è drammaticamente dimostrata nei fenomeni di fissione nucleare e fusione (vedi energia nucleare; nucleo), in cui una piccola quantità di materia viene convertita in una quantità piuttosto grande di energia. La reazione inversa, la conversione dell’energia in materia, è stata osservata frequentemente nella creazione di molte nuove particelle elementari. Lo studio delle particelle elementari non ha risolto la questione della natura della materia, ma solo spostato su una scala più piccola.

• Introduzione
• Le Proprietà della Materia
• Gli Stati della Materia
• Prime Teorie della Materia
• la Teoria Moderna della Materia
• Bibliografia