Gli stati di aggregazione della materia, così come viene insegnato a scuola, sono tre: liquido, solido e gassoso. Ne abbiamo l’esempio comune dell’acqua che sulla Terra si trova allo stato liquido (mari, fiumi, laghi), allo stato solido (ghiaccio, neve) e allo stato aeriforme (nuvole, vapore acqueo). E ciò dipende dalla condizioni fisiche in cui essa si trova. Le variabili che influiscono e determinano lo stato di aggregazione di un corpo, infatti, sono la pressione, il volume, la quantità di sostanza (o numero di moli), la temperatura e una costante universale (che vale per tutti i gas). Queste variabili, nel caso di un gas, sono collegate tra esse da un’equazione generale, nota come legge dei gas perfetti o ideali, che viene modificata dalla legge di van der Waals nel caso in cui il comportamento del gas sia reale, cioè se il gas si trova ad una pressione alta e ad temperatura prossima al suo punto (o temperatura) di liquefazione (ma questa è un’altra storia). Il GNL o Gas Naturale Liquefatto, di cui si parla spesso a proposito della guerra in Ucraina, si ottiene dalla liquefazione del gas naturale costituito da una miscela di gas (metano CH4 e altri alcani come etano C2H6, propano C3H8 e butano C4H10 e il gas azoto N2). La composizione di tale miscela è variabile, in quanto dipende dal giacimento di estrazione, con la prevalenza dell’idrocarburo più semplice, il gas metano CH4, la cui reazione di combustione è la seguente
CH4 (g) + 2O2 (g) à CO2 (g) + 2H2O (l) + 890,4 kJ/mol (a t = 25 °C e P = 1 atm)
cioè la combustione di una mole pari a 16 g di metano produce una quantità di energia pari a circa 890,4 kJ (KiloJoule), che servirebbero, come esempio per avere un ordine di grandezza, a fare bollire circa 400 ml di acqua.
La miscela di GNL, che ha un volume specifico di circa seicento volte inferiore a quello che avrebbe alla temperatura di 25°C e alla pressione atmosferica, bolle alla temperatura di circa – 161°C quando è portato pressione atmosferica. Ovviamente, in mancanza di un gasdotto, il GNL deve essere trasportato da apposite navi già liquefatto per diminuirne il volume e per sicurezza, e dalle quali, giunto a destinazione, viene scaricato nei rigassificatori, appositi impianti industriali a terra o sulle navi FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), dove viene riportato allo stato gassoso.
Il metano è un gas scoperto dal chimico Alessandro Volta (1745 – 1827) nel 1776 la cui composizione chimica venne determinata dal chimico inglese William Henry (1775 – 1836) nel 1805. In genere, esso è il prodotto di reazioni biochimiche anaerobiche (cioè in assenza di aria) di materiale organico di origine animale e vegetale. Quello proveniente dalla Russia è rimasto intrappolato in grandi quantità sotto forma di clatrato idrato (il clatrato idrato è un solido, in cui le molecole di un gas a basso peso molecolare, come quelle del metano CH4, sono incluse in gabbie solide costituite da molecole di acqua legate tra di esse da legami a idrogeno) nel permafrost (o perma-gelo, in italiano, il terreno permanentemente ghiacciato delle zone artiche) e nei ghiacciai della zona artica della terra.
Francesco Giuliano
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