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Estados de la materia
La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de
modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.
La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que
constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO
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en estado gaseoso:
Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de
sus estructuras.
Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas
propiedades muy específicas son características de los líquidos.
Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de
volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.
Estado sólido
Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas
que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones
casi fijas.
En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de
posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.
Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una
regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.
Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas:
Estado líquido
Los líquidos, al igual que los sólidos, tienen volumen constante. En los líquidos las partículas están
unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta razón las partículas de
un líquido pueden trasladarse con libertad. El número de partículas por unidad de volumen es muy alto,
por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas.
Así se explica que los líquidos no tengan forma fija y adopten la forma del recipiente que los contiene.
También se explican propiedades como la
fluidez o la viscosidad.
En los líquidos el movimiento es desordenado, pero existen asociaciones de varias partículas que,
como si fueran una, se mueven al unísono. Al aumentar la temperatura aumenta la movilidad de las
partículas (su energía).
Estado gaseoso
Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen
tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos.
En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un gas el
número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño.
Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del
recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que
presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio
disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se reduce mucho el volumen en que se encuentra
confinado un gas éste pasará a estado líquido.
Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra
las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión:
Cambios de estado
Cuando un cuerpo, por acción del calor o del frío pasa de un estado a otro, decimos que ha cambiado
de estado. En el caso del agua: cuando hace calor, el hielo se derrite y si calentamos agua líquida
vemos que se evapora. El resto de las sustancias también puede cambiar de estado si se modifican las
condiciones en que se encuentran. Además de la temperatura, también la presión influye en el estado
en que se encuentran las sustancias.
Si se calienta un sólido, llega un momento en que se transforma en líquido. Este proceso recibe el
nombre de fusión. El punto de fusión es la temperatura que debe alcanzar una sustancia sólida para
fundirse. Cada sustancia posee un punto de fusión característico. Por ejemplo, el punto de fusión del
agua pura es 0 °C a la presión atmosférica normal.
Si calentamos un líquido, se transforma en gas. Este proceso recibe el nombre de vaporización.
Cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido, formándose burbujas de vapor en su
interior, se denomina ebullición. También la temperatura de ebullición es característica de cada
sustancia y se denomina punto de ebullición. El punto de ebullición del agua es 100 °C a la presión
atmosférica normal.
Simulación: (pulsa el botón para encender el mechero y observa los cambios)
En el estado sólido las partículas están ordenadas y se mueven oscilando alrededor de sus
posiciones. A medida que calentamos el agua, las partículas ganan energía y se mueven más deprisa,
pero conservan sus posiciones.
Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión (0ºC) la velocidad de las partículas es lo
suficientemente alta para que algunas de ellas puedan vencer las fuerzas de atracción del estado sólido
y abandonan las posiciones fijas que ocupan. La estructura cristalina se va desmoronando poco a poco.
Durante todo el proceso de fusión del hielo la temperatura se mantiene constante.
En el estado líquido las partículas están muy próximas, moviéndose con libertad y de forma
desordenada. A medida que calentamos el líquido, las partículas se mueven más rápido y la
temperatura aumenta. En la superficie del líquido se da el proceso de vaporización, algunas partículas
tienen la suficiente energía para escapar. Si la temperatura aumenta, el número de partículas que se
escapan es mayor, es decir, el líquido se evapora más rápidamente.
Cuando la temperatura del líquido alcanza el punto de ebullición, la velocidad con que se mueven
las partículas es tan alta que el proceso de vaporización, además de darse en la superficie, se produce
en cualquier punto del interior, formándose las típicas burbujas de vapor de agua, que suben a la
superficie. En este punto la energía comunicada por la llama se invierte en lanzar a las partículas al
estado gaseoso, y la temperatura del líquido no cambia (100ºC).
En el estado de vapor, las partículas de agua se mueven libremente, ocupando mucho más
espacio que en estado líquido. Si calentamos el vapor de agua, la energía la absorben las partículas y
ganan velocidad, por lo tanto la temperatura sube.
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