Los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso

La materia puede cambiar de sólido a líquido o gas, o viceversa, simplemente cambiando su presión y / o temperatura, pero eso no es inmediatamente obvio para nosotros en un mundo donde la temperatura y la presión no cambian mucho. Conozcamos a continuación con detalle, los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso así plasma.

En la Tierra, las temperaturas varían ampliamente, así como las presiones de aire, lo que indica grandes cambios en el clima,y con ello que podamos encontrar varios estados de la materia en algunos de los elementos de la naturaleza, pero también nos damos cuenta como otras materias no sufren cambio alguno.

Los estados de la materia

La materia ocurre en cuatro estados: sólidos, líquidos, gases y plasma. A menudo, el estado de la materia de una sustancia puede cambiarse agregando o quitando energía térmica. Por ejemplo, la adición de calor puede derretir el hielo en agua líquida y convertir el agua en vapor.

La palabra «materia» se refiere a todo en el universo que tiene masa y ocupa espacio. Toda la materia está compuesta de átomos de elementos. A veces, los átomos se unen estrechamente, mientras que en otras ocasiones se dispersan ampliamente.

Los estados de la materia generalmente se describen sobre la base de cualidades que se pueden ver o sentir. La materia que se siente dura y mantiene una forma fija se llama sólida; La materia que se siente húmeda y mantiene su volumen pero no su forma se llama líquida. La materia que puede cambiar tanto la forma como el volumen se llama gaseosa.

Algunos textos introductorios de química nombran los sólidos, líquidos y gases como los tres estados de la materia, pero los textos de nivel superior reconocen el plasma como el cuarto estado de la materia. Al igual que un gas, el plasma puede cambiar su volumen y forma, pero a diferencia de un gas, también puede cambiar su carga eléctrica.

El mismo elemento, compuesto o solución puede comportarse de manera muy diferente dependiendo de su estado de la materia. Por ejemplo, el agua sólida (hielo) se siente dura y fría mientras que el agua líquida es húmeda y móvil. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el agua es un tipo de materia muy inusual: en lugar de encogerse cuando forma una estructura cristalina, en realidad se expande.

Estado sólido

Un sólido tiene una forma y un volumen definidos porque las moléculas que componen el sólido están juntas y se mueven lentamente. Los sólidos son a menudo cristalinos; Los ejemplos de sólidos cristalinos incluyen sal de mesa, azúcar, diamantes y muchos otros minerales. A veces se forman sólidos cuando se enfrían líquidos o gases; El hielo es un ejemplo de un líquido enfriado que se ha vuelto sólido. Otros ejemplos de sólidos incluyen madera, metal y roca a temperatura ambiente.

Estado líquido

Un líquido tiene un volumen definido pero toma la forma de su recipiente. Ejemplos de líquidos incluyen agua y aceite. Los gases pueden licuarse cuando se enfrían, como es el caso del vapor de agua. Esto ocurre cuando las moléculas en el gas se ralentizan y pierden energía. Los sólidos pueden licuarse cuando se calientan; La lava fundida es un ejemplo de roca sólida que se ha licuado como resultado del calor intenso.

Estado gaseoso

Un gas no tiene ni un volumen definido ni una forma definida. Algunos gases se pueden ver y sentir, mientras que otros son intangibles para los seres humanos. Ejemplos de gases son aire, oxígeno y helio. La atmósfera de la Tierra está compuesta de gases que incluyen nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono.

Estado plasma

El plasma no tiene un volumen definido ni una forma definida. El plasma a menudo se ve en los gases ionizados, pero es distinto de un gas porque posee propiedades únicas. Las cargas eléctricas libres (no unidas a átomos o iones) hacen que el plasma sea eléctricamente conductor. El plasma puede formarse calentando e ionizando un gas. Los ejemplos de plasma incluyen estrellas, rayos, luces fluorescentes y letreros de neón.

La teoría cinética de la materia

Otra forma de comprender los sólidos, líquidos y gases es pensando en la energía que contienen. Un globo lleno de gas tiene moléculas que se precipitan dentro de él, chocando repetidamente contra las paredes de goma y presionándolas hacia afuera. Los globos permanecen arriba porque la fuerza de las moléculas de gas que empujan contra la superficie interna del caucho ejerce una presión que es igual a la presión de las moléculas de aire que empujan el caucho desde el exterior.

Como hay moléculas dentro del globo que se mueven, también debemos tener energía cinética dentro del globo, porque las moléculas tienen masa y velocidad . Calienta un globo y le das más energía a las moléculas: absorben el calor que suministras y se mueven un poco más rápido (con más velocidad), por lo que chocan con más fuerza contra las paredes y ejercen más presión. Es por eso que calentar un globo lo infla. Del mismo modo, si enfrías un globo (poniéndolo en el refrigerador) robarás las moléculas dentro de parte de su energía. Eso significa que chocan con menos energía contra las paredes del globo y ejercen menos presión, por lo que el globo cae. Comprender cómo se comportan los sólidos, los líquidos y los gases en términos del calor que poseen sus moléculas en movimiento se conoce como la teoría cinética de la materia.

¿Por qué los sólidos, líquidos y gaseoso son tan diferentes?

Un trozo sólido de hierro es mucho más pesado que un vaso de agua del mismo tamaño, mientras que un globo que es muchas veces más grande parece no pesar nada en absoluto. Algunos sólidos, como el caucho, son muy elásticos: puedes tirar de una banda elástica dos o tres veces su longitud y volverá a su longitud original cuando la suelte. Otros sólidos (como el vidrio o la porcelana ) se rompen si se caen. Entonces, ¿qué hace que algunos sólidos sean diferentes de otros? ¿Qué hace que los sólidos funcionen de manera diferente a los líquidos y elementos gaseosos?

Describimos todas las formas en que una sustancia particular se comporta como sus propiedades . Los cambios que experimenta cuando lo empujamos o tiramos de él, le ponemos electricidad, lo calentamos o intentamos aplastarlo con un martillo se llaman propiedades físicas . La forma en que reacciona con otras sustancias se llama propiedades químicas. Podemos entender las propiedades físicas de un sólido, líquido o gas al observar lo que los átomos o las moléculas están haciendo dentro de él.

Por ejemplo, ¿qué hace que el caucho sea elástico? Las moléculas están formadas por largas cadenas de átomos y estas están unidas entre sí por enlaces más débiles llamados enlaces cruzados. Cuando estiras el caucho, puedes separar estos enlaces. Cuando lo sueltas, los enlaces son lo suficientemente fuertes como para volver a unir las cadenas.

Para despedirnos podemos mencionar otro ejemplo: ¿Por qué los sólidos son tan pesados? Porque hay tantos átomos agrupados en un espacio muy pequeño. Eso también explica por qué la mayoría de los sólidos son duros y no cambian fácilmente su forma. Dentro de un sólido, los átomos están muy juntos y es difícil hacer que se muevan unos a otros. Debido a que los átomos son tan reacios a moverse, un sólido tiene problemas para cambiar su forma. Resulta que podemos explicar todas las propiedades de los sólidos, líquidos y gases al observar lo que está sucediendo con los átomos o moléculas dentro de ellos. Se llama ciencia de la materia.

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