1.2.1 Estados de la Materia y sus Transiciones (1)

1.2.1 Estados de la Materia y sus Transiciones

El universo se compone de materia y energía. Todos los días estamos en contacto con un sin número de tipos de materia. El aire, los alimentos, el agua, las rocas, el suelo o el vidrio son todos diferentes tipos de materia. La materia es cualquier cosa que ocupa un espacio y tiene masa; es el componente principal de los cuerpos, susceptible de toda clase de formas y de sufrir cambios, que se caracteriza por un conjunto de propiedades físicas o químicas. Dadas sus múltiples formas, es difícil creer que en un nivel microscópico toda la materia está compuesta de discretas y diminutas partículas fundamentales, llamadas átomos.

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1.2.1 Estados de la Materia y sus Transiciones

Una sustancia o substancia química es una clase particular de materia homogénea cuya composición es fija y químicamente definida, por lo que los átomos que la forman solo pueden aparecer en proporciones fijas. Se compone por las siguientes entidades: moléculas, unidades formulares y átomos. Existen tres estados fundamentales de la materia: estado líquido, estado sólido y gaseoso. Además, existe el estado plasmático, que es una forma en la que se encuentra la materia en el espacio.

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Estados Fundamentales de la materia:

Estado Sólido:

La materia en estado sólido tiene como característica principal que tienen una forma definida, por lo que se resiste al cambio de forma, es decir que no se ajusta al recipiente donde lo coloquen. Además, los sólidos tienen una alta densidad porque en los sólidos las moléculas están muy juntas, es decir que las moléculas de los sólidos no pueden moverse mucho, ya que las fuerzas de atracción son mayores que las fuerzas de repulsión de sus partículas. Ejemplos de sólidos podemos en nuestro planeta son cristales, sales, diamantes, piedras, hielo, y madera.

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Características de los sólidos:

• Tienen forma y volumen constante
• No se pueden comprimir solo con apretarlos
• Aumentan su volumen al calentarse (dilatación)
• Disminuyen su volumen al enfriarse (contracción)
• Pueden tener características de dureza o de fragilidad
• Pueden cambiar de estado a líquido o a gaseoso debido a cambios de presión y de temperatura

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Estados Fundamentales de la materia:

Estado Líquido:

La materia en estado líquido se caracteriza por tener volumen y una forma indefinida, pues sus moléculas fluyen unas alrededor de otras al estar mucho más desajustas que en los sólidos. En los líquidos existe cierto equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión de sus partículas por lo que están más alejadas que en los sólidos, pero más próximas que en los gases. El ejemplo más cotidiano que tenemos de la materia en estado líquido es el agua, también lo son la leche, el jugo de naranja, la lluvia, el aceite de oliva, etc.

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Características de los líquidos

• Los líquidos toman la forma del envase que los contiene, es decir que no tienen forma definida pero sí tienen volumen
• Los líquidos tienen tensión superficial que se da por las fuerzas de atracción en todas las direcciones que tienen sus partículas
• La viscosidad es otra característica de los líquidos. La viscosidad en los líquidos es la velocidad con la que éste o fluye
• Los líquidos tienen la propiedad de la capilaridad que ocurre cuando las moléculas del líquido suben por tubos capilares (de pequeño diámetro), pues es más fuerte la interacción con las moléculas del tubo (adhesión) que entre ellas (cohesión)
• Los líquidos tienen punto de ebullición, que es la temperatura máxima a la que hierven y pasan al estado gaseoso

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Estados Fundamentales de la materia:

Estado Gaseoso:

Los gases no poseen volumen ni forma propia, las partículas que los forman están en constante movimiento y llenan el volumen del recipiente que las contiene. Es posible reducir el volumen de un gas (los gases pueden comprimirse) esto debido a que sus partículas están bastante separadas entre sí. Este proceso se realiza ejerciendo presión sobre las partículas que forman el gas lo que disminuirá el espacio entre ellas. De esta manera se disminuye el espacio disponible en el que desplazan las partículas. En consecuencia, el volumen disminuye, pero la cantidad de gas no se ve alterada, puesto que el número de partículas contenidas en el recipiente no varía.

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Características del estado gaseoso

• La interacción entre las partículas es poca porque se encuentran bastante separada entre sí.
• Los líquidos y los sólidos poseen más partículas que los gases.
• Las partículas se mueven de manera constante y de forma desordenada.
• Los gases no poseen forma ni volumen.
• En su mayoría los gases no se pueden tocar, no tienen color ni sabor.
• Los gases se hacen más flexibles al ser comprimidos lo que permite que se adapten al recipiente que los va a contener.
• Los gases pueden ocupar todo el volumen del que disponen.

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Estados Fundamentales de la materia:

Plasma:

Es el cuarto estado de la materia, y de acuerdo con las investigaciones científicas el más abundante en el universo, puesto que ocupa aproximadamente el 99% del mismo. Las estrellas, nuestro Sol y el polvo interestelar están formados por plasma. El plasma se describe como una especie de gas ionizado, en el cual las partículas subatómicas se mueven casi con entera libertad. Lo podemos imaginar como un fluido tremendamente lleno de energía, que puede generar cantidades inimaginables de ella. Las colisiones frecuentes redundan en la creación de elementos a partir de sus partículas básicas. A diferencia de los gases fríos, como el aire a temperatura ambiente, el plasma es un excelente conductor de la electricidad y también es fuertemente influido por los campos magnéticos. De hecho, como el plasma no puede ser contenido en ningún recipiente sólido, los científicos están experimentando con campos magnéticos muy poderosos para poder confinarlo. Ellos afirman que existe un plasma frío y un plasma caliente. El plasma frío se presenta a temperaturas del rango de los 10 000 K, mientras que el plasma caliente requiere de millones de grados de temperatura. En nuestro planeta podemos observar algunas manifestaciones del plasma en el relámpago, en algunas secciones de la llama y en los tubos fluorescentes, comúnmente conocidos como “tubos de neón”. El gas contenido en el interior de los tubos fluorescentes es ionizado por la energía eléctrica que circula una vez que se ha accionado el interruptor. Las partículas ionizadas son aceleradas y colisionan con los átomos. En este proceso son arrancados electrones adicionales que ayudan a mantener el plasma así creado.

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Características del estado plasma:

• Es un fluido gaseoso
• No tienen forma ni volumen definido
• Sus partículas están excesivamente dispersas (no hay fuerza de cohesión)
• Altas temperaturas
• Buen conductor de electricidad influidos por los campos magnéticos