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 CO2 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.
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.
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).
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
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.
En física y química, se denomina plasma (del latín plasma, y
este del griego πλάσμα, formación) al cuarto estado de agregación de la
materia, un estado fluido
similar al estado gaseoso pero
en el que determinada proporción de sus partículas están cargadas
eléctricamente y no poseen equilibrio electromagnético, por
eso son buenos conductores eléctricos y sus partículas responden fuertemente a
las interacciones electromagnéticas de largo alcance.
El plasma presenta características propias que no
se dan en los sólidos, líquidos o gases, por lo que es considerado otro estado de
agregación de la materia. Como el gas, el plasma no tiene una forma definida o
un volumen definido, a no ser que esté encerrado en un contenedor; pero a
diferencia del gas en el que no existen efectos colectivos importantes, el
plasma bajo la influencia de un campo magnético puede formar estructuras como
filamentos, rayos y capas dobles. Los átomos de este estado se mueven
libremente; cuanto más alta es la temperatura más rápido se mueven los átomos
en el gas, y en el momento de colisionar la velocidad es tan alta que se
produce un desprendimiento de electrones.
Calentar un gas puede ionizar sus moléculas o
átomos (reduciendo o incrementado su número de electrones para formar iones), convirtiéndolo en un plasma. La ionización
también puede ser inducida por otros medios, como la aplicación de un
fuerte campo electromagnético mediante un láser o un generador
de microondas, y es acompañado por la disociación de los enlaces covalentes, si están presentes. El
plasma es el estado de agregación más abundante de la naturaleza, y la mayor
parte de la materia en el Universo visible se
encuentra en estado de plasma, la mayoría del cual es el enrarecido plasma
intergaláctico (particularmente el centro de intracúmulos) y en las estrellas.
