Los diferentes elementos químicos que componen toda la materia que existe en el universo, pueden encontrarse en estados físicos distintos.
La aplicación de procedimientos y estímulos o el contacto con otros elementos permiten el tránsito de la materia de un estado a otro, logrando su transferencia, maleabilidad o transformación.
Los cinco estados de la materia constituyen las fases que ésta experimenta: sólido, líquido, gaseoso, plasma y condensado de Bose-Einstein.
Cada estado tiene diferencias físicas significativas con respecto a los demás, pues la forma en que las partículas de la materia están enlazadas cambia. Por ejemplo, en los sólidos sus partículas están más unidas, a diferencia del estado gaseoso, donde los enlaces son más distantes entre partícula y partícula.
Estado sólido
Los elementos que se presentan en este estado tienen características físicas definidas: sus átomos crean enlaces cercanos, lo que les brinda fortaleza y resistencia ante los agentes externos que atentan contra ellos.
Cuando evaluamos la distribución de sus átomos, se puede apreciar que forman figuras geométricas simétricas en la mayoría de los elementos que tienen capacidad de ser sólidos; solo algunos escapan de esta constante y se le conoce como amorfos o vítreos.
Esta fase de la materia carece de flexibilidad y las celdas conformadas en sus enlaces están tan juntas que no permiten ser comprimidas a tamaños inferiores.
También es prudente mencionar que algunos sólidos pueden pasar a otras fases mediante la sublimación o la fusión; la primera en gaseoso y la última a estado líquido.
Estado líquido
Las sustancias que experimentan este estado tienen una distribución atómica más flexible, lo que permite que su masa se adapte a los recipientes que la contienen.
En consecuencia, los líquidos no poseen forma definida por lo que tienden a adaptarse a los espacios físicos o circundar a otros elementos que estén inmersos en ellos.
Los enlaces entre sus partículas son más distantes y con espacio para el desplazamiento.Poseen energía cinética, lo que les permite fluir con facilidad.
Su densidad es relevante en su interacción con otras sustancias.
Por ejemplo, cuando un cuerpo con una densidad inferior a la de un líquido es sumergido en él, este último ejerce una fuerza de empuje que —junto con la gravedad ejercida sobre el elemento que está siendo introducido— provoca que este flote.
Los líquidos son sensibles a los cambios de temperatura; tanto el calor como el frío modifican su estructura física, permitiendo el tránsito hacia otros estados, bien sea mediante vaporización o solidificación.
Estado gaseoso
La materia que experimenta este estado está constituida por partículas que poseen poca atracción entre ellas, lo que facilita la expansión en toda el área que la contiene y no posee forma definida.
La baja densidad de sus moléculas permite que la fuerza de gravedad no ejerza efectos de arrastre en su contra. Estos elementos poseen suficiente energía cinética.
La presión de un cuerpo gaseoso aumenta según el espacio que este ocupa; por ejemplo, a medida que el contenedor empieza a reducir el espacio, la presión del gas aumenta.
Solo los gases pueden tener tres etapas de transición: si estos sufren una deposición, se convierten en un sólido; si entran en fase de condensación, pasan a estado líquido y, si hay una ionización, se transforman en un elemento plasmático.
Estado plasmático
Las partículas bajo este estado se encuentran ionizadas y por lo general, esta materia nos rodea sin ser percibida directamente.
Esta transformación ocurre cuando los átomos de la materia se desprenden de sus electrones solo quedando ionizados los cationes que poseen carga positiva y los aniones con carga negativa.
Las señales luminosas y las lámparas fluorescentes están cargadas de gases como el neón. Estas son ionizadas mediante interacción eléctrica, permitiendo que el gas sea calentado a altas temperaturas y, a su vez, se genere la luminosidad.
Otro ejemplo claro es el sol, ya que él se encuentra en estado plasmático.
Estos cuerpos poseen la facilidad de ser conductores de energía. Nuestra ionosfera posee suficiente materia sensible a ser ionizada; cuando esto ocurre y estas partículas son alcanzadas por vientos solares, producen las auroras boreales, una gran expresión de efecto lumínico en nuestro planeta.
Este estado, cuando entra en desionización, vuelve a ser gaseoso.
Estado de condensado de Bose-Einstein
Este estado fue teorizado a raíz de un trabajo en conjunto entre Santyendra Nath Bose y Albert Einstein para los años 20. Solo hasta el año 1995 se pudo probar la veracidad de esta predicción.
El postulado establece que, si la materia es sometida a bajas temperaturas cercanas a cero absoluto, la energía cinética que ella contiene entre sus partículas se ralentiza a un punto de inmovilidad; es decir, las vibraciones que ellas emiten se detienen.
En consecuencia, esto da inicio a la formación de un superátomo, ya que todos poseen una longitud de ondas igual, de baja frecuencia y que —desde el plano físico— se puede explicar como si posicionáramos varios objetos en un solo lugar todos a la vez, pero sin estar superpuestos unos a otros.
Los núcleos de cada átomo forman uno solo y la densidad de este estado aumenta. Su tránsito proviene de un gas; en la condensación generada, los enlaces de las partículas (que en un momento fueron distantes) ahora se agrupan todos en el mismo plano.
También se pierde la energía cinética a medida que se aproxima al cero absoluto. Los elementos adquieren características propias de un sólido.
En consecuencia, las fuerzas gravitatorias que antes no eran un impedimento en la movilidad de estas moléculas ahora la afectan por la cercanía de sus átomos, creando lo que se conoce como hielo cuántico.
Transferencia de estado a estado
Para transferir un estado a otro es necesaria la aplicación de energía o procedimientos a la materia para permitir la transformación. La presión o el movimiento permiten también que ella sea modificada. A continuación te explicaremos cada una de estas transferencias y quiénes la sufren.
Sublimación
Es una fase de transferencia de un estado sólido a gaseoso, sin pasar por estado líquido; esto ocurre cuando la materia experimenta un aumento precipitado de la temperatura.
Esto permite que las partículas liberen su energía cinética, superando la presión atmosférica y evitando los efectos de la gravedad. El ejemplo más común de sublimación es el hielo seco.
Fusión
Es la transición del estado sólido al estado líquido. Ocurre cuando un sólido es expuesto a un aumento gradual de temperatura, permitiendo que este alcance un punto de fusión donde la temperatura se torna constante hasta que la materia en su totalidad se convierte en un líquido.
Existen detalles importantes en este proceso: al momento de alcanzar el punto de fusión, este no sigue en aumento hasta no descomponer al sólido.
Los puntos de fusión son significativos en la mayoría de los elementos, ya que al valorar en qué momento se empieza a transformar la materia, esta revela de cuál elemento se trata exactamente.
Por ejemplo, el punto de fusión del plomo es de 327,5 ° C; en cambio, el del aluminio es de 660,3 ° C, lo que denota la importancia de la medición de la temperatura en la aplicación de un procedimiento de fusión.
Vaporización
En esta fase los líquidos pasan a estado gaseoso; el primero es llevado al punto de ebullición mediante la aplicación de energía térmica.
Los efectos gravitatorios se evalúan con precisión en el proceso de ebullición, pues se observa cómo se forman burbujas desde la parte baja de un recipiente, a medida que el líquido va alcanzando el punto de hervor, y estas emergen a la superficie porque los efectos de la gravedad en los gases son nulos.
También, al igual que en la fusión, en la vaporización existen distintos puntos de ebullición dependiendo de la materia que sea sometida a estas técnicas. Hay factores externos que facilitan el alcance de este punto, como lo es la presión atmosférica.
Cuando un líquido está a mayor altitud, su hervor se logra a menor temperatura; mientras que cuando la altitud se reduce, la presión aumenta y obliga a que la temperatura sea mayor para lograr la transferencia al estado gaseoso.
Solidificación
Mediante este proceso se puede convertir un líquido en un sólido. Para ello se recurre al enfriamiento de las partículas, donde todos esos átomos que antes estaban dispersos empiezan a agruparse y forman figuras geométricas con bastante simetría dentro de la composición de los sólidos.
La incorporación de soluciones pueden alterar el punto de congelación, ya que lo facilitan o ralentizan. Por ejemplo, el agua desmineralizada tendrá un momento de congelación más rápido que una porción de agua cargada por muchos minerales.
El agua también posee una característica propia en este tránsito: en vez de contraerse como la mayoría de los líquidos, se expande y permite la permanencia de líquido aún sin congelar dentro de ella. Esto explica que exista un ecosistema debajo de los casquetes polares.
Deposición (o Desublimación)
Es la transferencia del estado gaseoso al sólido sin necesidad de pasar por fase líquida. Esto ocurre cuando un gas es sometido a la reducción repentina de la temperatura, posibilitando una disminución de la presión de forma instantánea.
Esto hace que las moléculas se enfríen, se contraigan y se conviertan en un sólido; el ejemplo más práctico en la naturaleza es la precipitación de cristales de nieve, ya que ellos son vapor de agua congelados a gran velocidad, lo que no permite el tránsito hacia un líquido.
Condensación
Esta fase se logra aplicando compresión gradual al gas, lo que reduce la distancia existente en las partículas, al vencer las barreras intermoleculares, disminuir la energía cinética y aplicar la disminución paulatina de la temperatura.
Esto permite que las moléculas se junten hasta lograr un enfriamiento en todas sus partes, logrando la formación de un líquido.
Algo muy común es el rocío matutino, donde el vapor de agua ha sufrido una disminución de su temperatura durante la noche, lo que permite que se deposite en los árboles u otros objetos de manera líquida durante la madrugada.
Ionización
Para que ocurra esta transferencia es necesario que un gas sea cargado eléctricamente permitiendo la separación de los electrones; esto produce la formación de aniones y cationes que, a su vez, tienen una respuesta lumínica en el entorno; es decir, convierten un gas en plasma.
Desionización
Es el retiro de la carga eléctrica a los aniones y cationes, lo que permite que los electrones se agrupen nuevamente y hace que se tornen nuevamente con características propias de un gas.
Como puedes ver, estos son los cinco estados de la materia. Imagino que solo conocías los tres primeros, ¿cierto? Ahora sabes que existen otros dos.
También pudiste conocer las fases de transferencia de un estado a otro. Seguramente ya sabías esta información, pero de forma empírica.
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Ver También:
- ¿Cuáles Son Los Cambios de los Estados de la Materia?
- Estados de Agregación de la Materia: La Guía Definitiva
- Ejemplos de los estados de la materia
