¿Por qué se producen los cambios de estado de la materia?

El estado de la materia se modifica como consecuencia de cambios en la presión y en la temperatura. Un sólido se transforma en líquido en el proceso de fusión; y en gas, a través de la sublimación. De la misma manera, un líquido pasa al estado sólido en la solidificación, y al gaseoso, mediante la evaporación o ebullición.

Finalmente, un gas se convierte en sólido como consecuencia de la sublimación regresiva, o en líquido, por la licuación o condensación. Todas estas transformaciones resultan de las variaciones en el grado de cohesión de las moléculas, provocadas por aumento o disminución del calor y/o la presión.

¿Cómo se dan los cambios de estado de la materia?

La transición de un estado de la materia a otro se llama cambio de estado. Este cambio se realiza bajo el efecto de un cambio en volumen, temperatura y/o presión. Los tres estados más comunes y más estudiados son el sólido, el líquido y el gaseoso; también esta el plasma que consiste en un gas de iones.

Tenemos que los factores que intervienen en los cambios de estado son: temperatura, presión y volumen.

Normalmente hablamos de seis (6) cambios de estado, pero al incluir al plasma podemos hablar de ocho (8) cambios de estado. Aquí nombramos los principales cambios de estado de la materia.

1. Fusión. En que consiste

En física y metalurgia, la fusión es el paso del estado solido a estado líquido. Un ejemplo de fusión es el agua cuyo punto de fusión mayor a 0° C, es la temperatura en que se derrite el agua.

Ejemplo: El cambio de estado del agua de hielo a líquido.

2. Solidificación ¿Qué es?

Es el paso de liquido a solido mediante congelación. Esto se puede hacer enfriando (el caso más común), aumentando la presión, por cristalización, por catálisis o por una combinación de estos fenómenos. La congelación puede también permitir la solidificación de ciertos líquidos (el agua por ejemplo).

Así que, el cambio en la materia de líquido a sólido se da principalmente por congelación o enfriamiento.

La solidificación del agua está a una temperatura de 0° C

3. Vaporización y ebullición

Es el paso de un cuerpo del estado líquido al estado gaseoso. Esta es una transición de fase del primer tipo. Dependiendo de las condiciones de realización, puede tomar la forma de evaporación o ebullición.

Así se conoce el cambio de estado de líquido a gaseoso. Uno de los cambios de estado en el agua, cuando se evapora por el calor.

4. Condensación. Qué es y en que consiste

La condensación es el fenómeno de la física de cambio de estado del material de un estado de gas a un estado condensado ( sólido o líquido ). La transición del estado gaseoso al estado líquido también se llama licuefacción. Es el proceso inverso de la vaporización,

5. Sublimación. En que consiste

En la física, la sublimación es el paso directo de un cuerpo del estado sólido al estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido. En consecuencia, esta transformación se realiza sin pasar por una etapa de fusión (de sólido a líquido), ni una etapa de vaporización (de líquido a gas). El proceso inverso se llama deposición sólida o condensación o sublimación inversa.

Por ejemplo la nieve y el hielo pueden sublimar lentamente a temperaturas por debajo de la temperatura de fusión (0° C). Es por ello que la nieve del invierno puede desaparecer poco a poco, incluso si la temperatura no supere los 0° C.

6. Sublimación inversa (Deposición)

La deposición es la transición de fase en la que el gas se transforma en sólido sin pasar por la fase líquida. La deposición es un proceso termodinámico. El reverso de la deposición es la sublimación y, por lo tanto, a veces la deposición se denomina desublimación o Sublimación inversa.

Un ejemplo de Sublimación inversa es el proceso por el cual, en el aire subcongelado, el vapor de agua cambia directamente a hielo sin convertirse primero en líquido. Así es como se forma la escarcha y la escarcha en el suelo u otras superficies.

7. Ionización

La ionización es la acción que se va a quitar o añadir cargas a un átomo o una molécula . El átomo, o la molécula, que pierde o gana cargas ya no es eléctricamente neutro. Entonces se llama ion . Puede ser debido a:

- Causas físicas como un alto nivel de potencial eléctrico, la presencia de radiación o una temperatura alta;

- Causas químicas, como la disolución en un solvente polar; o para

- La estructura misma de la materia: en sales fundidas y líquidos iónicos, o en estructuras cristalinas en las que los átomos ya no pueden unirse de manera única a una molécula específica.

Las aplicaciones son numerosas:

1. Descontaminación de alimentos

2. Modificaciones plásticas

3. Esterilización de dispositivos médicos

4. Estudio de materiales

5. Propulsión espacial, etc.

8. Desionización

Es el cambio de un plasma a gas.

La aplicación más conocida es para el El agua desionizada, conocida como agua desmineralizada, es agua a la que se le han eliminado casi todos sus iones minerales, como cationes como sodio, calcio, hierro y cobre y aniones como cloruro y sulfato.

¿Cuál es la forma de la materia en sus diferentes estados?

Los sólidos, cuyas moléculas están muy cohesionadas, tienen una forma propia. Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene, al igual que los gases, si éstos se encuentran en recipientes cerrados. En caso de encontrarse libres, los gases se dispersan en todas direcciones.

Estado sólido de la materia

En estado sólido, las partículas (átomos, moléculas o iones) están unidas entre sí por enlaces químicos que fijan sus posiciones relativas. Las fuerzas entre las partículas son tan fuertes que las partículas no pueden moverse libremente sino que solo pueden vibrar.

A nivel macroscopico tiene un volumen limpio (es muy difícil de comprimir, su volumen depende casi solo de la temperatura por efecto de expansión térmica, generalmente bajo); además Tiene una forma limpia (pero puede deformarse bajo tensión, dependiendo de su elasticidad y ductilidad).

Estado líquido de la materia

El estado líquido es un estado fluido, es decir, perfectamente deformable. En el estado líquido, las partículas están unidas débilmente: a diferencia del estado sólido, pueden moverse espontáneamente entre sí (deformabilidad) pero, a diferencia del estado gaseoso, no son independientes (incompresibilidad). También podemos decir que su energía térmica es suficiente para permitirles moverse pero no escapar.

A nivel macroscópico, un líquido:

- Tiene un volumen limpio;
- No tiene su propia forma: toma la forma del contenedor que lo contiene;
- Tiene una superficie libre en reposo plano y horizontal (en un campo de gravedad uniforme).

Estado gaseoso de la materia

Un cuerpo en estado gaseoso consta solo de átomos y moléculas. Al igual que el estado líquido, el estado gaseoso es un estado fluido. En el estado gaseoso, las partículas están unidas muy débilmente, casi independientes (se consideran independientes en el modelo de gas perfecto, que describe el comportamiento de los gases de baja presión).

En la escala macroscópica, un gas:

- No tiene forma o volumen adecuado;
- Tiende a ocupar todo el volumen disponible.

Estado de plasma de la materia

En el estado de plasma, las partículas se separan de sus electrones, se llama sopa de quark cuando el estado de plasma se extiende a lo largo de una larga distancia.

A escala macroscópica, un plasma:

- No tiene forma limpia, no tiene volumen limpio y no tiene energía estable medible en un volumen;
- Tiene una forma fluídica mucho más diferente de la de un sólido, un líquido o un gas, el plasma es más raro en el suelo terrestre que las otras tres formas por sus temperaturas muy altas;
- Es un gas altamente ionizado, que cambia el estado de un fluido de plasma de material gaseoso.

¿Hay otros estados de la materia?

Sí. El estado coloidal y el plasmático (los mas conocidos), que tienen un gran interés teórico y práctico por sus aplicaciones en la industria y en la obtención de energía. Aunque en la actualidad es díficil hablar de seis estados de la materia u ocho estados de la materia, ya que existen múltiples estados exóticos que solo son factibles para ciertos materiales bajo ciertas condiciones como:

Cuasi-cristal: Un cuasi-cristal es un sólido que tiene un espectro de difracción esencialmente discreto pero cuya estructura no es periódica.
El estado supercrítico (indistinción líquido-gas obtenida al aumentar la presión);
El estado superconductor a muy baja temperatura;
El estado mesomorfo de los cristales líquidos, intermedio entre líquido y sólido;
El condensado de Bose-Einstein (condensación bosones en el nivel de energía más bajo), por ejemplo: el superfluido condensado o de rubidio (ver átomos de enfriamiento por láser );
Estados ferromagnéticos y antiferromagnéticos; El estado supersólido cuya existencia es controvertida;
El metal de Jahn-Teller (estado en el que un material es a la vez aislante y superconductor);
El estado hiperuniforme desordenado, que se comporta como el estado cristalino y líquido de la materia, mostrando orden a grandes distancias y desorden a distancias cortas.