ESTADOS DE LA MATERIA:GASEOSO.

¿Qué es el estado gaseoso?

Las sustancias en estado gaseoso se denominan “gases” y se caracterizan por tener sus partículas constitutivas poco unidas entre sí, o sea, expandidas a lo largo del contenedor donde se encuentren, hasta cubrir lo más posible el espacio disponible.

Esto último se debe a que las partículas que componen a los gases presentan entre sí una fuerza de atracción muy leve, y por esta razón no tienen forma ni ocupan un volumen definido en el espacio. Por otra parte, la densidad de los gases es mucho menor que la de los sólidos y los líquidos, y tienen además muy poca respuesta a la gravedad.

Transformación de la materia al estado gaseoso

Es posible llevar ciertos líquidos o sólidos al estado gaseoso, generalmente al someterlos a cambios drásticos sostenidos de temperatura y/o presión. Del mismo modo pero en sentido contrario, puede transformarse un gas en un líquido o un sólido. Estos procesos pueden estudiarse por separado, de la siguiente manera:

• De líquido a gas: evaporación. Esta transformación ocurre cuando se le administra calor al líquido. Cuando sus partículas más superficiales pueden romper la tensión superficial del líquido, la sustancia pasa al estado gaseoso. La evaporación ocurre de manera paulatina, por lo que el líquido va pasando a la fase gaseosa lentamente.

• De líquido a gas: ebullición. Esta transformación ocurre cuando se le aplica energía calórica a un líquido. Cuando, al aumentar su temperatura, se llega a su punto de ebullición (temperatura a la cual la presión del vapor del líquido coincide con la presión que rodea al líquido), todo el líquido pasa a la fase vapor, por eso podemos ver burbujas en el interior del líquido. El agua, por ejemplo, ebulle a 100 ºC y se convierte en vapor de agua.

• De sólido a gas: sublimación. Este proceso ocurre cuando un sólido se transforma en un gas sin transformarse previamente en un líquido. Un ejemplo se ve en los polos del Planeta, donde la temperatura es tan baja que es imposible la formación de agua líquida, pero aun así el hielo y la nieve se subliman directo a la atmósfera.

• De gas a líquido: condensación. Este proceso físico ocurre cuando un gas se transforma en un líquido al disminuir su temperatura (retirando calor). La vaporización es el proceso inverso de la condensación. Al sustraer energía, las partículas del gas se mueven más lento, lo que permite que puedan interactuar más y, por tanto, que sus fuerzas atractivas sean mayores. Esto es lo que ocurre en la atmósfera cuando, al alejarse de la superficie terrestre, el vapor de agua pierde temperatura y forma nubes que eventualmente precipitan en forma de gotas de agua mediante el fenómeno llamado lluvia.

• De gas a sólido: sublimación inversa. Este proceso ocurre cuando, al quitarle calor, un gas pasa al estado sólido sin pasar por el estado líquido. Tiene lugar bajo condiciones de presión específicas que someten a las partículas del gas a una mayor interacción, lo que propicia que el gas pase al estado sólido de forma directa. Un ejemplo de ello es la escarcha semisólida que aparece sobre las ventanas de un día de invierno.

Algunos ejemplos cotidianos de materia en estado gaseoso son:

• Vapor de agua. El agua al evaporarse cambia de estado y se transforma en vapor. Podemos comprobar esto cuando cocinamos: al hervir ciertos líquidos podemos ver la columna de vapor emergiendo de la olla.

• Aire. El aire que respiramos es una masa homogénea de gases de diversa naturaleza, como oxígeno, hidrógeno y nitrógeno, que son generalmente transparentes, incoloros e inodoros.

• Butano. Es un gas de naturaleza orgánica, derivado del petróleo, compuesto por hidrocarburos inflamables. Lo empleamos para generar calor y alimentar nuestras cocinas, y en los encendedores.

• Metano. Es otro gas hidrocarburo, subproducto frecuente de la descomposición de la materia orgánica. Es posible hallarlo en cantidades en ciénagas, lodazales, o incluso en los intestinos del ser humano. Posee un desagradable olor característico.

ESTADOS DE LA MATERIA: LÍQUIDO.

¿Qué es el estado líquido?

Se llama estado líquido (o simplemente líquidos) a un estado de la materia que se considera intermedio entre el estado sólido y el gaseoso, ya que sus partículas se encuentran lo bastante juntas para conservar una cohesión mínima, a la vez que lo suficientemente dispersas para permitir la fluidez y el cambio de forma.

Características físicas del estado líquido

• Forma. Los líquidos no tienen forma definida, así que adquieren la del recipiente en donde se los contenga. Un vaso de agua tendrá la forma del vaso, pero una gota de agua que cae tendrá una forma semiesférica debido a la tensión superficial de este líquido y a la gravedad.

• Fluidez. Es una característica exclusiva de líquidos y gases, que les permite pasar espontáneamente de un recipiente a otro. Esto puede ocurrir a través de canales estrechos o de una forma variable, puesto que las partículas líquidas, al carecer de forma, pueden escurrirse, movilizarse y deslizarse.

• Viscosidad. La viscosidad de los líquidos es su resistencia a fluir y a deformarse. Esto ocurre debido a las fuerzas internas de sus partículas, cuya acción enlentece su deformación cuando se lo vierte o se lo deja caer. Así, los líquidos más viscosos (como el petróleo o la brea) fluyen lentamente, pues sus partículas se adhieren más las unas a las otras. Por el contrario, los líquidos de poca viscosidad (como el agua y el alcohol) fluyen rápidamente.

• Adherencia. Los líquidos pueden adherirse a las superficies. Un ejemplo de esto son las gotas que quedan sobre los objetos después de ser sumergidos en un líquido.

• Tensión superficial. Es una propiedad de la superficie de los líquidos. Consiste en la resistencia que ponen los líquidos a aumentar su superficie por unidad de área. Esto explica por qué algunos líquidos adoptan ciertas formas, como la forma esférica de las gotas de agua. También debido a la tensión superficial, los líquidos tienen resistencia a la penetración de los objetos hasta un cierto margen, como si fuera una capa elástica. Por eso, algunos insectos “caminan” sobre el agua y las hojas caídas de los árboles permanecen sobre ella sin hundirse. La tensión superficial está directamente vinculada con la densidad.

• Densidad. Es la cantidad de masa que se encuentra en un determinado volumen de una sustancia. La densidad y las fuerzas de cohesión (fuerzas que mantienen juntas las partículas de los sólidos y los líquidos) se encuentran estrechamente relacionadas. La cohesión es menor en los líquidos que en los sólidos, pero aún así les permite ocupar un volumen determinado en el espacio.

Ejemplos de estado líquido

• El agua. La sustancia más común de nuestro planeta y el solvente universal de la materia conocida. Es el líquido por excelencia a temperatura ambiente. En ella puede haber numerosas sustancias disueltas, pero su estado de liquidez se conserva.

• La orina. La orina es un líquido amarillento con alto contenido de urea y amoníaco, en el cual se expulsan del cuerpo desechos tóxicos y residuos metabólicos.

• Leche. Es una sustancia nutritiva que las hembras de los mamíferos segregan a través de las glándulas mamarias. Es un líquido de color blanco y rico en grasas.

• Gasolina. Es uno de los derivados más populares del petróleo. Es una sustancia rica en hidrocarburos y sumamente combustible, lo cual la convierte en un insumo para motores y otros aparatos que generan movimiento o electricidad.

ESTADOS DE LA MATERIA: SÓLIDO.

¿Qué es el estado sólido?

Se llama estado sólido a una de las cuatro formas esenciales en que la materia se presenta, junto a la líquida, la gaseosa y la plasmática. Estas formas se denominan estados de agregación de la materia.

La materia en estado sólido (o simplemente los sólidos) se caracteriza por una disposición específica sus partículas, basada en nexos muy rígidos y fuertes, lo cual se traduce en una estructura física muy bien definida. Esto ocurre debido a las fuerzas de cohesión entre las partículas, responsables de mantener la forma y el volumen del sólido estables, y de otorgarle cierto margen de dureza y de resistencia.

Características físicas del estado sólido

• Rigidez. Por lo general, la materia en estado sólido se resiste a la deformación. Por ejemplo: las torceduras, los dobleces, las hendiduras. Solo si su resistencia es vencida, los sólidos cambian de forma (permanente o temporalmente, dependiendo de su elasticidad).

• Incompresibilidad. A diferencia de los gases y los líquidos, los sólidos no pueden comprimirse, es decir, sus partículas ya no pueden estar más juntas. En cambio, al someterlos a fuerzas extremas de compresión, suelen fracturarse o descomponerse en piezas más pequeñas.

• Dureza. De manera general, los sólidos son resistentes a ser penetrados por otros sólidos, incluso a que se ralle su superficie. Esto se conoce como dureza, la fortaleza física ante la acción de otros sólidos. La materia más dura que se conoce es el diamante.

• Fragilidad. Los sólidos se pueden romper en pedazos más pequeños.

• Elasticidad. Contraria a la fragilidad y a la dureza, la elasticidad es la capacidad que tienen ciertos sólidos para sufrir una deformación momentánea, bajo la acción de una fuerza, para luego volver a su forma original una vez terminada la acción de dicha fuerza. Los materiales elásticos cuentan con una memoria de forma que les permite volver a su disposición anterior.

• Densidad elevada. La mayoría de los sólidos tiene una densidad relativamente alta debido a que las partículas que los componen están muy unidas.

• Maleabilidad. Algunos cuerpos sólidos tienen la capacidad de ser labrados por deformación. Debido a esta propiedad, se pueden obtener láminas delgadas de un material sin que se rompa.

• Forma definida. Al ser rígidos, los sólidos tienen formas definidas y no fluyen como los líquidos y los gases.

Ejemplos de estado sólido

• Los metales. Con la única excepción del mercurio (Hg), los metales a temperatura ambiente conservan su solidez y su dureza debido a los enlaces metálicos entre sus átomos. Sin embargo, si se les da suficiente calor (como en las fraguas o fundiciones), los metales fluyen como líquidos y pueden adquirir otras formas.

• El hielo. El agua líquida, al ser llevada a su punto de congelación, es decir, cuando se le retira energía calórica hasta llevarla a 0 ºC, procede a cristalizarse y a convertirse en hielo, una sustancia transparente y sólida.

• Las piedras. Compuestas de minerales y elementos calcáreos o sedimentarios, las piedras que hallamos en cualquier camino son el más claro ejemplo de solidez posible en el planeta.

• Los huesos. Mineralizados con calcio tomado de nuestra dieta, los huesos de nuestro cuerpo o del cuerpo de cualquier animal vertebrado son los que aportan la mayor solidez al cuerpo.