En física y química se observa que, para cualquier sustancia o elemento material, modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados de agregación de la materia, en relación con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen.
Estados de agregación, todos con propiedades y características diferentes, y aunque los más conocidos y observables cotidianamente son cuatro, las llamadas fases sólida, líquida, gaseosa y plasmática, también existen otros estados observables bajo condiciones extremas de presión y temperatura.
Las sustancias pueden pasar de un estado de agregación a otro, para que esto ocurra debe haber un cambio de energía con el medio. Ese intercambio, por lo general en forma de calor, puede darse en dos sentidos: en uno, la sustancia recibe calor del medio y en otro, entrega calor al medio.
En los procesos de fusión, vaporización y volatilización la sustancia recibe calor del medio.
En los procesos de solidificación, condensación y sublimación, la sustancia cede calor al medio.
Estado sólido
A bajas temperaturas, los materiales se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa; y sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras cristalinas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Los sólidos son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. La presencia de pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en una forma geométrica.
Las sustancias en estado sólido presentan las siguientes características:
§ Cohesión elevada.
§ Forma definida.
§ Incompresibilidad (no pueden comprimirse).
§ Resistencia a la fragmentación.
§ Fluidez muy baja o nula.
Estado líquido
Si se incrementa la temperatura el sólido va perdiendo la estructura cristalina por el creciente desorden de las partículas, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos.
El estado líquido presenta las siguientes características:
§ Cohesión menor.
§ Movimiento energía cinética.
§ No poseen forma definida.
§ Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
§ En el frío se comprime.
§ Posee fluidez a través de pequeños orificios.
§ Puede presentar difusión.
§ Volumen constante.
Estado gaseoso
Incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Las moléculas del gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.
El estado gaseoso presenta las siguientes características
§ Cohesión casi nula.
§ Sin forma definida.
§ Su volumen es variable dependiendo del recipiente que lo contenga.
§ Pueden comprimirse fácilmente.
§ Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor.
§ Las moléculas que lo componen se mueven con libertad.
§ Ejercen movimiento ultra dinámico.
§ Tienden a dispersarse fácilmente.
Cambios de estados de agregación:
De sólido a líquido: Fusión. La temperatura a la que ocurre se denomina punto de fusión.
De sólido a gaseoso: Volatilización.
De líquido a sólido: Solidificación. La temperatura a la que ocurre se denomina punto de solidificación.
De líquido a gaseoso: Vaporización. La temperatura a la que ocurre se denomina punto de ebullición.
De gaseoso a sólido: Sublimación.
De gaseoso a líquido: Condensación.
Algunas particularidades de los cambios de estado
La vaporización puede darse de dos formas diferentes:
Como evaporación: ocurre a temperatura ambiente y solamente pasan al estado gaseoso las moléculas de la superficie de la sustancia.
Como ebullición: cuando se entrega calor al sistema de manera que la fuerza de atracción entre las partículas se debilitan. La vaporización comienza por las partículas más cercanas a la fuente de calor, se nota un ligero movimiento circular, luego aparecen pequeñas burbujas que ascienden por el borde del recipiente y luego aumentan de tamaño y ocupan toda la masa del líquido. En ese momento la temperatura no se modifica más mientras coexistan el líquido y el gas. Esa temperatura es el punto de ebullición de la sustancia.
Los cambios de estado se producen por cambios de la temperatura y de la presión. Por esto, cuando se establecen los puntos de ebullición y de fusión, propiedades intensivas de las sustancias, se determinan por convención a 1 atm de presión.
Licuación: cuando las partículas de una sustancia gaseosa se enfrían hasta temperaturas muy bajas y luego se las comprime a una presión muy alta. A este pasaje de gas a líquido por enfriamiento y compresión se lo denomina licuación.
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