2.5: Estados de la materia
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El agua puede tomar muchas formas. A bajas temperaturas (abajo\(0^\text{o} \text{C}\)), el agua es un sólido. Cuando a temperaturas “normales” (entre\(0^\text{o} \text{C}\) y\(100^\text{o} \text{C}\)), es un líquido. A temperaturas superiores\(100^\text{o} \text{C}\), el agua es un gas (vapor).
El estado del agua depende de la temperatura. Cada estado (sólido, líquido y gas) tiene su propio conjunto único de propiedades físicas.
La materia y sus Estados
La materia suele existir en uno de tres estados: sólido, líquido o gas. Hay un cuarto estado de la materia llamado plasma, que rara vez existe en la tierra, pero omitiremos esto de nuestra discusión actual. El estado que exhibe una sustancia dada es también una propiedad física. Algunas sustancias existen como gases a temperatura ambiente (oxígeno y dióxido de carbono), mientras que otras, como el agua y el mercurio metálico, existen como líquidos. La mayoría de los metales existen como sólidos a temperatura ambiente. Todas las sustancias pueden existir en cualquiera de estos tres estados.
Líquido
Los líquidos tienen las siguientes características:
- Sin forma definida (toma la forma de su contenedor).
- Tiene volumen definido.
- Las partículas son libres de moverse unas sobre otras, pero aún se sienten atraídas entre sí.
Un líquido familiar es el mercurio metálico. El mercurio es una anomalía. Es el único metal que conocemos que es líquido a temperatura ambiente. El mercurio también tiene la capacidad de adherirse a sí mismo (tensión superficial), que es una propiedad que exhiben todos los líquidos. El mercurio tiene una tensión superficial relativamente alta, y esto lo hace muy único. Aquí puedes ver el mercurio en su forma líquida común.
Si calentamos el mercurio líquido a su punto de ebullición de\(357^\text{o} \text{C}\), y lo contenemos bajo las condiciones de presión adecuadas, notaríamos que todas las partículas en estado líquido entran en el estado gaseoso.
Gas
Los gases tienen las siguientes características:
- Sin forma definida (toma la forma de su contenedor).
- Sin volumen definido.
- Las partículas se mueven en movimiento aleatorio con poca o ninguna atracción entre sí.
- Altamente compresible.
Sólido
Los sólidos se definen por las siguientes características:
- Forma definida (rígida).
- Volumen definido.
- Las partículas vibran alrededor de ejes fijos.
Si tuviéramos que enfriar una muestra de mercurio líquido a su punto de congelación de\(-39^\text{o} \text{C}\), y la tuviéramos contenida en las condiciones de presión adecuadas, notaríamos que todas las partículas líquidas entrarían en estado sólido.
Como puedes ver en el video, el mercurio se puede solidificar cuando su temperatura se lleva a su punto de congelación. Sin embargo, cuando se devuelve a las condiciones de temperatura ambiente, el mercurio no existe en estado sólido por mucho tiempo, y vuelve a su forma líquida más común.
Plasma
El plasma es un estado de la materia que se asemeja a un gas pero tiene ciertas propiedades que los gases no tienen. Al igual que un gas, el plasma consiste en partículas de materia que pueden separarse y extenderse, por lo que carece de un volumen fijo y una forma fija. A diferencia de un gas, el plasma puede conducir electricidad y responder a un campo magnético. Eso se debe a que el plasma consiste en partículas cargadas eléctricamente llamadas iones, en lugar de partículas no cargadas como átomos o moléculas.
Los plasmas se definen por las siguientes características:
- partículas son iones cargados y electrones libres
- sin forma definida
- sin volumen definido
- conduce electricidad
- responde al campo magnético
Resumen
- Existen tres estados de materia: sólido, líquido y gas.
- Los sólidos tienen una forma y volumen definidos.
- Los líquidos tienen un volumen definido, pero toman la forma de su contenedor.
- Los gases no tienen forma ni volumen definidos.
Revisar
- ¿Cuántos estados de la materia hay?
- ¿Qué es un sólido?
- ¿Qué es un líquido?
- ¿Qué es un gas?