Los Tres Estados de la Materia (Sólido, Líquido, Gaseoso) explicados de forma sencilla
Casi cualquier sustancia puede existir en tres formas distintas: sólida, líquida o gaseosa. Qué forma tiene en cada momento depende sobre todo de la temperatura - y la temperatura exacta a la que cambia es completamente distinta para cada sustancia. El agua ya se vuelve sólida a 0°C, mientras que el hierro no lo hace hasta superar los 1500°C. Vamos a verlo con detalle.
Cuanta más energía (calor) reciben las partículas, más se mueven - desde la red ordenada, pasando por el líquido móvil, hasta el gas que vuela libremente.
En el estado sólido, las partículas (átomos, iones o moléculas) están fijas en su sitio dentro de una red ordenada. No pueden desplazarse por la sustancia, solo vibrar en el mismo lugar - por eso un cuerpo sólido mantiene su forma y su volumen por sí solo.
En el estado líquido, las partículas están casi tan juntas como en el estado sólido, pero pueden deslizarse unas junto a otras. Por eso un líquido se adapta a la forma de su recipiente, pero conserva su volumen - el agua no se puede comprimir de forma apreciable.
En el estado gaseoso, las partículas apenas tienen contacto entre sí. Vuelan rápido y de forma desordenada por el espacio, repartiéndose de manera uniforme hasta chocar con una pared. Por eso un gas siempre ocupa todo el espacio disponible y se deja comprimir con facilidad.
El cambio entre estados no ocurre a una temperatura cualquiera, sino en un punto exactamente fijado para cada sustancia: el punto de fusión (sólido → líquido) y el punto de ebullición (líquido → gaseoso), ambos medidos a presión normal (1013 hPa, aproximadamente la presión del aire al nivel del mar). Y estos puntos están sorprendentemente alejados entre sí según la sustancia:
La barra muestra el rango líquido de cada sustancia - a la izquierda de la barra está sólida, a la derecha, gaseosa. El agua tiene el rango líquido más pequeño, con solo 100 grados, y el hierro el más grande.
💬 Mia le pregunta al Abuelo Theo
¿Por qué el agua ya se vuelve sólida a 0°C, pero el hierro no hasta superar los 1500°C?
Depende de lo fuerte que sea la unión entre las partículas. En metales como el hierro, unos enlaces metálicos muy fuertes mantienen unidos a los átomos - romperlos requiere muchísima energía, es decir, temperaturas altas. Las moléculas de agua, en cambio, solo se mantienen unidas por puentes de hidrógeno comparativamente débiles, que se rompen con mucha menos energía.
¿Por qué los puntos de fusión y ebullición del oro y la plata están tan cerca, pero no son exactamente iguales?
Los átomos de oro y plata son químicamente muy parecidos - ambos son metales nobles con enlaces metálicos de fuerza similar. Pero los átomos de oro son un poco más pesados y sus enlaces algo más fuertes, por eso el punto de fusión y, sobre todo, el de ebullición del oro quedan un poco más altos que los de la plata.
¿El agua hierve siempre a exactamente 100°C en cualquier parte del mundo?
¡Solo a presión normal y al nivel del mar! Cuanto menor es la presión del aire, más fácil les resulta escapar a las partículas de agua - por eso el agua hierve a menor temperatura en lo alto de una montaña. En una cumbre de 5000 metros, por ejemplo, el agua ya hierve a unos 83°C.
¿Y el vidrio? ¿Cuándo se vuelve sólido o líquido?
Precisamente eso es lo complicado del vidrio - a diferencia del agua, el hierro, el oro y la plata, el vidrio no tiene un punto de fusión fijo. Te lo explico con más detalle ahora mismo.
El agua, el hierro, el oro y la plata son sustancias cristalinas - sus partículas se ordenan en una red exacta y repetitiva en el estado sólido, y precisamente por eso existe un punto exacto en el que esa red se rompe. El vidrio, en cambio, es amorfo: incluso en estado sólido, sus partículas permanecen desordenadas, casi como un líquido congelado. Por eso no tiene un punto de fusión definido, sino solo un rango de transición gradual (llamado rango de transición vítrea) en el que el vidrio se va ablandando poco a poco. En el vidrio de ventana habitual, este rango comienza alrededor de los 550-600°C, y no se vuelve realmente fluido y moldeable hasta los 1400-1600°C aproximadamente. Es exactamente esta transición suave la que aprovechan los sopladores de vidrio para darle forma, ya que nunca pasa de golpe de sólido a completamente líquido.
Que una sustancia sea sólida, líquida o gaseosa a temperatura ambiente no es cuestión de azar, sino de lo fuerte que sea la unión entre sus partículas - y eso es precisamente lo que hace que el agua, los metales y el vidrio se comporten de forma tan distinta en la vida diaria.
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