Estados de Agregación

Te explicamos qué son los estados de agregación y cómo se clasifican. Además, cuáles son sus características y los cambios que presentan.

¿Qué son los estados de agregación?

Se llaman estados de agregación de la materia (o simplemente estados de la materia) a las fases o momentos que presentan las distintas sustancias conocidas, de acuerdo a las fuerzas de unión existentes entre las partículas que las componen. Tradicionalmente se conocen cuatro fases de la materia: líquida, sólida, gaseosa y plasmática.

Cada una de estas fases o momentos, llamadas “estados”, posee sus características físicas propias, distintas de las que presenta la misma sustancia en otros estados diferentes, a pesar de que no cambie en absoluto su constitución química (la composición atómica de las partículas que las componen).

Se entiende, entonces, que toda la materia está en algún tipo de fase en un momento determinado, pero puede ser llevada a otro variando la temperatura y/o la presión a la cual está sometida, dando pie así a una serie de procesos físicos denominados “métodos de cambio de fase”: solidificación, fusión, sublimación, deposición, condensación, vaporización, ionización y desionización.

Ver además: Metaloides

Tipos de estados de la materia

Se conocen cuatro tipos de estados de la materia: sólida, líquida, gaseosa y plasmática, cada uno distinto en variables como dureza, resistencia, maleabilidad, fluidez, volumen y cohesión, así como en la relación existente entre sus partículas determinadas.

Sin embargo, es posible llevar la materia a estados de agregación que no se dan ordinariamente en la naturaleza sino en condiciones muy específicas y controladas del laboratorio: condensado de Bose-Einstein, condensado de Fermi, supersólido o plasma de quark-gluón, este último de naturaleza aún hipotética.

Estado sólido

El estado sólido es reconocible porque la materia presenta un cuerpo definido, con volumen propio y forma constante, dependiendo de la sustancia de la que se trate. Sus átomos se encuentran formando estructuras estrechas y rígidas, lo cual ofrece resistencia a las fuerzas externas.

En líneas generales, son resistentes a la fragmentación, tienen poca o nula fluidez, cohesión elevada y una memoria de forma que les brinda elasticidad, es decir, la capacidad de recuperar su forma si se les saca de su configuración original.

Ejemplos de materia en estado sólido son el hielo, la piedra, la cerámica, la madera, el hueso.

Sigue en: Estado sólido

Estado líquido

La materia en estado líquido presenta una unión mucho más laxa entre sus átomos que en el caso de los sólidos, lo cual le brinda la fluidez, su característica principal.

Esto significa que la materia no posee una forma determinada sino que asume la del recipiente en el cual se encuentre contenida.

En líneas generales, la materia líquida presenta menor cohesión, movimiento de energía cinética, fluidez, difusión, poca compresibilidad y contracción en presencia del frío (excepto el agua).

Ejemplos de materia en estado líquido son el agua, el mercurio, la sangre, la leche.

Estado gaseoso

La materia en estado gaseoso se denomina “gas” y se compone, más que nada, de partículas poco unidas, expandidas y con una fuerza de atracción muy leve, que les impide poseer forma y volumen definidos.

La liberación de un gas, de hecho, hace que se expanda libremente hasta llenar el recipiente en donde se lo contenga.

Los gases presentan una bajísima densidad, ya que sus partículas presentan un desorden relativo: se mueven muy velozmente.

También presentan una baja respuesta a la acción de la gravedad, cohesión casi nula y volumen variable, pero una altísima capacidad de compresión.

Ejemplos de gases son el ozono, el gas natural de las cocinas, el helio, y los gases que componen la atmósfera.

Más en: Estado gaseoso

Estado plasmático

Cuando se habla de un plasma o de una sustancia en estado plasmático, hablamos de un gas ionizado, es decir, cuyos átomos han perdido su electroneutralidad y forman aniones (-) o cationes (+).

Esto significa que el estado plasmático es semejante al gaseoso, pero con propiedades bastante distintas a las del “gas frío”, como pueden ser su tendencia a conducir la electricidad o su gran respuesta a los campos magnéticos.

Existen dos tipos de plasma:

• El plasma frío. Que no causa quemaduras pues sus partículas no se mueven tan velozmente como lo hacen sus electrones.
• El plasma caliente. En el que los átomos están chocando entre sí al moverse (y perdiendo electrones) y generan en el proceso luz y calor.

Un ejemplo de materia plasmática es el fuego, o incluso el sol, o el contenido de las lámparas de plasma.

Cambios del estado sólido

El estado sólido de agregación puede convertirse en líquido o gaseoso, a través de procesos conocidos como:

• Fusión. Paso de sólido a líquido. Por lo general, requiere de un incremento en la temperatura, que induce las partículas casi en reposo a movilizarse y expandir la distancia entre ellas, relajando el vínculo y, por lo tanto, también la estructura conjunta. Un ejemplo de este proceso es el calentamiento de los metales en las fábricas siderúrgicas para poder darles forma y luego dejarlos volver a la solidez (al enfriar).
• Sublimación. Paso de sólido a gaseoso (sin pasar por el líquido). Por lo general, se requiere para ello de condiciones de presión específicas, como las que alcanza la nieve o el hielo en las cumbres montañosas, donde nunca alcanzará una temperatura de fusión, pero pasa directamente a vapor. Podemos ver este efecto en el hielo seco (CO₂ congelado).

Cambios del estado líquido

El estado líquido de agregación puede convertirse en sólido o gaseoso a través de procesos conocidos como:

• Solidificación. Paso de líquido a sólido cuando se aplica presión al líquido. Como consecuencia, ocurre la pérdida de energía cinética (calor) que ocasiona que las partículas empiecen a moverse mucho más lentamente hasta componer una estructura fija (geométrica en el caso de la cristalización) y constante. Un ejemplo de ello es la solidificación del agua.
• Congelación. Paso de líquido a sólido cuando se aplica una disminución de la temperatura por debajo del punto de congelación del líquido.
• Vaporización. Paso de líquido a gaseoso, por lo general, debido al incremento de la temperatura del líquido, que motiva a la separación de sus ya laxos vínculos entre partículas y, por lo tanto, a la pérdida de su cohesión. Es lo que sucede cuando hervimos agua.

Cambios del estado gaseoso

El estado gaseoso puede pasar a sólido, líquido o plasmático, conforme a los siguientes procesos:

• Condensación y licuefacción. Estos dos procesos implican el paso de estado gaseoso a líquido. La condensación se da por la pérdida de energía cinética (enfriamiento), como ocurre en las nubes en lo alto de la atmósfera, durante el ciclo del agua. La licuefacción se da por un incremento de presión que obliga a las partículas a juntarse y a relacionarse de nuevo.
• Deposición o sublimación inversa. Se llama así al cambio de estado gaseoso a sólido, que también puede denominarse cristalización. Se da, por ejemplo, en aire congelado, cuyo vapor de agua pasa directamente a cristales de hielo.
• Ionización. Se da por la pérdida de electrones de los átomos de un gas, debido a un incremento en el movimiento de sus partículas, lo que conduce al estado de agregación plasmático.

Cambios del estado plasmático

La materia en estado plasmático puede retornar al estado gaseoso a través de un proceso llamado desionización, en el que se retira calor y sus partículas recuperan los electrones perdidos, volviendo a ser un gas.

Otros estados de agregación

Se experimenta actualmente con numerosos estados de agregación diferentes, que dan origen a sustancias particulares como los ferrofluidos, los aerografenos y toda una gama de nuevos materiales.

Referencias:

• Química General. Eduardo J. Bottani, Hector S. Odetti, Oscar H. Pliego y Eduardo R. Villarreal. 2006. ISBN: 987-508-596-0
• Química I. Introducción al estudio de la materia. Ana Beatriz Picado y Milton Alvarez. Editorial Universidad Estatal a Distancia. 2008. ISBN: 978-9965-31-626-2
• Física General. 32^ena edición. Santiago Burbano de Ercilla, Enrique Burbano García y Carlos Gracia Muñoz. Editorial Tébar. ISBN: 978-84-95447-82-1
• "Estado de Agregación de la Materia" en Wikipedia.