Estados de agregación de la materia La materia puede presentarse

Descarga estos apuntes en http://fisicayquimicaenflash.es
Estados de agregación de la materia
La materia puede presentarse en tres estados: Sólido, líquido y gas. Cualquier cambio entre
ellos se llama cambio de estado. Como no afecta a la composición de la materia se trata de un
cambio físico. Existen otros estados como el estado de plasma, el condensado de Bose
Einstein, el condensado de Fermi, posiblemente el estado supersólido… y se sigue
estudiando. No obstante para este curso nos centramos en los tres primeros.
Estado
Sólido
Líquido
Gas
Forma
Volumen
Constante
Constante
Variable
(depende de la
forma del
recipiente)
Variable
(depende de la
forma del
recipiente)
Constante
Variable
(depende de la
presión y de la
temperatura)
Densidad
ejemplo
Constante
Generalmente
mayor que en
otros estados.
Constante
Generalmente
algo menor que
en los sólidos.
Variable
Porque la masa
es constante y
no su volumen.
Modelo cinético molecular de la materia
Sirve para explicar el estado de la materia.
Este modelo considera que:
•
La materia está constituida por partículas independientes.
•
Las partículas que forman la materia están en una situación de agitación térmica
debido a la temperatura a la que se encuentra.
•
La amplitud de esta agitación aumenta a medida que lo hace la temperatura.
•
Las partículas que constituyen la materia están sometidas a fuerzas que las mantienen
unidas. Contrarias a ellas son las que hacen que estén en continua agitación térmica.
Cada estado de agregación se puede explicar de la siguiente forma:
Los sólidos están formados por partículas que se atraen con gran fuerza lo que
las mantiene unidas y fijas (solamente pueden oscilar debido a la agitación
térmica alrededor de una posición de equilibrio).
Por esta razón su forma y su volumen es constante.
En el caso de los líquidos también las partículas se atraen con gran fuerza con
lo que permanecen muy juntas pero cualquiera de ellas se puede mover
respecto a las otras y por esta razón, aunque su volumen es constante, su
forma depende de la del recipiente que los contiene.
La atracción entre las partículas que forman los gases es muy baja. Por ello se
mueven ocupando la totalidad del volumen del recipiente que las contiene. Es
decir, la forma y el volumen de los gases dependen de la forma y el volumen
del recipiente que los contiene. Siempre llenan el recipiente que los contiene.
Estados de agregación de la materia
Página 1 de 3
Descarga estos apuntes en http://fisicayquimicaenflash.es
Cambios de estado
La materia puede presentarse en cualquiera de los tres estados de agregación anteriormente
citados. El estado de la materia dependerá de los valores de la presión y la temperatura a los
que se encuentre. El paso de un estado a otro se llama cambio de estado y se trata de un
cambio físico.
Sublimación
Vaporización
Fusión
Sólido
Líquido
Gas
Condensación
Solidificación
Sublimación inversa o regresiva
Cambios de estado
Los cambios de estado pueden explicarse desde la teoría cinético molecular de la materia. El
aumento de temperatura supone un incremento en el nivel de agitación térmica de las
moléculas que constituyen la materia.
Cuando el estado de agitación aumenta debido a un incremento de la temperatura, la amplitud
de oscilación aumente puede ocurrir que las partículas abandonen su posición inicial fluyendo
respecto de las otras. Se ha llegado al estado líquido y se ha producido la fusión.
Si seguimos aumentando la temperatura puede que
las partículas amplíen tanto sus movimientos que
puedan ocupar cualquier posición en el recipiente
que las contiene con lo que se llega al estado gas.
Es el proceso de vaporización.
El efecto contrario se produce cuando la temperatura
desciende desde el estado gaseoso al líquido
(condensación) y luego al sólido (solidificación).
Mientras se está produciendo un cambio de estado
la temperatura del sistema permanece constante.
Ejemplo: se calienta hielo que está a una temperatura de –10ºC su temperatura asciende hasta llegar a 0ºC (punto de
fusión del agua). Mientras coexisten el hielo y el agua líquida la temperatura permanece constante a 0ºC aunque se
siga suministrando calor. Cuando ya se ha fundido todo el hielo si se sigue calentando la temperatura del líquido sigue
ascendiendo hasta llegar a 100ºC (punto de ebullición del agua) entonces el líquido se transforma en vapor. Mientras
siga habiendo agua líquida la temperatura sigue a 100ºC. Solamente cuando no hay líquido, si se sigue suministrando
calor, la temperatura del gas asciende por encima de 100ºC.
Vapor
El proceso de vaporización puede darse a cualquier temperatura. Cuando es a una
temperatura inferior a la de ebullición hablamos de evaporación. Se trata de un proceso en el
Estados de agregación de la materia
Página 2 de 3
Descarga estos apuntes en http://fisicayquimicaenflash.es
que se establece un equilibrio entre las moléculas de líquido que pasan a estado vapor y las
moléculas de gas que pasan a estado líquido. Cuando el recipiente está cerrado este equilibrio
se mantienen. Sin embargo, si el recipiente está abierto, estas moléculas pueden ser
arrastradas por el aire y no vuelven a líquido con lo que la cantidad de líquido del citado
recipiente disminuye y puede llegar a desaparecer con el tiempo.
También puede producirse un paso directo de sólido a gas sin pasar por el estado líquido y
también a la inversa de gas a sólido. Se trata de un proceso de sublimación o, en el segundo
caso, sublimación inversa.
Ejemplo: Un ambientador sólido pasa directamente a gas sin pasar por estado líquido. Otro ejemplo es lo que le ocurre
al Yodo sólido cuando calienta pasa directamente a gas. Si se coloca sobre los vapores un vidrio de reloj con un trozo
de hielo se condensan a sólido inmediatamente.
Figuritas de ambientador
Yodo sólido
Sublimación yodo
Estados de agregación de la materia
Página 3 de 3
Sublimación inversa del yodo