Este documento describe los tres estados de la materia (sólido, líquido y gas) y los cambios entre ellos. Explica que el estado depende de la intensidad de las fuerzas intermoleculares entre las partículas que componen la sustancia. Cuando las fuerzas son muy intensas se forma un sólido; si son algo más débiles se forma un líquido; y si son muy débiles se forma un gas. También describe las propiedades características de cada estado y los procesos de cambio de estado como la fusión, ebullición, evaporación y

1. LOS ESTADOS DE AGREGACION
Las moléculas, átomos o iones que constituyen la materia por un lado se unen entre sí por las llamadas
fuerzas intermoleculares y, por otro lado, tienden a separarse por la temperatura. La intensidad de las
fuerzas intermoleculares es la que determina el estado de agregación de las sustancias.
Cuando las fuerzas intermoleculares son muy intensas, las moléculas están
muy unidas entre sí, apenas pueden moverse, sólo vibrar, y, entonces, la forma y el
volumen de la sustancia no pueden cambiar: nos encontramos ante un sólido.
Si las fuerzas intermoleculares son algo más débiles, las
moléculas aunque juntas, pueden moverse deslizándose una
sobre otra, igual que canicas que estuvieran en una caja. El volumen de la
sustancia no puede cambiar, ya que las moléculas se tocan unas a otras, pero sí
cambia su forma: se trata de un líquido.
Cuando las fuerzas intermoleculares son muy débiles, las moléculas ya no se
encuentran unidas sino separadas unas de otras, moviéndose libremente. La forma de
la sustancia cambiará fácilmente, pero además, como las moléculas pueden separarse
o juntarse libremente, también cambiará su volumen: se trata de un gas.
CAMBIOS DE ESTADO
Cuando calentamos un sólido, al aumentar su temperatura, sus moléculas tienden a moverse más (ya
que la temperatura mide la capacidad de movimiento de las moléculas). Llega un momento en que las
fuerzas intermoleculares no pueden mantener fijas las moléculas y éstas empiezan a moverse y a
deslizarse una sobre otra: el sólido se convierte en líquido, se produce la fusión. La temperatura a la
que se produce esta mutación se conoce como punto de fusión y no varía hasta que todo el sólido se
haya convertido en líquido.
Una vez que toda la sustancia está en estado líquido, al continuar calentando vuelve a subir la
temperatura y llega un momento en que las fuerzas intermoleculares ya son incapaces de mantener
juntas las moléculas del líquido, por lo que éste hierve y se convierte en un gas, se produce la
ebullición. La temperatura a la que el líquido se convierte en gas se la denomina punto de ebullición e,
igual que antes, no cambia hasta que todo el líquido se ha transformado en gas.
Si por el contrario enfriamos un gas, al llegar al punto de ebullición, empieza a convertirse en
líquido, se produce la condensación, proceso durante el que la temperatura no varía. Cuando el gas se
ha convertido completamente en líquido, la temperatura continua bajando hasta alcanzar el punto de
fusión, momento en que el líquido se convierte en sólido en un proceso llamado solidificación.
Existen algunos sólidos, como el hielo seco (CO2 sólido) usado en los espectáculos para formar las
nieblas, que cuando se calientan no se funden, sino que se convierten directamente en gases. Este
proceso recibe el nombre de sublimación y, lo mismo que en la fusión o la ebullición, durante él la
temperatura permanece constante. Cundo se enfría el gas obtenido, no se convierte en líquido, sino que
pasa directamente al estado sólido: es lo que se conoce como condensación a sólido.

2. ESTADO SOLIDO
Las sustancias sólidas se caracterizan porque tienen un volumen y una forma determinada. Hacer que
modifiquen su forma suele ser difícil: son indeformables, aunque algunos son relativamente elásticos.
Esto se debe a la estructura interna de las moléculas, átomos o iones que constituyen el sólido. Como
las fuerzas intermoleculares son muy intensas, estas partículas están ordenadas espacialmente, fijas en
unas posiciones determinadas. Por eso se dice que tienen una estructura interna cristalina.
A veces, esa estructura interna cristalina se manifiesta externamente como una
figura geométrica: un poliedro más o menos perfecto: son los sólidos cristalizados o
cristales. En la naturaleza estos se presentan como minerales, algunos de los cuales
podrás ver si pulsas sobre la imagen pequeña de la izquierda.
Los vidrios y plásticos carecen de estructura interna cristalina, se dice que son sustancias amorfas
y no se consideran sólidos sino líquidos con viscosidad (resistencia a fluir, debida al rozamiento entre
sus moléculas) muy alta, tan alta que no pueden fluir y por eso presentan siempre la misma forma como
si fueran sólidos.

3. Las partículas que constituyen el sólido pueden ser moléculas, átomos o iones, dependiendo de la
naturaleza de estas partículas variará la intensidad de las fuerzas intermoleculares que las mantienen
unidas en la estructura cristalina del sólido y, por tanto, cambiarán las propiedades del sólido:
Si las partículas son átomos, se trata de un sólido atómico, los
átomos están unidos por enlaces covalentes que son muy fuertes pero
muy dirigidos (los átomos tienen que estar en una posición fija, si el
átomo cambia un poco de lugar, el enlace se rompe). Por eso son
sólidos muy duros, pero frágiles, con puntos de fusión y ebullición
muy elevados. El diamante es un sólido de este tipo.
Si las partículas son moléculas, se trata de un sólido molecular, las
moléculas se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, que son muy
débiles y poco dirigidas, por lo que los sólidos moleculares son
blandos y tienen puntos de fusión y ebullición bajos. El azúcar es un
sólido molecular típico.
Si las partículas son iones se pueden originar dos tipos de sólidos: sólidos iónicos o sólidos
metálicos. Los sólidos metálicos están formados por iones positivos rodeados de electrones, esto hace
que sean buenos conductores de la electricidad, así como duros y tenaces, con altos puntos de fusión y
ebullición. El cobre o el oro son sólidos metálicos.
Los sólidos iónicos están formados por iones positivos y negativos alternos, que se atraen por tener
cargas opuestas. Como la atracción eléctrica es fuerte, los sólidos son duros, pero frágiles y no
conducen la electricidad. La sal es un típico sólido iónico.
ESTADO LIQUIDO
En un líquido, las fuerzas intermoleculares son lo bastante intensas como para impedir que las
partículas que forman el líquido se separen, pero no tienen el suficiente poder para mantenerlas fijas.
Por eso, aunque los líquidos tienen un volumen constante, su forma no es fija, se adaptan al recipiente
en el que están ubicados.
En el interior del
líquido, todas las
moléculas están
rodeadas por otras
moléculas de líquido
que la atraen, como
todas las fuerzas de
atracción son iguales, es como si no se ejerciera ninguna
fuerza sobre ella, por lo que puede moverse libremente. En la
superficie, las moléculas sólo están rodeadas por el interior del
líquido y por su superficie, así que hay una fuerza neta sobre
ellas que se manifiesta en la tensión superficial, la fuerza mantiene unida la superficie del líquido y
hace que ésta se comporte como una lámina que hay que romper para penetrar en el líquido. Debido a
la fortaleza de la tensión superficial, entrar en el seno del líquido cuesta algún trabajo y algunos
insectos pequeños pueden moverse por la superficie del líquido sin hundirse en él. Es el caso de una
chinche acuática muy común en los estanques y aguas tranquilas de Europa.

4. Si dejamos un vaso de agua descubierto, podemos observar como al cabo de los días disminuye su
contenido: el agua se evapora. Las moléculas de agua que están en su superficie pasan al estado
gaseoso. Este proceso de evaporación no debe ser confundido con la ebullición:
Ebullición Evaporación
Se produce a una temperatura determinada
Se produce a cualquier temperatura.
(punto de ebullición).
Afecta a todo el líquido. Afecta a la superficie del líquido.
Se efectúa de forma tumultuosa. No cambia la apariencia tranquila del líquido.
Al evaporarse, parte del líquido se ha transformado en vapor y, por tanto, ejerce una presión, que se
conoce como presión de vapor, que depende de la temperatura y del líquido en cuestión. Cuando la
temperatura hace que la presión de vapor iguala la presión atmosférica el líquido entra en ebullición y
se trata del punto de ebullición. Esto produce dos fenómenos interesantes: la cocina en alta montaña y
la olla a presión.
Si en lugar de un líquido puro tenemos una disolución, un líquido al que se le ha agregado otra
sustancia llamada soluto, cuando disminuimos la temperatura, las moléculas del soluto impiden que se
unan entre sí las del líquido, interponiéndose entre ellas. Con esto, ahora el líquido no solidifica como
cuando esta puro, sino a una menor temperatura: disminuye su punto de fusión, este hecho se conoce
como descenso crioscópico. Cuanto mayor sea la cantidad de soluto añadida al líquido, mayor será
también el descenso crioscópico de la disolución.
También el descenso crioscópico tiene utilidad práctica: la eliminación de nieve de las carreteras y
los anticongelantes para vehículos.
Cuando se producen fuertes nevadas, las ciudades pueden llegar a paralizarse porque la nieve impide
el paso de los coches y camiones por sus calles y carreteras. Al añadir sal a la nieve, se forma una
disolución de sal en agua, la disolución no solidifica a 0 ºC, sino a menor temperatura (por el descenso
crioscópico), por lo que la nieve se funde y las calles pasan a estar despejadas Dependiendo de la
temperatura ambiente, habrá de añadirse más o menos sal a la nieve.
El motor de un coche tiene que refrigerarse, enfriarse, ya que alcanza temperaturas muy elevadas y
podría fundirse el metal que lo forma. Esto se hace con agua. Pero en los lugares fríos, en invierno, el
agua puede llegar a congelarse con lo que se romperían los tubos por los que circula y, por tanto, se
rompería el motor. También esta dificultad se soslaya con el uso de disoluciones. Al agua del motor se
le añade un anticongelante, que puede ser cualquier sustancia, con lo que se forma una disolución que,
por el descenso crioscópico, congela a menor temperatura..

5. ESTADO GASEOSO
En un gas, las fuerzas intermoleculares son muy débiles, por lo que las moléculas del gas no se unen
unas a otras, sino que se encuentran separadas, moviéndose al azar. Por esto, un gas no tiene una forma
ni un volumen fijo, adoptan la forma del recipiente que los contiene y ocupan todo su volumen.
Si el gas se encierra en un recipiente que tenga una pared móvil, como una jeringuilla, al tapar su
extremo abierto con el dedo y empujar su émbolo haremos disminuir el volumen del aire que contiene.
Si soltamos el émbolo veremos como vuelve a su posición inicial, empujado por el aire de la
jeringuilla. Otro tanto ocurre si desplazamos el émbolo aumentando el volumen del aire, al soltarlo
vuelve a su posición inicial. En el primer caso, el aire que ocupa la jeringuilla ejerce una fuerza sobre el
émbolo, la presión, que es mayor que la del aire que hay fuera de la
jeringuilla, ambos empujan al émbolo, pero gana el aire del interior
de la jeringuilla. En el segundo caso ocurre lo contrario, la presión
del aire de fuera es mayor que la del aire que contiene la jeringuilla y
es la que gana en el empuje del émbolo.
Para medir la presión de un gas en un recipiente, como una rueda
o un balón, se usa el manómetro; para medir la presión de la
atmósfera (que es un gas) se usa el barómetro que inventó Torricelli
en 1650. Tanto en un caso como en otro, la presión se mide en
atmósferas (atm), en bares, en milímetros de mercurio (mmHg)
o en Pascales (Pa), en el Sistema Internacional de unidades. 1 atm
equivale a 1'013 bares, a 760 mmHg y a 101300 Pa. Más conocido
por su uso en meteorología es el milibar la milésima parte de un
bar.