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Definición de la materia
La materia se presenta en cuatro estados: sólidos, líquidos, gases y plasma. A menudo, el estado de la materia de una sustancia puede cambiarse añadiendo o eliminando energía térmica de la misma. Por ejemplo, la adición de calor puede fundir el hielo en agua líquida y convertir el agua en vapor.
La palabra «materia» se refiere a todo lo que tiene masa y ocupa espacio en el universo. Toda la materia está formada por átomos de elementos. A veces, los átomos se unen estrechamente, mientras que otras veces están muy dispersos.
Los estados de la materia se describen generalmente en función de las cualidades que pueden verse o sentirse. La materia que se siente dura y mantiene una forma fija se llama sólida; la que se siente húmeda y mantiene su volumen pero no su forma se llama líquida. La materia que puede cambiar tanto de forma como de volumen se denomina gas.
Algunos textos de introducción a la química nombran a los sólidos, los líquidos y los gases como los tres estados de la materia, pero los textos de mayor nivel reconocen al plasma como el cuarto estado de la materia. Al igual que un gas, el plasma puede cambiar su volumen y su forma, pero a diferencia de un gas, también puede cambiar su carga eléctrica.
Propiedades de la materia
El agua puede adoptar muchas formas. A bajas temperaturas (por debajo de 0°C), es un sólido. A temperaturas «normales» (entre 0°C y 100°C), es un líquido. Mientras que a temperaturas superiores a 100°C, el agua es un gas (vapor).
La materia suele existir en uno de estos tres estados: sólido, líquido o gas. El estado que presenta una determinada sustancia 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. Además de existir en uno de los tres estados, la materia también puede sufrir un cambio de estado. Un cambio de estado se produce cuando la materia se convierte de un estado a otro, por ejemplo, cuando un líquido se convierte en gas o un sólido se convierte en líquido.
Un líquido conocido es el mercurio metálico. El mercurio es una anomalía. Es el único metal que conocemos que es líquido a temperatura ambiente. Además, el mercurio tiene la capacidad de pegarse a sí mismo (tensión superficial), una propiedad que presentan todos los líquidos. El mercurio tiene una tensión superficial relativamente alta, lo que lo hace muy singular. Aquí puedes ver el mercurio en su forma líquida común.
Características de la materia
En esta página web analizamos cinco estados de la materia. Los sólidos, los líquidos, los gases, los plasmas y los condensados de Bose-Einstein (BEC) son diferentes estados de la materia que tienen distintas propiedades físicas. Los sólidos suelen ser duros, los líquidos llenan recipientes y los gases nos rodean en el aire. Cada uno de estos estados se conoce también como fase.
¿Cómo cambia la materia de un estado a otro? Los elementos y compuestos pueden pasar de un estado a otro cuando cambian determinadas condiciones físicas. Por ejemplo, cuando la temperatura de un sistema aumenta, la materia del sistema se vuelve más excitada y activa. Si se introduce suficiente energía en un sistema, puede producirse un cambio de fase al pasar la materia a un estado más activo.
Supongamos que tenemos un vaso de agua (H2O). Cuando la temperatura del agua aumenta, las moléculas se excitan más y rebotan mucho más. Si le das a una molécula de agua líquida la energía suficiente, se escapa de la fase líquida y se convierte en un gas. La energía adicional permite a las moléculas cambiar de estado.
¿Te has dado cuenta de que puedes oler una cena de pavo cuando empieza a calentarse? A medida que la energía de las moléculas del interior del pavo se calienta, éstas escapan en forma de gas. Puedes oler los compuestos volátiles que se mezclan en el aire que te rodea.
Propiedades del sólido, el líquido y el gas
El agua puede adoptar muchas formas. A bajas temperaturas (por debajo de \\text{o} \text{C}), es un sólido. A temperaturas «normales» (entre \\N(0^text{o} \NC) y \N(100^text{o} \NC)), es un líquido. Mientras que a temperaturas superiores a \\\️ (100^text{o} \️), el agua es un gas (vapor). El estado en el que se encuentra el agua depende de la temperatura. Cada estado tiene su propio conjunto de propiedades físicas. La materia suele existir en uno de estos tres estados: sólido, líquido o gaseoso.
Figura \ (\PageIndex{1}): La materia suele clasificarse en tres estados clásicos, a los que a veces se añade el plasma como cuarto estado. De izquierda a derecha: cuarzo (sólido), agua (líquido), dióxido de nitrógeno (gas).
El estado que presenta una determinada sustancia 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. La figura \(\PageIndex{2}\Nmuestra las diferencias entre sólidos, líquidos y gases a nivel molecular. Un sólido tiene un volumen y una forma definidos, un líquido tiene un volumen definido pero no una forma definida, y un gas no tiene ni un volumen ni una forma definidos.