Los estados de la materia

Los tres estados de la materia —sólido, líquido y gaseoso— se diferencian por la forma y el volumen de la sustancia en cuestión. Los sólidos tienen un volumen y una forma finita. Los líquidos cuentan con un volumen finito, pero su forma depende de dónde se encuentren almacenados. Los gases no tienen ni forma ni volumen definidos y se expanden indefinidamente si nada los contiene.

La materia se compone de moléculas y las moléculas de átomos, y es la naturaleza de unos y otras lo que determina el estado de la materia. Todas las moléculas tienen energía cinética: se mueven, y cuanto más se mueven más probable es que se alejen entre sí; no obstante, las moléculas —sobre todo las del mismo tipo— tienden a atraerse mutuamente. Es esta tensión entre la energía cinética y la atracción molecular la que provoca las distintas fases de la materia. La temperatura y la presión influyen enormemente en esta tensión: los aumentos de temperatura provocan que las moléculas se muevan a mayor velocidad, aumentando su energía cinética, mientras que los descensos de presión hacen que las moléculas se aproximen, incrementándose la atracción molecular.

En los sólidos las moléculas se mueven lentamente, vibrando o rotando, y la atracción molecular es muy elevada, lo que hace posible que se unan formando estructuras rígidas denominadas cristales o estructuras amorfas como el cristal. Dependiendo de la temperatura y la presión el mismo tipo de molécula puede formar múltiples estructuras distintas: por ejemplo, el carbón sólido puede convertirse en grafito o en diamante. Las distintas estructuras se denominan fases.

En los líquidos, la energía cinética es lo bastante elevada y la atracción molecular lo suficientemente baja como para que las moléculas se deslicen unas al lado de las otras sin dificultad. La mayoría de las sustancias sólo cuentan con una fase líquida, pero existen otras que presentan más de una: por ejemplo, el helio líquido cuenta con dos. En los gases, las moléculas apenas se atraen, por lo que se mueven con total libertad. Si las moléculas cobran suficiente energía cinética y apenas sufren presión, sus electrones —partículas diminutas con carga negativa— se separan del resto de sus átomos. Esta fase —denominada plasma— tiene lugar, por ejemplo, en las estrellas.