¿Cuáles son los estados físicos de la materia y qué los define?

La física esconde misterios que nos sorprenden continuamente, pero hoy queremos hablarte sobre los estados físicos de la materia. Descubrirás que hay mucho más que los tres estados de la materia que nos enseñaban en el colegio (líquido, sólido y gaseoso), y que, además, todavía hay muchas incógnitas que descubrir sobre la materia que compone el universo.

Características de los estados físicos de la materia

Seguro que ya conoces los tres estados clásicos pero por si acaso vamos a repasar rápidamente sus propiedades. Según la disposición de los átomos y de su grado de cohesión, cada estado de la materia tiene unas características particulares. Además, debemos tener en cuenta que los cambios en el entorno harán que la materia cambie de estado, alterando sus propiedades.

• Estado sólido

Cuando un cuerpo está en estado sólido, sus átomos están muy juntos y tan apretados que lo convierten en un cuerpo firme, de forma regular y volumen definido. Por esta razón, los sólidos no se pueden comprimir. Las partículas que forman la materia en estado sólido apenas pueden moverse, solamente vibran alrededor de posiciones fijas. No obstante, un aumento de la temperatura incrementa la vibración de las partículas, por lo que el sólido se dilata.

• Estado líquido

En estado líquido los átomos y las moléculas están más separados y tienen una fuerza de cohesión menor, lo que permite a los líquidos fluir y adaptarse al recipiente que los contiene. Por lo tanto, tienen volumen constante y, aunque su forma varía, no llena todos los espacios del recipiente, como ocurre con los gases.

Como curiosidad, ¿sabías que el vidrio es un líquido? Aunque no lo parezca el vidrio fluye. Lo que pasa es que lo hace tan lentamente que no podemos verlo a simple vista. Sin embargo, los científicos lo han demostrado al medir los grandes ventanales de catedrales antiguas y comprobar que son más gruesos en la parte inferior que en la superior. Es decir, a lo largo de los años el vidrio ha ido fluyendo hacia abajo.

• Estado gaseoso

El último de los estados clásicos de la materia es el gas. En un estado gaseoso las partículas que forman la materia están muy apartadas, tanto que la única manera de mantenerlas juntas es encerrándolas en un recipiente. Los gases ocupan todo el espacio disponible porque no hay cohesión entre sus átomos. Además, pueden comprimirse y adquieren la forma del recipiente que los contiene.

Cambios físicos y químicos de la materia

Como habíamos comentado, los cambios externos como las variaciones de temperatura y de presión pueden provocar que la materia cambie de estado, de sólida a líquida y de líquida a gas, y viceversa.

Un material cotidiano en el que puedes experimentar los cambios físicos y químicos de la materia es el agua: vemos que a temperatura ambiente está en estado líquido, fluye y se adapta al recipiente que la contiene. Sin embargo, si la dejamos unas horas en el congelador se convierte en hielo (solidificación: pase de estado líquido a sólido) y si la calentamos a más de 100º hierve y se transforma en vapor de agua (vaporización: paso de líquido a gas).

Cuando unos cubitos de hielo se derriten estamos experimentando la fusión, el cambio de estado sólido a estado líquido. En cambio, cuando el agua en estado gaseoso pasa a estado líquido se conoce como condensación. Esto último es lo que ocurre, por ejemplo, cuando se forman las nubes (vapor de agua) y empieza a llover.

Hay otros cambios un poco más drásticos en los estados de la materia que se dan cuando un sólido pasa a estado gaseoso (sublimación), y viceversa (sublimación inversa), sin pasar por la fase intermedia, el estado líquido. Las pastillas de naftalina utilizadas para ahuyentar a las polillas son un ejemplo práctico de sublimación.

Los nuevos estados físicos de la materia

Ahora llega lo más sorprendente: ¿sabías que recientemente se han descubierto dos nuevos estados de la materia? Y los científicos siguen investigando ya que hay otros estados físicos de la materia que solo se han detectado en condiciones extremas, propiciadas en experimentos de laboratorio.

• Estado plasma

El cuarto estado de la materia es el plasma. Aunque sus características son muy parecidas a las del estado gaseoso, se diferencian lo suficiente para considerarlo un estado propio. El plasma es un gas ionizado, lo que significa que es capaz de conducir electricidad. Al igual que los gases, el estado plasma no tiene forma ni volumen definido, sino que adquiere el de su contenedor. Se diferencia de ellos en que el plasma, cuando se ve influido por un campo magnético, puede formar filamentos, rayos y capas dobles.

Aunque dicho así parezca ciencia ficción, el estado plasma es más común de lo que podemos pensar. De hecho, la mayor parte del universo está formado por plasma intergaláctico. Pero tampoco necesitamos un viaje de años luz para encontrar el estado plasma. Si tienes una televisión con pantalla de plasma, no tienes ni que salir de casa. Estas pantallas contienen gases que se cargan eléctricamente para cambiar a estado de plasma, que interactúan con los electrodos de la pantalla para emitir luz.

• Condensado de Bose-Einstein

Por último, el quinto estado de la materia se atribuye al condensado de Bose-Einstein, un superfluido que se logra a temperaturas próximas al cero absoluto. A estas temperaturas los átomos se aglutinan y pasan a un nivel de energía mínima, conocido como estado fundamental. En este estado, los átomos se comportan como un gran sistema cuántico, es decir, como si se tratara de un único “superátomo”.

De momento, solo se ha conseguido llevar la materia a este quinto estado en un laboratorio, recurriendo a técnicas experimentales de física cuántica. Se espera que en un futuro el condensado de Bose-Einstein sea una revolución en el campo de la electrónica, pero actualmente la temperatura necesaria para que se forme es tan extrema que dificulta su estudio y aplicación.

Como puedes ver, todavía quedan muchas incógnitas que descubrir en cuanto a los estados de la materia. Cuanto más avancemos en el conocimiento científico mayores posibilidades tendremos de sacar provecho de sus propiedades en nuestra vida diaria.