La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. El agua de un vaso, el aire que respiramos, una piedra y nuestro propio cuerpo están formados por materia. Aunque los materiales pueden parecer muy diferentes, todos están compuestos por partículas diminutas, como átomos y moléculas. Según cómo se organizan y se mueven esas partículas, la materia se presenta en distintos estados. Los estados de la materia más conocidos son el sólido, el líquido y el gaseoso, aunque también existen otros, como el plasma. Comprenderlos ayuda a explicar fenómenos cotidianos como la formación del hielo, la evaporación de un charco o el brillo del Sol.

 
Infografia sobre Estados de la materia

¿Qué son los estados de la materia?

Los estados de la materia son las diferentes formas físicas en las que puede encontrarse una sustancia. No cambia necesariamente su composición: por ejemplo, el agua sigue siendo agua cuando está congelada, líquida o convertida en vapor. Lo que cambia principalmente es la distancia entre sus partículas, su movimiento y la fuerza con la que se atraen.

La temperatura y la presión influyen mucho en estos estados. Al aumentar la temperatura, las partículas suelen moverse con más energía; al disminuirla, se mueven menos y pueden acercarse. Por eso una misma sustancia puede cambiar de estado sin convertirse en otra diferente.

  • Sólido: tiene forma y volumen definidos.
  • Líquido: conserva el volumen, pero adopta la forma del recipiente.
  • Gas: no tiene forma ni volumen propios y se expande.
  • Plasma: es un gas con partículas eléctricamente cargadas.

El estado sólido: partículas muy ordenadas

En los sólidos, las partículas están muy juntas y unidas por fuerzas intensas. No permanecen completamente quietas, pero solo vibran alrededor de posiciones casi fijas. Esta organización explica que un cubo de hielo, una moneda o una mesa mantengan su forma y ocupen un volumen estable.

Los sólidos pueden ser rígidos, como una roca, o más flexibles, como una goma. También pueden clasificarse en cristalinos, cuando sus partículas siguen un patrón ordenado, y amorfos, cuando no presentan una estructura regular completa, como ocurre con algunos tipos de vidrio.

  • Tienen forma propia.
  • Son difíciles de comprimir porque hay poco espacio entre sus partículas.
  • Su volumen cambia muy poco cuando se aplica presión.
  • Pueden romperse, deformarse o dilatarse al calentarse.

Líquidos y gases: materia en movimiento

En los líquidos, las partículas siguen estando próximas, pero pueden deslizarse unas sobre otras. Por eso el agua, la leche o el aceite fluyen y toman la forma del recipiente. Aun así, mantienen un volumen definido. Una propiedad importante de los líquidos es la viscosidad, que indica cuánto se resisten a fluir: la miel es más viscosa que el agua.

En los gases, las partículas están muy separadas y se mueven rápidamente en todas direcciones. El aire, el dióxido de carbono y el vapor de agua son ejemplos de gases. Como existe mucho espacio entre sus partículas, los gases pueden comprimirse y expandirse con facilidad. Además, ejercen presión sobre las paredes del recipiente que los contiene.

Un gas no siempre es visible. El vapor de agua verdadero es invisible; la nube blanca que vemos sobre una bebida caliente está formada por diminutas gotas de agua líquida suspendidas en el aire.

  • Los líquidos fluyen y tienen superficie libre.
  • Los gases llenan todo el espacio disponible.
  • La presión de un gas puede aumentar si se reduce su volumen.
  • La difusión permite que un gas se mezcle con otro, como sucede con un perfume en una habitación.

¿Cómo cambia la materia de un estado a otro?

Los cambios de estado ocurren cuando una sustancia gana o pierde energía, generalmente en forma de calor. Durante estos procesos, la materia no desaparece: sus partículas cambian de organización y movimiento. Algunos cambios son reversibles, como congelar y derretir agua.

Es importante distinguir la evaporación de la ebullición. La evaporación sucede lentamente en la superficie de un líquido y puede ocurrir a distintas temperaturas. La ebullición, en cambio, ocurre en todo el líquido cuando alcanza una temperatura determinada, que también depende de la presión.

  • Fusión: un sólido se convierte en líquido, como el hielo al derretirse.
  • Solidificación: un líquido pasa a sólido, como el agua al congelarse.
  • Vaporización: un líquido se transforma en gas mediante evaporación o ebullición.
  • Condensación: un gas se convierte en líquido, como el vapor que forma gotas en un vaso frío.
  • Sublimación: un sólido pasa directamente a gas, como el hielo seco.
  • Deposición o sublimación inversa: un gas pasa directamente a sólido, como la formación de escarcha.

El plasma y otros estados sorprendentes

El plasma aparece cuando un gas recibe tanta energía que algunos de sus átomos pierden electrones. Así se forman partículas con carga eléctrica. Aunque no solemos encontrarlo en casa, es muy común en el universo: las estrellas, incluido el Sol, están formadas principalmente por plasma. También aparece en los relámpagos, las auroras polares y algunos tubos luminosos.

En condiciones extremas de temperatura y presión existen otros estados, como el condensado de Bose-Einstein, que se estudia sobre todo en laboratorios. En él, ciertas partículas se comportan de manera colectiva, casi como si fueran una sola. Para la vida diaria, sin embargo, los estados sólido, líquido, gaseoso y plasma son los más importantes.

Estudiar los estados de la materia permite comprender el ciclo del agua, la fabricación de objetos, el funcionamiento de los refrigeradores y muchos fenómenos naturales. Observar qué ocurre con un cubo de hielo, una olla de agua o el aire dentro de un globo es una forma sencilla de descubrir cómo se comportan las partículas que forman nuestro mundo.