¿Sabes qué es la materia y cuáles son sus diferentes estados?

Probablemente hayas estudiado, o sigas estudiando, este tema en tus clases de física y química. Pero, ¿qué hay de reforzar todos los conceptos e información de los estados de la materia para que nunca los olvide?

Para empezar, la materia no es más que el "material" del universo: los átomos, las moléculas y los iones que componen todas las sustancias físicas.

Por lo tanto, la materia es todo lo que tiene masa y ocupa espacio, mientras que su estado físico está relacionado con la velocidad de movimiento de sus partículas, recordando que algunos de estos estados pueden modificarse por temperatura o presión.

Energía

Para comprender los estados de la materia, también es necesario saber un poco más sobre las energías. La energía es la capacidad de causar cambios, y no puede ser creada o destruida; solo se puede conservar y convertir de una forma a otra. Por ejemplo, "energía potencial" es aquella almacenada en el objeto debido a su posición.

Ya la "energía cinética" es la que está en movimiento y que causa cambios. Cualquier objeto o partícula que esté en movimiento tiene energía cinética basada en su masa y velocidad, y puede convertirse en otras formas de energía, como la eléctrica o la térmica.

Cinco fases

Hay cinco fases conocidas de estados de la materia, siendo las tres más estudiadas: sólido, líquido y gaseoso. Pero aún existe el estado de plasma y condensado de Bose-Einstein, que son fases estudiadas en niveles más avanzados de física.

Sólido

En estado sólido, las partículas se concentran firmemente para que no puedan moverse mucho mientras están en baja agitación. Es decir, su energía cinética también es baja. Los electrones de cada átomo están en movimiento, creando una pequeña vibración pero manteniendo los átomos fijos en su posición.

Por lo tanto, los sólidos tienen una forma definida. No acomodan la forma del contenedor en el que se colocan. Por ejemplo, si se coloca una barra de oro en un plato, no se extiende en su forma.

Los sólidos también tienen un volumen definido. Las partículas de un sólido ya están tan concentradas que aumentar la presión juntas no puede comprimir el sólido a un volumen menor.

Neto

En la fase líquida, las partículas de una sustancia tienen más energía cinética que aquellas en forma de un sólido. Las partículas líquidas están más dispersas pero todavía están muy cerca una de la otra. Y al igual que los sólidos, los líquidos tienen un volumen definido y no se pueden comprimir, pero su forma puede variar.

Las partículas de una sustancia líquida tienen suficiente espacio para fluir a su alrededor para que su forma sea variable. Un líquido cambia de forma según su contenedor. La fuerza se distribuye uniformemente por todo el líquido, de modo que cuando un objeto se coloca en un líquido, las partículas son desplazadas por él.

Gaseoso

Las partículas de gas tienen una gran cantidad de espacio entre ellas y tienen una alta energía cinética. Si no está confinado, las partículas de un gas se propagan indefinidamente. Ya confinado, el gas se expandirá para llenar el contenedor.

Cuando un gas se pone bajo presión reduciendo el volumen del recipiente, el espacio entre las partículas se reduce y la presión ejercida por sus colisiones aumenta. Si el volumen del recipiente se mantiene constante pero la temperatura del gas aumenta, la presión también aumentará.

Las partículas de gas tienen suficiente energía cinética para superar las fuerzas intermoleculares que mantienen unidos sólidos y líquidos. Por lo tanto, un gas no tiene un volumen o forma definidos.

Plasma

El plasma no es un estado común de la materia aquí en la Tierra, pero puede ser el estado más común de la materia en el universo. El plasma está compuesto de partículas altamente cargadas con mucha energía cinética.

Los gases nobles (helio, neón, argón, criptón, xenón y radón) a menudo se utilizan para emitir señales brillantes, utilizando electricidad para ionizarlos al estado de plasma. Las estrellas son esencialmente bolas de plasma sobrecalentadas.

Condensado de Bose-Einstein

En 1995, los científicos tecnológicos crearon un nuevo estado de la materia, el condensado de Bose-Einstein. Usando una combinación de láseres e imanes, Eric Cornell y Carl Weiman enfriaron una muestra de rubidio a pocos grados del cero absoluto. A esta temperatura extremadamente baja, el movimiento molecular está muy cerca de cesar por completo.

Con esto, como casi no se transfiere energía cinética de un átomo a otro, y comienzan a acumularse. De esa manera, no hay más miles de átomos separados, solo un "superatoma". El condensado se usa para estudiar la mecánica cuántica a nivel macroscópico.

Los científicos también observaron que la luz parece disminuir a medida que pasa a través de un estado condensado de Bose-Einstein, lo que permite el estudio de la paradoja de partículas / ondas. Un material en este estado también tiene muchas de las propiedades de un superfluido sin fricción y también se usa para simular las condiciones que se pueden aplicar a los agujeros negros.