Cambios de estado de la materia. Lo que no sabias.

Cambios de estado de la materia

¿Qué le ocurre al agua líquida cuando la calientas? ¿Por qué en algunos lugares del mundo cae nieve? Si dejas agua en el congelador, ¿qué le ocurre? ¿Has dejado destapado un envase que contenga alcohol?, ¿qué le ocurre? ¿Sabes cómo se forma la lluvia? Si llueve y el patio de tu casa se moja, ¿qué pasa con el agua bajo la acción del viento y el sol?

Un aspecto de la materia que nos es familiar y es de gran interés son sus cambios de estado. Estos cambios de estado de la materia son de tipo físico y no implican la creación de nuevas sustancias, debido a la alteración de su composición; por ejemplo: cuando el agua se congela, se obtiene hielo (agua congelada), pero no se forma una sustancia nueva, es decir, la sustancia es agua antes y después del cambio de estado. En la misma forma, el vapor que se produce cuando hierve el agua sigue siendo agua. Estos cambios generalmente requieren de un aumento o disminución de la temperatura, y pueden ir acompañados de variaciones en la presión. Los cambios de estado de la materia se explican a continuación.

Fusión

Es el cambio que sufren las sustancias al pasar del estado sólido al líquido al incrementar la temperatura.

El punto de fusión normal de una sustancia es la temperatura a la que funde el sólido a una atmósfera de presión. Este valor es característico de cada sustancia y se utiliza como criterio de su pureza, ya que la presencia de impurezas lo modifican.

Ejemplos: Fusión del acero para hacer láminas, tubos, etc.; fusión de los metales empleados en una aleación para acuñar una moneda; fusión de un plástico para moldeado, etcétera.

Evaporación

Este cambio de estado se presenta cuando se calienta un líquido para convertirlo en gas y da lugar a su evaporación o ebullición.

En muchas ocasiones las palabras vapor y gas se utilizan indistintamente, el término vapor se emplea para describir a las moléculas en estado gaseoso de una sustancia a la presión y temperatura ambientes.

Por ejemplo, cuando el agua líquida se calienta, las moléculas que escapan de ella se denominan vapor de agua.

La evaporación es el proceso por el cual las moléculas que se encuentran cerca de la superficie del líquido adquieren la energía necesaria para escapar de las fuerzas de atracción que las mantienen unidas a sus vecinas y pasan a la fase gaseosa.

Un líquido aumenta su tendencia a evaporarse cuando:

• Se incrementa la temperatura.
• Es mayor el área de superficie del líquido.
• Se disminuye la atracción de las fuerzas intermoleculares.

Ebullición

El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la que éste hierve cuando se expone a la presión de una atmósfera.

F l punto de ebullición depende dela presión y es característico de cada sustancia, por lo que esta propiedad física se utiliza para identificación. El agua hierve a 100°C al nivel del mar (760 mmHg) pero en la Ciudad de México su punto de ebullición disminuye hasta 93°C (585 mmHg). Dependiendo de la altura del lugar respecto al nivel del mar cambia el valor del punto de ebullición puesto que varía la presión atmosférica. A presiones altas el punto de ebullición es mayor; a presiones bajas, disminuye.

Sublimación

La conversión directa de un sólido al estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido, se llama sublimación. A presión atmosférica, el hielo seco (dióxido de carbono sólido) se evapora sin fundirse.

La sublimación ocurre a una temperatura menor que la temperatura de fusión.

El proceso en sentido inverso, o sea, cuando una sustancia en estado gaseoso se solidifica, sin pasar por el estado líquido, se llama deposición. Por ejemplo, la nieve se forma por la solidificación directa del vapor de agua.

Este método es muy eficaz para la purificación de las sustancias. Algunos sólidos impuros se someten a sublimación y posterior deposición del gas sobre una superficie fría. El yodo suele purificarse mediante este procedimiento.

El proceso comercial basado en la sublimación, que se llama “secado en frío” se utiliza para deshidratar alimentos y materiales biológicos que pueden descomponerse si son calentados para secarlos. Este proceso casi siempre va acompañado de una reducción de la presión y también se le conoce como liofilización.

Este método se utiliza, por ejemplo, para fabricar “café instantáneo”. Al someter el café al vacío, se logra una presión menor en la que el hielo se sublima. Al eliminar el agua en esta forma se preservan las moléculas sensibles al calor que confieren al sabor de su café, de manera que no se altera la calidad del producto.

Condensación

La condensación se presenta cuando un gas cambia a estado líquido al disminuir su temperatura. Por ejemplo, cuando el vidrio de una ventana se empaña debido a las pequeñas gotas de agua dela humedad atmosférica.

Licuefacción

Es el paso del estado gaseoso al líquido, y se lleva a cabo cuando se aumenta suficientemente la presión y se reduce la temperatura para conseguir el cambio, resultando además una disminución del volumen. Por ejemplo, para obtener aire líquido o alguno de sus componentes (como nitrógeno y oxígeno, que son gases en condiciones naturales), se puede licuar el aire atmosférico.

Los aerosoles están comprimidos, es decir, se presentan en forma líquida, al apretar la válvula se gasifican al entrar en contacto con la atmósfera por una diferencia de presiones. La presión es mayor en el recipiente.

Solidificación

Es el cambio de un líquido a sólido por enfriamiento, es decir, al disminuir la temperatura del cuerpo líquido. Por ejemplo, la formación de cubos de hielo en el refrigerador.

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Bibliografía

Regalado, V. M. (2016). Química 1. Ciudad de México: Grupo Editorial Patria.