Una primera forma de clasificar la materia es conforme la fase física o estado de agregación en que se encuentra: sólido, líquido y gaseoso. Aunque existe el cuarto estado —plasma— que es poco conocido, es el más abundante en el universo (como en el Sol y las estrellas). En la Tierra forma una capa atmosférica llamada ionosfera, originada por la radiación ultravioleta proveniente de la luz del sol; de manera artificial se forma en reacciones de fusión nuclear.

Los tres estados de la materia en una vela encendida. Haz click para ampliar la imagen.

Para comprender el desarrollo de e ste tema es conveniente recordar los conceptos de molécula, átomo, volumen, cohesión, temperatura, presión, energía cinética y energía calorífica.

En el siglo XIX, gracias al modelo cinético-molecular, se logró una interpretación de las tres fases en la materia (sólido, líquido y gas; sin embargo, no se conocía el estado plasma). Según este modelo, la materia está compuesta de partículas muy pequeñas: las moléculas.

CARACTERÍSTICAS CUALITATIVAS DE LOS SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES

Sólidos

Poseen forma y volumen definidos; es decir, su forma y volumen son constantes, no cambian. En ellos las moléculas se atraen fuertemente, esta fuerza de atracción se llama cohesión y proporciona a la materia forma y volumen propios, y predomina sobre la energía cinética o de movimiento. Estas cualidades se modifican de acuerdo con las variaciones de presión y temperatura. Algunas propiedades físicas de los sólidos son: elasticidad, dureza, tenacidad, maleabilidad y ductilidad.

Líquidos

Carecen de forma específica ya que cambian adoptando la del recipiente que los contiene, ya que fluyen. Esto se debe a que la fuerza de cohesión entre las moléculas de los líquidos es más débil que la de los sólidos.

El volumen de los líquidos es definido, por tanto, no se pueden comprimir, esta característica se aplica en los frenos, la dirección, el gato y la grúa hidráulicos. Sus moléculas se mantienen juntas resbalando unas sobre otras porque la energía cinética y la cohesión —fuerza de atracción entre las moléculas— están casi equilibradas. Algunas de sus propiedades son: viscosidad, adherencia, capilaridad y tensión superficial.

El estado líquido es el que menos abunda en forma natural, ya que sólo el agua, el petróleo y el mercurio lo presentan. El bromo (Br) y el francio (Fr), también son líquidos en estado puro. La mayoría de los líquidos son fabricados por el hombre (aceites, ácidos, líquidos para limpieza, etc.), o tienen agua en su composición (leche, sangre o la orina).

Gases

Los gases no tienen forma ni volumen definidos, ya que llenan en su totalidad cualquier recipiente que los contenga. Pueden comprimirse reduciendo considerablemente su volumen si se les aplica presión (fuerza por unidad de superficie). A mayor presión disminuye el volumen.

A la propiedad que tienen los gases de ocupar totalmente el volumen del recipiente que los contiene se le llama expansibilidad. En este estado las moléculas se mueven con mucha libertad y a gran velocidad, por lo que su cohesión (fuerza de atracción) es casi nula y su energía cinética o de movimiento es muy grande.

Algunos elementos químicos gaseosos —a temperatura y presión ordinarias—, son pocos; por ejemplo: oxígeno (O), hidrógeno (H), nitrógeno (N), flúor (F), cloro (Cl), helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn).

Los gases se mezclan entre sí cuando se ponen en contacto. Sus cantidades y propiedades se describen en términos de volumen, temperatura y presión.

Plasma

Al aumentarle la temperatura a un sólido se transforma en líquido o al hacerlo con un líquido éste se convierte en gas. Pero si se calienta un gas a temperaturas del orden de 5 000 grados centígrados o más, sus moléculas se rompen en átomos; al subir la temperatura (en el orden de 1 000 000 de grados centígrados), cada átomo se desprende de sus electrones, los cuales se convierten en iones. La concentración de las partículas negativas (electrones) y los iones positivos es la misma, por lo que el material es eléctricamente neutro y buen conductor de la corriente eléctrica. A este estado se le llama plasma.

TRANSFORMACIONES DE FASE

La materia que existe en tres estados normales, sólido, líquido y gaseoso, y puede transformarse de un estado o fase a otro. Estos cambios se conocen como fenómenos físicos y se generan cuando las condiciones ambientales —presión y temperatura — cambian; por ejemplo: el agua en condiciones ambiente de temperatura y presión es líquida, pero al congelarla, disminuye su temperatura y se solidifica convirtiéndose en hielo.

Si en la atmósfera que rodea a la Tierra el termómetro descendiera a –194º C, el aire se convertiría en un líquido azul pálido muy frío. Sumergida en ese mar, la vida animal se extinguiría.

Al tomar un poco de agua en estado líquido y calentarla, la energía cinética de movimiento de las partículas aumenta, transformándola en vapor. De igual forma sucede en la naturaleza con el agua. Esto origina el ciclo del agua.

La transformación de fase de cualquier sustancia de un estado de agregación a otro tiene un nombre particular para cada caso.

La intervención del calor es evidente en cada uno de los procesos de transformación de fase o cambios de estados; por ejemplo: cuando un sólido absorbe calor, su temperatura se eleva hasta un punto llamado "de fusión" en el que comienza a transformarse en líquido.

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