Estados de la Materia y cambios que sufre

Introducción
Estados de la Materia
Cambios de estado en la Materia
Fusión
Solidificación
Vaporización
Condensación
Sublimación
Ionización
Deionización
Conclusión

Introducción

A través de los sentidos (gusto, tacto, olfato, visión y oído) recibimos y percibimos la información de todo lo que nos rodea. Percibimos objetos de diversas foradpero, colores, olores, tamaños y gustos. Todos estos objetos están formados por materia, ocupando un lugar en el espacio,

En física y química se denominan Cambios de Estado a la evolución de la Materia entre varios estados de agregación. Como lo son: los revueltas de un elemento o compuesto químico a estado sólido, liquido o emanacióneoso.

Para cada elemento o compuesto químico existen determinadas condiciones de presión y temperatura a las que se producen los revueltas de estado, debiendo interpretarse, cuando se hace referencia únicamente a la temperatura de revuelta de estado, que ésta se refiere a la presión de la atmósfera. De este modo, en "condiciones normales" hay compuestos tanto en estado sólido como líquido y emanacióneoso.

Estados de la Materia

ESTADO SÓLIDO:

A bajas temperaturas, los materiales se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa; y sus átomos a menudo se entrelazan formando configuracións cristalinas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Los sólidos son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. La presencia de pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en una forma geométrica.

Las sustancias en estado sólido presentan las siguientes características:

Forma definida
Volumen constante
Cohesión (atracción)
Vibración
Rigidez
Incompresibilidad (no pueden comprimirse)
Resistencia a la fragmentación
Fluidez muy baja o nula
Algunos de ellos se subliman (antiséptico)
Volumen tenso

ESTADO LIQUIDO

Si se incrementa la temperatura el sólido va "descomponiéndose" hasta desaparecer la configuración cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este accidente, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características:

Cohesión menor
Movimiento energía cinética.
No poseen forma definida.
Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
En el frío se comprime, excepto el agua.
Posee fluidez a través de pequeños orificios.
Puede presentar difusión.
No tiene forma fija pero si volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.

ESTADO GASEOSO

Incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado emanacióneoso. Las moléculas del emanación se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.

El estado emanacióneoso presenta las siguientes características:

Cohesión casi nula.
Sin forma definida.
Su volumen sólo existe en recipientes que lo contengan.
Pueden comprimirse fácilmente.
Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor.
Las moléculas que lo componen se mueven con libertad.
Ejercen movimiento ultra dinámico.

ESTADO DE PLASMA

En física y química, el concepto de líquido es un estado de la materia donde algunos o todos los electrones han sido separados de las órbitas externas del átomo. El resultado es una colección de iones (átomos que al perder electrones adquieren carga positiva) y electrones (de carga negativa) que no están ligados el uno al otro. Se da a altas temperaturas, como por molde en el profundo de las estrellas. A partir de cierta temperatura (que depende de la presión y de otros factores), los átomos ya no pueden conservar sus electrones y éstos se mueven libremente, formando una especie de «emanación» de electrones y núcleos. Sus propiedades físicas son parecidas a las de un emanación muy denso.

El líquido es también llamado emanación ionizado.

El término líquido es normalmente reservado a un sistema de partículas cargadas, lo suficientemente grandes para tener un comportamiento colectivo. Un pequeño número de iones y electrones no es, usualmente, llamado líquido.

Como las nebulosas y las estrellas están formadas de líquido, es la forma de materia más común del universo visible (más del 99%).

El líquido fue identificado como forma de materia por Sir William Crookes en 1879, pero la palabra "líquido" fue aplicada por primera vez al emanación ionizado por el Dr. Irving Langmuir.

La primera vez que se consiguió crear líquido simuladomente fue en un tokamak del CERN en Ginebra (Suiza), en un experimento destinado a fabricar un reactor de fusión nuclear.

El líquido es un emanación ionizado, es exponer, los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones o de todos ellos. De esta forma el líquido es un estado parecido al emanación pero compuesto por electrones y cationes (iones con carga positiva), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un molde muy claro es el Sol. En la baja Atmósfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida).Pero a altas temperaturas es muy diferente. Cuanto más caliente está el emanación, más rápido se mueven sus moléculas y átomos, y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son suficientemente violentas para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente «ionizados» por estas colisiones y el emanación se comporta como un líquido. A diferencia de los emanaciónes fríos (por molde, el aire a temperatura ambiente), los líquidos conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos. La lámpara fluorescente, contiene líquido (su componente principal es vapor de mercurio) que calienta y agita la electricidad, mediante la línea de fuerza a la que está conectada la lámpara. La línea, positivo eléctricamente un extremo y negativo, agente que los iones positivos se aceleren hacia el extremo negativo, y que los electrones negativos vayan hacia el extremo positivo. Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los átomos, expulsan electrones adicionales y mantienen el líquido, aunque se recombinen partículas. Las colisiones también hacen que los átomos emitan luz y esta forma de luz es más eficiente que las lámparas tradicionales. Los letreros de neón y las luces urbanas funcionan por un principio similar y también se usaron en electrónicas.

CONDENSADO BOSE-EINSTEIN

Esta nueva forma de la materia fue obtenida el 5 de julio de 1995, por los portes Eric Cornell, Wolfgan Ketterle y Carl Wieman, los cuales fueron galardonados en 2001 con el premio nobel de la física. Los científicos lograron enfriar los átomos a una temperatura 300 veces más bajo que lo que se había logrado anteriormente. Se le ha llamado "BEC, Bose - Einstein Condensado" y es tan frío y denso que ellos aseguran que los átomos pueden quedar inmóviles.Sin embargo todavía no se sabe cuál será el mejor uso que se le pueda dar a este descubrimiento. Este estado fue predicho por Einstein y Bose en 1924.

CONDENSADO DE FERMI

Creado en la universidad de Colorado por primera vez en 1999, el primer condensado de Fermi formado por átomos fue creado en 2003. El condensado fermiónico, considerado como el sexto estado de la materia, es una fase superfluida formada por partículas fermiónicas a temperaturas bajas. Esta cercanamente relacionado con el condensado de Bose-Einstein. A diferencia de los condensados de Bose-Einstein, los fermiones condensados se forman utilizando fermiones en lugar de bosones.

Dicho de otra forma, el condensado de Fermi es un estado de agregación de la materia en la que la materia adquiere superfluidez. Se crea a muy bajas temperaturas, extremadamente cerca del cero absoluto.

Los primeros condensados fermiónicos describían el estado de los electrones en un superconductor. El primer condensado fermiónico atómico fue creado por Deborah S. Jin en 2003. Un condensado quiral es un molde de un condensado fermiónico que aparece en las teorías de los fermiones sin adperoa con rompimientos a la simetría quiral.

Es considerado una falacia para muchos científicos. La naturaleza del condensado implica que todas las partículas que lo conforman se encuentran en el mismo estado cuántico, lo cual es sólo posible si dichas partículas son bosones. Ahora bien, el Principio de exclusión de Pauli impide que cualquier pareja de Fermiones ocupe el mismo estado cuántico al mismo tiempo. Por lo tanto un condensado fermiónico no puede coexistir.

¿Cuál es la diferencia? Los bosones son sociables; les gusta estar juntos. Como regla general, cualquier átomo con un número par de electrones+protones+neutrones es un bosón. Así, por molde, los átomos del sodio ordinario son bosones, y pueden unirse para formar condensados Bose-Einstein. Los fermiones, por otro lado, son antisociales. No pueden juntarse en el mismo estado cuántico (por el "Principio de Exclusión de Pauli" de la mecánica cuántica). Cualquier átomo con un número impar de electrones+protones+neutrones, como el potasio-40, es un fermión.

SUPERSÓLIDO:

Este material es un sólido en el sentido de que la totalidad de los átomos del helio-4 que lo componen están congelados en una película cristalina rígida, de forma similar a como lo están los átomos y las moléculas en un sólido normal como el hielo. La diferencia es que, en este accidente, "congelado" no significa "estacionario".

Como la película de helio-4 es tan fría (apenas un décimo de grado sobre el cero absoluto), comienzan a imperar las leyes de incertidumbre cuántica. En efecto, los átomos de helio comienzan a comportarse como si fueran sólidos y fluidos a la vez. De hecho, en las circunstancias adecuadas, una fracción de los átomos de helio comienza a moverse a través de la película como una sustancia conocida como "súper-fluido", un líquido que se mueve sin ninguna fricción. De ahí su nombre de "súper-sólido".

OTROS ESTADOS DE MATERIA

Existen otros posibles estados de la materia; algunos de estos sólo existen bajo condiciones extreadpero, como en el profundo de estrellas muertas, o en el comienzo del universo después del Big Bang o gran explosión:

Superfluido
Materia degenerada
Materia fuertemente simétrica
Materia débilmente simétrica
Materia extraña o [Materia de Quarks]

Cambios de estado en la Materia

Monografias.com

Fusión

La fusión es un paso porte que consiste en el revuelta de estado de la materia del estado sólido al estado líquido por la acción del calor. Cuando se calienta un sólido, se transfiere energía a los átomos que vibran con más rapidez a medida que gana energía.

El paso de fusión es el mismo que el de fundición, pero este término se aplica generalmente a sustancias como los metales, que se licuan a altas temperaturas, y a sólidos cristalinos. Cuando una sustancia se encuentra a su temperatura de fusión, el calor que se suministra es absorbido por la sustancia durante su transformación, y no produce variación de su temperatura. Este calor adicional se conoce como calor de fusión. El término fusión se aplica también al paso de calentar una mezcla de sólidos para obtener una disolución líquida simple, como en el accidente de las aleaciones.

Sabemos que los sólidos tienen configuración cristalina, esto es, sus átomos están colocados de forma regular en determinados puntos, siguiendo las tres dimensiones del espacio. Estos átomos pueden vibrar en torno a su posición de equilibrio y si su temperatura aumenta, la espacio de sus vibraciones crece, ya que la energía que reciben se emplea en aumentar su velocidad. Puede llegar un momento que los enlaces que los retenían en sus posiciones se rompan, desaparezca la distribución regular o lo que es lo mismo la configuración cristalina y se inicie el paso al estado líquido, es exponer la fusión.

Punto de fusión: temperatura en la que el sólido se convierte en líquido; este valor es constante y específico en cada sustancia, el revuelta de sólido a líquido no sólo se da por aplicación de calor sino que también aumentando o disminuyendo la presión según se requiera.

Solidificación

La solidificación es un paso porte que consiste en el revuelta de estado de la materia de líquido a sólido producido por una disminución en la temperatura. Es el paso inverso a la fusión.

En general, los compuestos disminuyen de volumen al solidificarse, aunque no sucede en todos los accidentes; en el accidente del agua aumenta.

En metalurgia

En general, los productos metálicos se originan en una primera etapa en estado liquido, luego del cual se pasa al estado sólido mediante moldes o por colada continua. El paso de solidificación es determinante para la calidad del producto final, porque si el material queda defectuoso en esta etapa, será muy difícil efectuar las correcciones en el procesamiento posterior.

Solidificación de Metales:

La solidificación de metales y aleaciones es un importante paso industrial ya que la mayoría de los metales se funden para moldearlos hasta una forma acabada o semiacabada. En general, la solidificación de un metal o aleación puede dividirse en las siguientes etapas:

1. Formación de núcleos estables en el fundido (nucleación).

2. elevación del núcleo hasta dar origen a cristales.

3. La formación de granos y configuración granular.

El aspecto que cada grano adquiere después de la solidificación del metal depende de varios factores, de entre los que son importantes los gradientes térmicos. Los granos denominados equiaxiales, son aquellos en que su crecimiento ha sido igual en todas las direcciones.

Los dos mecanismos principales por los que acontece la nucleación de partículas sólidas en un metal liquido son: nucleación homogénea y nucleación heterogénea.

Nucleación homogénea: se considera en primer lugar la nucleación homogénea porque es el accidente más simple de nucleación. Esta se da en el líquido fundido cuando el metal proporciona por sí mismo los átomos para formar los núcleos.

Nucleación heterogénea: en este accidente la nucleación sucede en un líquido sobre la superficie del recipiente que lo contiene, impurezas insolubles, u otros materiales configuraciónles.

Vaporización

La Vaporización es el revuelta de estado de líquido a emanacióneoso.

Hay dos tipos de vaporización: la ebullición y la evaporación.

La Ebullición es el revuelta de estado que ocurre cuando una sustancia pasa del estado líquido al estado de vapor.

Para que ello ocurra debe aumentar la temperatura en toda la adperoa del líquido.

A la temperatura durante la cual se dice que un determinado líquido hierve se la llama punto de ebullición.

La diferencia entre la evaporación y la ebullición, es que en la evaporación, el revuelta de estado ocurre solamente en la superficie del líquido. También se encuentra en que en una se necesita mayor cantidad de calor para que suceda la reacción, y aparte una es un paso químico y otra porte.

Cuando se realiza una destilación, para separar dos o más líquidos de diferente punto de ebullición, la temperatura permanece constante en el punto de ebullición de cada uno de los líquidos que se desea separar de la mezcla.

Condensación

Se denomina condensación al revuelta de estado de la materia que se encuentra en forma emanacióneosa a forma líquida. Es el paso inverso a la vaporización. Si se produce un paso de estado emanacióneoso a estado sólido de manera directa, el paso es llamado sublimación inversa.

Aunque el paso de emanación a líquido depende, entre otros factores, de la presión y de la temperatura, generalmente se llama condensación al tránsito que se produce a presiones cercanas a la ambiental. Cuando se usa una sobrepresión elevada para forzar esta transición, el paso se denomina licuefacción.

El paso de condensación suele tener lugar cuando un emanación es enfriado hasta su punto de rocío, sin embargo este punto también puede ser alcanzado variando la presión. El equipo industrial o de laboratorio necesario para realizar este paso de manera simulado se llama condensador.

La condensación es esencial para el paso de destilación, un paso muy importante tanto para el trabajo en el laboratorio como para aplicaciones industriales.

Sublimación

La sublimación (del latín sublimare) o volatilización es el paso que consiste en el revuelta de estado de la materia sólida al estado emanacióneoso sin pasar por el estado líquido. Se puede llamar de la misma forma al paso inverso; es exponer, el paso directo del estado emanacióneoso al estado sólido, pero es más apropiado referirse a esa transición como sublimación inversa o cristalización; ocurre en las geoditas. Un molde clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.

Los sólidos tienen presiones de vapor características, que oscilan con la temperatura como sucede con líquidos. Acrecentando la temperatura, aumenta también la presión de vapor del sólido. El suceso de la estabilización de un sólido con vapor saturado, que varía su presión con la temperatura, a esa inflexión se llama curvatura de sublimación. Se determina como sublimación el indicar la conversión directa sólido-vapor, sin la intervención líquida. Por molde, la purificación del antiséptico, azufre, naftaleno o ácido benzoico resultan muy viable por sublimación, debido a que las presiones de vapor de estos sólidos tienen valores bastante elevados.

Los olores característicos de muchas sustancias sólidas, como las nombradas, son debidos a que estas sustancias tienen una presión de vapor apreciable a temperatura ambiente. Otro molde es el más común para ilustrar sublimación es a través de hielo seco, que es el nombre común que se le da al CO2 congelado. Cuando el hielo seco se expone al aire, éste se comienza a sublimar, o a convertirse en vapor. Esto le pasa al hielo seco porque a temperatura ambiente el emanación congelado prefiere ser emanación y no sólido congelado.

SUBLIMACION REGRESIVA O INVERSA

Es el paso inverso a la sublimación progresiva, es exponer, el paso directo de emanación a sólido. Por molde, cuando se producen vapores al calentarse cristales de antiséptico y luego se pone sobre ellos un objeto que está muy frío; entonces, los vapores se transformarán nuevamente en cristales de antiséptico. Históricamente la palabra sublimado se refirió a las sustancias formadas por deposición a partir de «vapores» (emanaciónes), como el «sublimado corrosivo», cloruro mercúrico, formado por alteración de los calomelanos cristalizado obtenido durante las operaciones alquímicas.

Cualquier sustancia pura puede sublimarse, esto debido a condiciones de presiones superiores y temperaturas inferiores a la que se produce dicha transición. En la naturaleza la sublimación inversa se observa en la formación de la nieve o de la escarcha. Las partículas partiendo de las cuales se produce la acreción o acrecimiento planetario, se forman por sublimación inversa a partir de compuestos en estado emanacióneoso originados en supernovas.

Este paso también es conocido como deposición.

Ionización

Un emanación se transforma en líquido cuando la energía cinética de las partículas del emanación se eleva hasta igualar la energía de ionización del emanación. Cuando alcanza este nivel, las colisiones de las partículas del emanación provocan una rápida ionización en cascada, y el emanación se transforma en líquido. Si se aporta la suficiente energía aplicando calor, la temperatura crítica se situará entre 50.000 y 100.000 K, elevándose a cientos de millones de grados, la temperatura requerida para mantener el líquido. Otro modo de convertir un emanación en líquido consiste en hacer pasar electrones de alta energía a través del emanación.

La ionización es el paso químico o porte mediante el cual se producen iones, éstos son átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutro. A la especie química con más electrones que el átomo o molécula neutros se le llama anión, y posee una carga neta negativa, y a la que tiene menos electrones catión, teniendo una carga neta positiva. Hay varias maneras por las que se pueden formar iones de átomos o moléculas.

Deionización

Se le denomina al paso mediante el cual el líquido pasa de estado de Plasma o emanación ionizado a estar en estado emanacióneoso.

Conclusión

Existen varios estados en los que se presenta la materia, cinco de los cuales son estos: Sólido, Liquido, Gaseoso, Plasma y Bosé-Einstein. Los tres primeros estados son los adpero comunes y estudiados dentro de la tierra, aunque es el estado de líquido el adpero común en el universo, ya que de este se componen las estrellas, por molde, el quinto estado conocido como Bose-Einstein, es un estado de agregación estrenado en los registros de la ciencia, pero es tan frío y denso, que se logra cuando un elemento es enfriado a varios puntos bajo lo logrado habitualmente, consiguiendo incluso inmovilizar los átomos, según dicen los científicos. También existen otro estados observables bajo condiciones extreadpero de presion y temperatura como: Condensado de Fermi, el estado de súpersólido, Superfluido, Materia degenerada, Materia fuertemente simétrica, Materia débilmente simétrica y la Materia extraña o [Materia de Quarks]

Los pasos en los que una sustancia cambia de estado son:

La fusión es el revuelta de estado de sólido a líquido.
Por el contrario la solidificación o congelación es el revuelta inverso, de líquido a sólido.
La vaporización es el revuelta de estado de líquido a emanación.