2.3. Cambios de estado

Se denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que ocurra un cambio en su composición. El cambio de estado se produce cuando cambia la energía cinética (velocidad) de sus partículas.

En la siguiente imagen se muestran los diferentes cambios de estado de la materia:

Cambios de estado Imagen de Josell7 en Wikimedia Commons. Licencia CC

La fusión y la solidificación

Llamamos fusión al proceso físico mediante el cual un sólido pasa al estado líquido.

Al calentar un sólido, las partículas que lo constituyen aumentan su vibración, con lo que sus partículas se separan cada vez más . A una temperatura determinada, esta separación debilita las fuerzas que las mantienen unidas y se pasa al estado líquido debido a que ahora estas partículas tienen libertad de traslación. A esta temperatura la llamamos temperatura de fusión.

Puedes visualizar este proceso en la siguiente animación. Haz clic en el cuadrado gris que está en la escena y comprueba qué le sucede a las partículas que forman el sólido.

La solidificación es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento. El punto de solidificación o de congelación es la temperatura a la cual el líquido se solidifica. Esta temperatura  permanece constante durante el cambio, y coincide con el punto de fusión si se realiza de forma lenta (reversible).

Vaporización: evaporación y ebullición. Condensación

Cuando las partículas pasan del estado líquido al gaseoso por haber adquirido suficiente energía cinética para escapar, decimos que se ha producido un cambio de estado líquido-gas o vaporización.

Este cambio de estado se puede producir en la superficie del líquido, en cuyo caso lo denominamos evaporación, o bien en el interior del líquido, en cuyo caso lo llamamos ebullición.

• La evaporación es un fenómeno superficial, es decir las partículas de la superficie del líquido pueden adquirir suficiente energía cinética y escapar. Cuando nos ponemos alcohol en la mano notamos frío debido a que las moléculas de alcohol toman de nuestra piel la energía suficiente para pasar al estado gaseoso. La velocidad de evaporación depende de la temperatura: a mayor temperatura, mayor velocidad de evaporación. En la siguiente animación podemos ver cómo van pasando partículas de la superficie de líquido a gas:

•  Cuando el paso de líquido a gas se produce en el interior del líquido, se dice que se produce la ebullición. La temperatura a la cual hierven los líquidos se llama temperatura de ebullición. Esta temperatura de ebullición depende de la presión a que esté sometido el líquido (normalmente será la atmosférica). A mayor presión atmosférica, mayor temperatura de ebullición.

Se denomina condensación al cambio de estado de la materia que se pasa de forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización.

La sublimación

No siempre es necesario que una sustancia sólida pase al estado líquido para después transformarse en un gas. Las partículas de la superficie de un sólido pueden adquirir suficiente energía cinética para vencer las fuerzas que las mantienen unidas y pasar directamente al estado gaseoso. A este proceso se le llama sublimación.

De la misma forma, cuando los gases se enfrían, pueden pasar directamente al estado sólido, este cambio físico se llama sublimación inversa.

Un ejemplo de sublimación lo tenemos en la naftalina, la cual a una temperatura determinada, pasa de sólido a gas. Podemos verlo en el siguiente video: