Sólido: Estado de la Materia, Datos, Propiedades y Ejemplos

Estados de materia

Todo lo que ocupa espacio y tiene masa se clasifica como materia con propiedades físicas y químicas asociadas. Esta materia establece los átomos y los compuestos. Los helados, los lápices y los vasos de plástico son ejemplos importantes. Las formas en que puede asumir la materia se conocen como estados de la materia. Según la definición de los estados de la materia, hay cuatro estados clásicos de la materia: sólido, líquido, gas y plasma.

• Sólido: Cuando una materia es sólida, tendrá forma y volumen fijos. Las partículas en un sólido se empaquetarán estrechamente en un patrón o arreglo fijo, lo que hace que el movimiento de las partículas se limite a pequeñas vibraciones. Puede haber un empaquetamiento organizado de partículas en un sólido para formar una red geométrica y un empaquetamiento desorganizado de partículas, lo que conduce a patrones de partículas aleatorios y formas no estructuradas. Los sólidos tienen la energía cinética más baja en comparación con los otros estados clásicos de la materia porque no se permite que las partículas se muevan mucho. El denso empaquetamiento de partículas en los sólidos tiende a dar a este estado de la materia una mayor densidad. Se requiere una fuerza externa considerable para comprimir sólidos.
• Líquido: La materia en estado líquido tendrá un volumen fijo pero carecerá de una forma fija. Las partículas en un líquido tienen más libertad de movimiento en comparación con los sólidos debido a las fuerzas más débiles que mantienen unidas a las partículas, lo que permite que este material tenga una forma flexible. Las interacciones que mantienen juntas las partículas de un líquido son lo suficientemente fuertes como para hacer que los líquidos sean incompresibles, por lo que los líquidos tienen un volumen fijo como los sólidos. Este volumen constante permanece mientras la temperatura y la presión permanezcan constantes. Los líquidos tienen mayor energía cinética en comparación con los sólidos debido al mayor movimiento de las partículas líquidas.
• Gas: Una materia gaseosa tendrá un volumen y una forma no fijos. A las partículas de los gases se les permite la mayor libertad de movimiento en comparación con los sólidos y los líquidos. Los gases tienen tanta energía cinética que las fuerzas intermoleculares que mantienen unidas a las partículas son insignificantes. Las partículas en un gas se mueven en direcciones aleatorias y rebotan en las paredes del recipiente que contiene el gas. El gas es comprimible, lo que significa que se puede comprimir en un volumen más pequeño. Este estado de la materia se extenderá hasta llenar el recipiente que contiene el gas. La distancia extrema entre las partículas de un gas tiende a hacerlo incoloro. El dióxido de carbono es un gas incoloro que necesita un detector para advertir a las personas de la presencia de este gas.
• Plasma: este estado de la materia es similar al gas porque el plasma tiene una forma y un volumen no fijos. La diferencia entre el gas y el plasma se reduce a la carga neta de las moléculas de la materia. Un gas consta de moléculas con una carga neta de cero; sin embargo, la carga neta de las moléculas de plasma no es cero. Hay partículas cargadas en el plasma que tienen libre movimiento en la materia. Los electrones y los núcleos pueden flotar, conducir cargas eléctricas e interactuar con otras fuerzas electromagnéticas.

Más allá de los estados clásicos de la materia

Junto con los cuatro estados clásicos de la materia, existen muchos estados intermedios de la materia. La mayoría de estos estados intermedios de la materia solo existen en condiciones extremas. Los siguientes son ejemplos de estados intermedios o no clásicos de la materia.

• Condensado de Bose-Einstein: este estado intermedio de la materia, creado por el hombre, implica el enfriamiento de grupos de átomos hasta casi el cero absoluto (-273,15 °C). Cuando se enfrían a esta temperatura, los átomos carecen de energía libre, por lo que los átomos no pueden moverse entre sí. Esto hace que los átomos se fusionen en un solo estado cuántico. Mientras que en el estado cuántico único, los átomos se vuelven idénticos y se comportarán como un solo átomo. Los láseres de bajo consumo y los interruptores ópticos ultrarrápidos fueron posibles gracias a los condensados ​​de Bose-Einstein.
• Materia degenerada: un estado de la materia llamado materia degenerada ocurre cuando los átomos se descomponen y forman una masa gigante cuando se comprimen. Las partículas en la materia degenerada no están unidas entre sí, lo que hace que la materia degenerada actúe de manera similar a un gas. Si bien las partículas no están unidas, estas partículas están muy juntas, por lo que esta materia se comporta de manera similar a un sólido. Cuando los electrones se comprimen en la materia degenerada, nace una estrella enana blanca. Los neutrones degenerados constituyen en su mayoría una estrella de neutrones.
• Materia de quarks: un tipo de materia que forma los protones y neutrones de los átomos. Cada protón y neutrón consta de quarks. Hay un total de seis quarks, que constan de tres pares. Los tres pares son arriba/abajo, encanto/extraño y cima/fondo. Cada quark tiene un antiquark correspondiente, que es igual en masa pero opuesto en todos los demás aspectos en comparación con los quarks regulares. Un antiquark se denota con una barra sobre el símbolo del quark.
• Estado superfluido: Superfluido es un estado cuántico de la materia en el que un líquido experimentará resistencia cero mientras fluye. A medida que fluye este material superfluido, no hay pérdida de energía cinética. El Premio Nobel de 1962 se otorgó por la investigación sobre el estado superfluido del helio. Se cree que la tunelización cuántica es la razón de las características del estado superfluido. En el túnel cuántico, las partículas atraviesan una barrera de energía en lugar de atravesar la barrera de energía.