Por qué los sólidos, líquidos y gases tienen diferentes propiedades

Cada vez que miramos a nuestro alrededor vemos diferentes sustancias que varían entre sí en función de su forma, estructura, volumen, etc. Si observamos ejemplos, los aceites están presentes en estado líquido, las piedras en estado sólido y el aire en forma gaseosa. .

También observamos varias sustancias que cambian de estado bajo la influencia de la energía térmica, la presión o cualquier otro factor. Como un cubo de hielo sólido se derrite en agua y forma líquido y cuando se proporciona suficiente calor al agua, se convierte en gas como vapor. Estos diferentes estados de las sustancias, así como su cambio de estado, se debe a diversas propiedades físicas de las mismas como la fuerza intermolecular, la distancia entre partículas, la compresibilidad, etc las cuales son las encargadas de determinar el estado de una materia.

El siguiente artículo se centra en los diferentes estados de la materia y sus propiedades físicas que determinan su estado. Así como también ha discutido por qué los sólidos, líquidos y gases tienen diferentes propiedades.

¿Cuál es el problema?

Nos encontramos con muchas sustancias como un pequeño guijarro en las altas montañas, todas estas sustancias están formadas por partículas diminutas que tienen su propia masa y ocupan cierto espacio. Esto es materia, todo en el mundo actual está hecho de partículas que tienen espacio y volumen como rocas, arena, casas para todo lo que vemos a nuestro alrededor.

La materia se define como una sustancia que tiene masa y ocupa un espacio determinado o tiene volumen.

¿Qué son los sólidos?

El sólido es un estado de la materia que tiene una forma fija y un volumen definido. Tiene una estructura rígida por lo que no toma la forma del recipiente, a diferencia de los líquidos o gases. Los sólidos tienen moléculas estrechamente empaquetadas como resultado tienen una alta fuerza intermolecular. Como las moléculas están muy apretadas, no fluyen y adquieren una alta densidad.

Los sólidos muestran la menor expansión en comparación con otros estados de la materia debido a su naturaleza rígida. No se pueden comprimir fácilmente en condiciones normales. Considerando que, algunos de sus estados se pueden cambiar a un líquido con un aumento de la temperatura. 

Algunos de los ejemplos de sólido son azúcar, sal, arena, piedra, madera, etc.

Propiedades de los sólidos

• Los sólidos tienen una gran fuerza intermolecular.
• Los sólidos tienen formas y volúmenes fijos.
• Los sólidos no se pueden comprimir demasiado.
• Tienen una densidad muy alta y son de naturaleza pesada.
• Como las moléculas de los sólidos están muy empaquetadas, no fluyen.
• La mayoría de los sólidos son de naturaleza rígida. Por lo tanto, su forma no se puede cambiar fácilmente, pero se puede romper bajo la influencia de la fuerza.

¿Qué son los líquidos?

El líquido es un estado de la materia que no tiene una forma fija pero tiene un volumen fijo. Los líquidos toman la forma del recipiente en el que se guardan y además ocupan espacio. Los líquidos tienen una fuerza intermolecular baja entre las moléculas en comparación con los sólidos, pero mayor que la de los gases. El espacio intermolecular entre las moléculas de líquido les permite fluir. 

Los líquidos pueden expandirse más en comparación con los sólidos bajo la influencia de la expansión térmica. Son un poco más comprimibles. En condiciones y temperatura adecuadas, el estado sólido puede cambiar a líquido. Considerando que, el líquido también se puede convertir en sólido.

Algunos de los ejemplos de líquidos son alcohol, agua, aceite, leche, etc.

Propiedades de los líquidos

• Los líquidos tienen una fuerza intermolecular comparativamente más baja que los sólidos.
• Los líquidos no tienen forma fija, por lo tanto, toman la forma del recipiente en el que se guardan.
• Los líquidos tienen un volumen fijo.
• El líquido como sólido no se puede comprimir mucho.
• Tienen una densidad moderadamente alta. Pero no tanto como los sólidos.
• Como las moléculas no están apretadas unas con otras, pueden fluir.

¿Qué son los Gases?

El gas es un estado de la materia que no tiene forma ni volumen fijos. La forma y el volumen de los gases dependen del recipiente en el que se almacena. La fuerza intermolecular entre las moléculas de los gases es insignificante ya que la distancia entre las moléculas es grande. La distancia intermolecular entre las moléculas oscila entre aproximadamente 10 ^-17   y 10 ^-5.

Los gases se expanden bajo la influencia de la expansión térmica y su volumen también puede disminuir ya que son altamente comprimibles. Las moléculas de los gases muestran diferentes formas de movimiento como rotatorio, de traslación y vibratorio.

Algunos de los ejemplos de gases son aire, oxígeno, nitrógeno, vapor, hidrógeno, etc.

Propiedades de los gases

• Los gases tienen una fuerza intermolecular muy baja que actúa entre las moléculas.
• No tienen una forma o volumen fijo. La forma y el volumen cambian según el recipiente utilizado para almacenarlo.
• Los gases pueden estar altamente comprimidos. Y, también se puede cambiar a un estado líquido.
• Tienen baja densidad. Por lo tanto, son de naturaleza muy ligera.
• Como las moléculas están sueltas, pueden fluir fácilmente.

Como ahora hemos discutido los diferentes estados de la materia y sus propiedades, analicemos la pregunta,

¿Por qué los sólidos, los líquidos y los gases tienen propiedades diferentes?

Como sabemos, los tres estados de la materia difieren en sus propiedades. Y hay algunas propiedades físicas que deciden el estado de la sustancia, ya sea que exista como sólido, líquido o gas.

Energía cinética de las partículas de la sustancia:

Los diferentes estados de la materia muestran diferentes tipos de movimientos o movimientos según su rigidez. El movimiento en los sólidos es más bajo en los sólidos debido a las moléculas estrechamente empaquetadas, comparativamente más en los líquidos y más alto en los gases, ya que tiene moléculas sueltas y proporciona espacio para el movimiento.

La fuerza intermolecular entre moléculas:

La fuerza intermolecular depende de qué tan cerca estén situadas las moléculas en una sustancia. La fuerza intermolecular es máxima en los sólidos, comparativamente menor en los líquidos que en los sólidos y mínima o casi insignificante en los gases.

La distancia entre las moléculas

El espacio entre las partículas determina su fuerza intermolecular y rigidez. El espacio entre las partículas de sólido es insignificante, están muy juntas entre sí, la distancia es un poco observable en líquido mientras que es muy alta en gases.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: Mencione algunas de las características físicas de la materia.

Responder:

• La materia está formada por diminutas partículas o moléculas.
• Las partículas presentes en una materia muestran varios tipos de movimiento.
• Las partículas constantemente intentan atraerse entre sí debido a la fuerza intermolecular.
• La distancia intermolecular decide su estado.
• Cada materia se puede convertir de una forma a otra en condiciones adecuadas.

Pregunta 2: ¿Por qué las sustancias cambian su materia de estado?

Responder:

Cuando una sustancia gana energía, el movimiento de las moléculas presentes en la sustancia se acelera y producen más energía cinética y separan las partículas entre sí debido a que su estado cambia.

Pregunta 3: ¿Qué estado de la materia tiene la máxima cantidad de energía cinética?

Responder:

Las partículas de gas tienen la cantidad máxima de energía cinética en relación con el sólido y el líquido porque las partículas están separadas unas de otras, lo que les permite moverse libremente.

Pregunta 4: ¿En qué estado de la materia las partículas tienen la menor energía?

Responder:

Las partículas sólidas tienen la menor cantidad de energía relativa ya que las partículas sólidas están estrechamente empaquetadas entre sí, lo que no permite diferentes movimientos de la partícula.

Pregunta 5: ¿Qué hace que cada estado de la materia sea diferente del otro?

Responder:

La composición de las partículas hace que cada estado de la materia sea diferente. Como el sólido se compone de moléculas estrechamente empaquetadas, las moléculas en el líquido están bastante separadas entre sí, mientras que las moléculas en un gas están poco separadas entre sí.

Pregunta 6: ¿Por qué los gases llenan completamente el recipiente en el que se mantienen?

Responder:

Las partículas de gases están sueltas y pueden moverse libremente. Por lo tanto, como tienen mayor espacio entre las moléculas, intentan llenar completamente el recipiente.

Pregunta 7: Aunque los sólidos son ligeramente compresibles o las esponjas rígidas se pueden comprimir fácilmente, ¿por qué?

Responder:

Una esponja, aunque es sólida, tiene poros diminutos que atrapan una cantidad suficiente de aire. Mientras se comprime, el aire se exhala por los poros y se comprime fácilmente.