Ciències de la Naturalesa (nivell ESO)/Els estats de la matèria

En física i en química, un estat de la matèria, o fase, correspon a una sèrie d'estats macroscòpics, que tenen un conjunt de propietats físiques i químiques relativament uniformes (densitat, estructura cristal·lina, índex de refracció...).

Estat sòlid

Mantenint constant la pressió, a baixa temperatura els cossos es presenten en forma sòlida de manera que els àtoms es troben entrellaçats formant generalment estructures cristal·lines, això confereix al cos la capacitat de suportar forces sense deformació aparent. Són, per tant, agregats generalment rígids, durs i resistents. L'estat sòlid presenta les següents característiques:

Força de cohesió (atracció).
Vibració.
Té forma pròpia.
Els sòlids no es poden comprimir.
Resistents a fragmentar-se.
Volum definit.
Pot ser orgànic o inorgànic.
Tenen una densitat alta

Estat líquid

Incrementant la temperatura el sòlid es va "descomponent" fins a desaparèixer l'estructura cristal·lina arribant a l'estat líquid, la característica principal del qual és la capacitat de fluir i adaptar-se a la forma del recipient que el conté. En aquest cas, encara existeix un cert lligam entre els àtoms del cos, encara que de molta menor intensitat que en el cas dels sòlids. L'estat líquid presenta les següents característiques:

Força de cohesió menor (regular)
Moviment-energia cinètica.
Sense forma definida.
Pren el volum de l'envàs que el conté.
En fred es comprimeix, exceptuant l'aigua.
Posseïx fluïdesa.
Pot presentar fenomen de difusió.

Estat gasós

Finalment, incrementant encara més la temperatura s'arriba a l'estat gasós. Els àtoms o molècules del gas es troben virtualment lliures de manera que són capaços d'ocupar tot l'espai del recipient que el conté, encara que seria millor dir que es distribuïx o reparteix per tot l'espai disponible. L'estat gasós presenta les següents característiques:

Força de cohesió gairebé nul·la.
Sense forma definida.
Sense volum definit.
Es pot comprimir fàcilment.
Exerceix pressió sobre les parets del recipient que els conté.
Els gasos es mouen amb llibertat.

Plasma

Al plasma se l'anomena també "el quart estat de la matèria", a més dels tres "clàssics", sòlid, líquid i gas. És un gas en el qual els àtoms s'han trencat, i que està format per electrons negatius i per ions positius, àtoms que han perdut electrons i han quedat amb una càrrega elèctrica positiva i que estan movent-se lliurement.

A diferència dels gasos freds (p.e. l'aire a la temperatura ambient), els plasmes conduïxen l'electricitat i són fortament influïts pels camps magnètics. El llum fluorescent, molt utilitzat en la llar i en el treball, conté plasma (el seu component principal és el vapor de mercuri) que escalfa i agita l'electricitat, mitjançant la línia de força a la qual està connectada el llum. La línia fa positiu elèctricament a un extrem i l'altre negatiu causa que els ions (+) s'accelerin cap a l'extrem (-), i que els electrons (-) vagin cap a l'extrem (+). Les partícules accelerades guanyen energia, col·lideixen amb els àtoms, expulsen electrons addicionals i així mantenen el plasma, fins i tot encara que es recombinin partícules. Les col·lisions també fan que els àtoms emetin llum i, de fet, aquesta forma de llum és més eficient que els llums tradicionals. Els rètols de neó i les llums urbanes funcionen per un principi similar i també s'usen en electrònica.

Condensat de Bose-Einstein

Un altre estat de la matèria és el [[condensat de Bose-Einstein (CBE), predit en 1924 per Satyendra Nath Bose i Albert Einstein, i obtingut en 1995 (els físics Eric A. Cornell, Carl I. Wieman i Wolfgang Ketterle van compartir el Premi Nobel de Física de l'any 2001 per aquest fet). Aquest estat s'aconsegueix a temperatures properes al zero absolut i es caracteritza pel fet que tots els àtoms es troben en el mateix lloc, formant un superàtom.

Altres estats de la matèria

Existeixen altres possibles estats de la matèria; alguns d'aquests només existeixen sota condicions extremes, com en l'interior d'estrelles mortes, o al començament de l'Univers, després del Big Bang:

Fluids supercrítics
Superfluid
Supersòlid
Matèria degenerada
Condensat fermiònic
Plasma quark-gluó.
Matèria estranya o matèria de quarks.

Canvis d'estat

Per a cada element o compost químic existeixen unes determinades condicions de pressió i temperatura a les quals es produïxen els canvis d'estat, havent d'interpretar-se, quan es fa referència únicament a la temperatura de canvi d'estat, que aquesta es refereix a la pressió de 1 atm (la pressió atmosfèrica). D'aquesta manera, en condicions normals (pressió atmosfèrica i 20 °C) hi ha composts tant en estat sòlid com líquid i gasós.

Canvis d'estat a la Viquipèdia