Estado de la Materia
Un estado de la materia es una de las formas físicas que puede tomar la materia, principalmente sólido, líquido, gas y plasma, según cómo se muevan y organicen sus partículas.
Definition
Un estado de la materia es la forma física que toma una sustancia: sólido, líquido, gas, o el cuarto estado, el plasma, y en cuál se encuentra una sustancia depende del arreglo y el movimiento de sus partículas. En un sólido, las partículas vibran en posiciones fijas, dando forma y volumen definidos; en un líquido, las partículas se deslizan unas junto a otras, dando volumen definido pero sin forma definida; y en un gas, las partículas se mueven libremente y llenan cualquier recipiente, mientras que el plasma es un gas ionizado con electrones libres. Más formalmente, los estados se distinguen por el balance entre la energía cinética de las partículas y las fuerzas intermoleculares que las atraen, y por su orden, ya que los sólidos cristalinos tienen orden de largo alcance, los líquidos solo tienen orden de corto alcance, y los gases no tienen ninguno; un diagrama de fases mapea el estado estable en función de la temperatura y la presión, con un punto triple donde el sólido, el líquido y el gas se encuentran, y un punto crítico más allá del cual el líquido y el gas se vuelven indistinguibles.
Example
El hielo es agua como sólido, el agua para beber es un líquido, y el vapor es agua como gas, las mismas moléculas simplemente organizadas de manera diferente, y a $-10^\circ\text{C}$ el agua es rígida, a $20^\circ\text{C}$ fluye para ajustarse a un vaso, y a $110^\circ\text{C}$ se convierte en un gas invisible que se dispersa por una habitación. El punto triple del agua se ubica en $0.01^\circ\text{C}$ y $611\text{ Pa}$, y su punto crítico en $374^\circ\text{C}$ y $22.1\text{ MPa}$; más allá de ese punto crítico, el agua supercrítica disuelve compuestos orgánicos como un disolvente mientras fluye como un gas, y el $CO_2$ supercrítico, por encima de $31^\circ\text{C}$ y $7.4\text{ MPa}$, se usa industrialmente para descafeinar el café.
Key Insight
El estado en el que se encuentra una sustancia depende de qué tan rápido se mueven sus partículas: calentar las dispersa y enfriar las empaqueta juntas, y los gases se comprimen fácilmente porque sus partículas están lejos entre sí mientras que los líquidos y sólidos apenas se comprimen ya que sus partículas ya se tocan. Al vidrio a menudo se le llama sólido, pero en realidad es un material amorfo con la estructura desordenada de un líquido congelado en su lugar, y si eso cuenta como un estado genuinamente distinto sigue siendo una pregunta abierta, un recordatorio de que "tres estados" es una simplificación.