¿Cómo se solidifica una sustancia?

La solidificación es un proceso físico en el que se da el cambio de estado de cualquier materia que pase de líquido a sólido. Este fenómeno se lleva a cabo debido a una disminución de la temperatura y de la energía que existe entre los enlaces químicos de los elementos que constituyen la materia.

Cuando el metal está en estado líquido y se le quita energía se produce la solidificación, que se produce también a temperatura constante. Las etapas de la solidificación de un metal puro se pueden ver en el gráfico: en un principio solidifican puntos muy concretos en una etapa llamada nucleación.

La solidificación es una transición de fase en la que un líquido (como el agua) se convierte en un sólido (hielo), no al disminuir su temperatura, sino al aumentar la presión a la que se encuentra sometido.

La solidificación es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia de líquido a sólido. Es el proceso inverso a la fusión.

Algunos ejemplos de solidificación son: El agua al congelarse dentro de nuestros refrigeradores es el ejemplo por excelencia de solidificación de un líquido por pérdida de calor. La lava hirviente que brota del subsuelo cuando hay erupciones volcánicas es material líquido sometido a enormes temperaturas y presiones.

Si la temperatura del agua baja por debajo de los 0°C, se produce el proceso de solidificación. En este estado, el agua se cristaliza hasta formar hielo que es mucho menos denso que el agua líquida. Al congelarse, las moléculas de agua presentes se separan, lo que explica por qué el hielo flota en el agua.

Esto ocurre porque en la fase sólida las moléculas se mantienen unidas formando una estructura cristalina rígida, de tal manera que la sustancia tiene una forma y volumen definidos. A medida que se suministra calor, las energías de las partículas del sólido aumentan gradualmente y su temperatura se eleva.

El agua se expande un 9% a un 10% de su volumen al congelarse.

Por otra parte, cuando baja la temperatura y el agua se congela, las moléculas de agua forman una estructura cristalina que se mantiene gracias a los puentes de hidrógeno (puesto que queda muy poca energía para romperlos). Esta estructura hace que el hielo sea menos denso que el agua líquida.

La temperatura a la que solidifica un líquido coincide con aquella a la que funde el sólido de la misma sustancia, y recibe el nombre de temperatura o punto de solidificación (o de congelación).

El cambio de estado de sólido a líquido se llama fusión y la temperatura a la cual se produce se llama punto de fusión. El calor latente de fusión (L_f)de una sustancia es el calor por unidad de masa necesario para que la sustancia cambie de la fase sólida a la líquida, a su temperatura de fusión.

Si el hielo recibe energía (calor) suficiente, lo absorbe y cambia su fase de hielo a agua mediante el proceso de fusión.

El "punto de solidificación" o de congelación es la temperatura a la cual el líquido se solidifica y permanece constante durante el cambio, y coincide con el punto de fusión si se realiza de forma lenta (reversible); su valor es también específico.

La cristalización o sublimación inversa (regresiva) es el cambio de la materia del estado gaseoso al estado sólido de manera directa, es decir, sin pasar por el estado líquido. En la solidificación se produce el cambio de estado de la materia de líquido a sólido, debido a una disminución en la temperatura.

La solidificación es el cambio del estado físico de una sustancia de líquido a sólido sin sufrir alteración en su composición. La solidificación sucede con la disminución de la temperatura como, por ejemplo, cuando se pone agua o un líquido dentro del refrigerador y se vuelve sólido.

Una de sus notables propiedades es que aumenta de volumen al congelarse (disminuyendo consiguientemente su densidad), al revés que la mayoría de los líquidos, que se contraen cuando se enfrían.

Los lagos, las lagunas y los charcos se congelan, pero el océano no se congela. Esto se debe a que el agua del océano contiene una buena cantidad de sal. El agua salada se congela a una temperatura mucho más baja que el agua simple.

Cuando el agua se enfría, se contrae su volumen, como sucede en todos los cuerpos, pero al alcanzar los 4ºC cesa la contracción y su estructura se dilata hasta transformarse en hielo en el punto de congelación. Por eso el hielo es menos denso que el agua y flota sobre ella.

El agua, junto con el galio, bismuto, ácido acético, antimonio y el silicio, es una de las pocas sustancias que al congelarse aumentan de volumen (es decir, que disminuye su densidad); la mayoría de las otras sustancias se contraen al congelarse.

La adición o eliminación de calor puede causar transiciones de fase: congelación (agua a hielo), fusión (hielo a agua), vaporización (agua a vapor), condensación (vapor a agua), sublimación (hielo a vapor) y deposición (vapor a hielo).

La congelación se produce cuando se congelan la piel y los tejidos subyacentes. La causa más frecuente de congelación es la exposición a condiciones climáticas frías. Pero también puede aparecer por contacto directo con el hielo, metales congelados o líquidos muy fríos.

Los términos evaporación o vaporización se aplican al paso del estado líquido al estado gaseoso. Cuando el fenómeno se produce únicamente en la superficie de la masa líquida se designa como evaporación. Si el paso a vapor tiene lugar afectando toda la masa líquida se denomina vaporización o ebullición.

Recientemente, un grupo de científicos ingleses del Laboratorio Nacional de Ridge ha descubierto que después de someter el agua a una fuerte presión, el comportamiento de sus moléculas presenta un nuevo estado: el “tunelar”.

LOS ESTADOS DEL AGUA

La Temperatura o Punto de fusión de una sustancia se define como la temperatura en la cual ésta se encuentra completamente fundida. Es una propiedad intrínseca de las sustancias, la cual es utilizada, junto a otros ensayos, para la confirmación de identidad de la misma; así como indicador de pureza.

Las tres formas principales de materia se denominan sólidos, líquidos y gases. La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene peso. Un sólido mantiene su forma, un líquido toma la forma de su recipiente y un gas llena su recipiente.

Sólido, líquido, gaseoso, plasma y condensado de Bose-Einstein (BEC, por sus siglas en inglés). Estos son los cinco estados de la materia, o al menos los primeros de la lista, pues la ciencia experimenta con otras exóticas formas. Los tres primeros se enseñan en primaria, el cuarto puede que nos suene, pero ¿el quinto?