¿Qué es el estado líquido ? ¿Qué características tienen los líquidos?
Todo lo que nos rodea, el universo y la Tierra está formado por materia, que puede presentarse en tres estados: sólido, líquido y gas. Son los tres estados clásicos de agregación, aunque se han descubierto otros nuevos como el plasma, Bose- Einstein…
Explicamos que es el estado líquido, sus características, tipos de líquidos, los cambios de estado desde el estado líquido a otros estados y viceversa y ejemplos de líquidos.
¿Qué es un líquido?
El líquido, del latín liquidus ( líquido, que fluye ) o estado líquido es un estado de agregación en los que se presenta la materia, junto al líquido, gaseoso, plasmático, Bose- Einstein… Estas formas en las que encontramos la materia se denominan estados de agregación . El estado líquido es un estado intermedio entre el sólido y el gaseoso, por tener sus partículas unas fuerzas de cohesión que les permite el cambio de forma y la fluidez.
Los líquidos tienen forma variable y volumen fijo. En el estado líquido las distancias entre las partículas son ligeramente mayores que en los sólidos y menores que en los compuestos gaseosos. Las interacciones de las partículas y los mínimos espacios libres entre ellas, impiden, no obstante, que este espacio se reduzca, por eso se consideran prácticamente incompresibles.
Las fuerzas de atracción, sin embargo, son más débiles que en los sólidos y permiten la movilidad de las partículas y que se desplacen unas con respecto a otras. El poder deslizarse otorga la capacidad de fluir a los líquidos y poder adaptarse a la forma del recipiente que los contiene.
Una característica importante de los líquidos es que presentan propiedades de superficie, por ejemplo, la tensión superficial, así, los líquidos tienden a ocupar la mínima superficie posible, al existir fuerzas que tiran de las partículas hacia el interior formando gotas.
Características de los líquidos
La materia en estado líquido presenta las siguientes características:
- Forma . Los líquidos no tienen forma definida como los sólidos, por lo que adquieren la forma del recipiente que los contiene. Así el agua podemos ponerlo en un vaso o en una jarra y se adapta a esa forma, sin embargo, una gota de agua tiene forma semiesférica.
- Densidad. La densidad se define como la cantidad de masa que hay en un determinado volumen de una sustancia. Densidad y cohesión son dos propiedades directamente relacionadas, cuanto mayores son las fuerzas de cohesión más densa suele ser la sustancia. Importante tener en cuenta que la cohesión es inferior en líquidos que en sólidos.
- Fluidez. Característica de líquidos y gases . Las partículas de un líquido, de forma esférica, pueden escurrirse o deslizarse fácilmente y pasar de un recipiente a otro o correr de forma natural como en los ríos.
- Tensión superficial. Es una propiedad de la superficie de los líquidos muy relacionada con la densidad. Se trata de la resistencia de los líquidos a aumentar su superficie por unidad de área. Esta propiedad explica la forma esférica de las gotas de agua, también la resistencia de algunos líquidos que les hace impenetrables, así por ejemplo, las hojas se mantienen flotando sobre el agua.
- Adherencia. Los líquidos pueden adherirse a superficies y mojarlas. De esta manera podemos ver ejemplos de cómo las gotas se quedan sobre objetos o empapan los tejidos sumergidos en un líquido.
- Viscosidad. Se trata de la resistencia de los líquidos a fluir y deformarse. Las fuerzas internas de las partículas de un líquido hacen que el líquido pueda fluir con más o menos facilidad. Los líquidos poco viscosos fluyen rápidamente, por ejemplo el alcohol o el agua. Por el contrario, los líquidos muy viscosos fluyen lentamente, por ejemplo la brea o el petróleo. La viscosidad de los fluidos se puede ver en las lavas volcánicas, que avanzan más o menos rápidamente en las erupciones, dependiendo de su grado de viscosidad.
- Capilaridad. Esta propiedad es la capacidad de ascender o descender por un tubo fino que se sumerja en un recipiente lleno del líquido. Eso es debido al desplazamiento por volumen del líquido que se desplaza dentro del tubo y asciende. Este fenómeno se puede apreciar fácilmente cuando insertamos en un vaso con agua una pajita y observamos como el líquido puede ascender incluso a niveles por encima del nivel del agua.
Tipos de líquidos
Los líquidos se caracterizan por ser fluidos, por lo que se pueden clasificar de acuerdo a los principios que estableció Isaac Newton sobre la viscosidad:
- Fluidos newtonianos. Tipo de fluidos que cumplen las ecuaciones de Newton y mantienen su viscosidad constante. Se trata de fluidos sencillos de describir y cuanto más densos son, más lento fluyen. Por ejemplo: el agua, la gasolina, el alcohol…
- Fluidos no newtonianos. Son un tipo especial de fluidos que no cumplen las ecuaciones de Newton, pues su viscosidad varía según lo hace la temperatura, por lo que su viscosidad es aparente. Estos fluidos se obtienen en muchas ocasiones de manera artificial. Por ejemplo: el yogurt, la brea, la lava…
Procesos de cambio de estado en los líquidos
La materia en estado líquido puede verse sometida a diferentes cambios de estado:
Cambios de estado de líquido a gas
Cuando en un líquido se vencen las fuerzas de cohesión, se produce el cambio de estado, pudiéndose convertir en un gas, por medido de la vaporización , que es un proceso físico en el que se produce el paso de líquido a gas. Se trata de un proceso endotérmico (absorbe energía), que necesita un aporte de calor. Ejemplo: paso de agua líquida al estado de vapor…
- Ebullición: el proceso de ebullición consiste en el paso de la fase líquida a la fase gaseosa aportando calor. Cuando calentamos un líquido , en este proceso de calentamiento, llega un momento en que la temperatura deja de elevarse y permanece constante, esa es la temperatura de ebullición. Esa es la temperatura a la que se produce el cambio de estado.
- Evaporación: es el paso de líquido a gas y ocurre cuando un líquido se evapora de manera natural sin necesidad de aportar calor o cambiar sus condiciones
Cambios de estado de líquido a sólido
Si un líquido pasa al estado sólido podemos diferenciar dos procesos:
- Solidificación. Proceso físico en el que se produce el cambio de estado en una materia que pase de líquido a sólido. Este proceso se desarrolla debido a una disminución de la temperatura y la energía. Al descender la temperatura de un fluido, las partículas se van aproximando unas a otras y se reduce su movilidad, por lo que se van agregando unas a otras formando la estructura sólida compacta. Esta aproximación de las partículas y la falta de movilidad le da la firmeza para solidificarse.
- Congelación. Se produce al enfriarse un líquido extrayendo su energía calorífica hasta que su temperatura esté por debajo del punto de congelación. En ese momento disminuye el movimiento entre sus partículas, aumentando la formación de estructuras más rígidas y pasando así a la fase sólida. Por ejemplo al congelar agua.
Cambio de estado de sólido a líquido
- Fusión. Es el paso de materia sólida a materia líquida al aumentar la temperatura de un sólido hasta su punto de fusión. Se trata de un proceso endotérmico (absorbe energía) que necesita un aporte de calor. Ejemplo: derretir mantequilla, fundir chocolate, derretir helados…
Cambio de estado de gas a líquido
- Condensación. Es el cambio de estado de la materia en estado gaseoso a forma líquida, tras perder energía calórica. Se trata de un cambio físico, por lo que las sustancias no sufren transformaciones químicas. Si la temperatura de un gas está por debajo de su punto de ebullición, las partículas comienzan a moverse más lentamente y a agregarse unas a otras. Esto ocurre al bajar la temperatura y/ o subir la presión, en ese momento las particular pierden movilidad y pasan al estado líquido. El gas libera calor retenido y se deposita en forma de pequeñas gotas.
- Licuefacción. Es un proceso para convertir gases en líquidos, pero que no emplea la temperatura, sino la presión. Para que se produzca este proceso, se incrementa la presión del gas hasta comprimirlo al máximo, haciendo que las partículas se acerquen más de lo que estaban normalmente y se cambia a la fase líquida mientras se mantengan las condiciones de presión.
Ejemplos de estado líquido
Algunos ejemplos de materia en estado líquido son:
- El agua . Como ejemplo clásico del estado líquido, el agua tan abundante en la tierra y disolvente universal es líquido a temperatura ambiente.
- El mercurio. El único metal líquido a temperatura ambiente, formando unas gotas de color plateado brillante
- La gasolina. Combustible y derivado del petróleo, sustancia rica en hidrocarburos se utiliza en motores y generadores.
- La sangre de los vertebrados. Podemos ver como la sangre es un líquido que está en el interior del cuerpo.
- La leche. Sustancia nutritiva, producida por las hembras de los mamíferos, es un líquido blanco rico en grasas.
- La orina y el sudor. Procedentes del aparato excretor estos dos productos de desecho del cuerpo se presentan en estado líquido.
- La savia de las plantas. En el interior de los vasos de las plantas este líquido realiza impotantes funciones de nutrición.
- El magma o lava. Desde el interior de la superficie terrestre y a elevadas temperaturas, con mayor o menor fluidez sale al exterior por grietas y por volcanes.
- Alcohol etílico. También llamado etanol es un líquido incoloro que en condiciones normales se presenta en estado líquido
- Cloroformo. Es un compuesto químico conocido también como tricloruro de metilo y se trata de un líquido incoloro.
Características de los estados de la materia
Los tres principales estados de la materia son de sobra conocidos, pero vamos a repasar sus propiedades.
¿Por qué se les llama estados de agregación de la materia? En relación a la disposición de los átomos y las fuerzas de unión que los constituyen, estos átomos se van a agregar unos a otros de manera diferente dependiendo de si son sólidos, líquidos o gases. Además cada estado de la materia tiene unas determinadas características y debido a cambios en el entorno la materia podrá cambiar de estado, viéndose alteradas sus propiedades.
Desde siempre se han conocido tres estados fundamentales de la materia: sólido, líquido y gas. Con el tiempo se han descubierto otros estados : estado plasmático, el Bose-Einstein (BEC), el condensado de Fermi y el supersólido. De todos ellos hablaremos en este apartado explicando las principales propiedades.
Estado sólido
El estado sólido es aquel en el que observamos materia fija. Un cuerpo en estado sólido tiene los átomos muy juntos que le dan una forma regular, fija, constante e invariable y un volumen igualmente definido. Los sólidos son por tanto incompresibles, es decir, no se pueden comprimir y sus partícular apenas pueden moverse , sólo vibran ligeramente en posiciones practicamente fijas y se dilatan cuando son sometidos a un aumento de temperatura . Son también impenetrables y no pueden fluir. Por ejemplo: las rocas, metales, madera, hielo…
Estado líquido
El estado líquido corresponde a los fluidos. En el estado líquido las fuerzas de cohesión que unen átomos y moléculas son menoresque en los sólidos , por lo que la masa es fija pero su forma es variable; así los líquidos pueden adaptarse al recipiente que los contiene. De esta forma su volumen es constante pero su forma no lo es, además pueden fluir y no son compresibles. Por ejemplo: el agua, el aceite, los zumos..
Estado gaseoso
La materia en estado gaseoso tiene una masa fija pero hay grandes espacios vacíos entre los átomos, de manera que los gases tienen forma y volumen variables, ocupando todo el espacio disponible y adaptándose al recipiente porque no hay fuerzas de atraccción entre sus partículas. Los gases, por tanto pueden comprimirse, pueden fluir y no tienen forma y volumen definido. Por ejemplo: vapor de agua, oxígeno (O2 ) dióxido de carbono (CO2)
Video explicativo de los estados de la materia
A continuación puedes ver un breve resumen en video sobre estos tres estados de la materia
Propiedades de los tres estados: sólido, líquido y gas
| Propiedadades | Estado sólido | Estado líquido | Estado gaseoso |
| Masa | Fija | Fija | fija |
| Forma | Invariable | Variable | Variable |
| Volumen | Constante | Constante | Variable |
| ¿Son compresibles? | No | No | Si |
| ¿Son impenetrables? | Si | No | No |
| ¿Pueden fluir? | No | Si | Si |
Los nuevos estados físicos de la materia.
Hay otros estados de la materia que los científicos han descubierto recientemente en el laboratorio : el estado plasma y el condensado de Bose-Einstein.
El estado plasma
De características similares al estado gaseoso, hay algunas diferencias que han permitido diferenciarlo como un estado diferente.
El plasma se trata de un gas ionizado que puede conducir la electricidad, sin forma ni volumen fijo sino que adquiere la del recipiente que lo contiene. Este estado al verse influido por un campo magnético puede formar rayos, filamentos y capas dobles.
Este estado es muy común en el universo intergaláctico o espacio sideral, de ahí su importancia, de esta forma hay plasma en el sol y las estrellas.. De manera artificial las pantallas de televisores de plasma lo contienen, en ellas hay gases que se cargan electricamente para pasar a estado de plasma y por medio de los electrodos de la pantalla , puede emitir luz.
Condensado de Bose- Einstein
En el año 1924, al aplicar la estadística a la mecánica cuántica, Satyendra Bose y Albert Einstein predijeron la existencia de un nuevo estado de la materia. Para estos científicos, al enfriarse la materia a temperaturas próximas al cero absoluto, las partículas que la forman caen todas al mismo nivel de energía. Esa situación haría que las partículas se convirtiesen en indistinguibles y pasasen a formar un “superátomo”.
Sería en el año 1995 cuando Wieman y Ketterle fueron capaces de reproducir un estado condensado de Bose-Einstein con la ayuda de potentes láseres y electroimanes.
Este estado se caracteriza por:
- Superfluidez y superconductividad
- Es capaz de ralentizar la velocidad de la luz, que al atravesarlo llega a tener velocidades de metros por segundo