Artigo sobre as fases da materia (baseado en propiedades microscópicas)
Na vida cotiá, a miúdo atopamos tres fases diferentes da materia. Hai substancias sólidas (por exemplo, pedras, ferro, etc.), líquidas (auga, gasolina, etc.) e substancias gasosas (aire, etc.). As tres fases destas substancias pódense distinguir segundo a súa capacidade para manter a súa forma e tamaño.
Os sólidos adoitan manter unha forma e un volume fixos. O líquido non mantén unha forma fixa, senón que se adapta ao recipiente que ocupa. Por exemplo, se botamos auga nun vaso, a forma cambia como a dun vaso. Se botamos auga na bañeira, a forma cambia como a dunha bañeira. O volume do líquido adoita ser sempre fixo. Un vaso de auga, se se coloca nunha bañeira, a cantidade de auga que queda no vaso. A forma da auga pode cambiar, pero o tamaño nunca varía. Teña en conta que o número de sólidos e líquidos pode cambiar se se lle aplica unha forza suficiente.
E que pasa co gas? O gas non ten unha forma nin un volume fixos. A forma e o tamaño do gas sempre se axustan á forma e ao tamaño do recipiente que ocupa. Por exemplo, se botamos gasolina nun pneumático dun coche, a forma en que cambia o gas é coma se fose un pneumático nun vehículo. O mesmo ocorre co volume. Cando está nunha carcasa, o gas espállase para encher todo o espazo do pneumático. Neste caso, a cantidade de gas cambia coma o volume dun pneumático. Se inflamos un globo (botamos aire nun globo), a forma e o volume do aire cambiarán, do mesmo xeito que a forma e o volume do globo.
Ata o de agora, só distinguimos as tres formas de materia en función das súas propiedades macroscópicas (propiedades macroscópicas = a forma e o tamaño da substancia). Por suposto, isto baséase nos resultados das nosas medicións e observacións diarias. Veremos a diferenza entre as tres formas de materia en función das súas propiedades microscópicas. Cada substancia consta de átomos ou moléculas. Cando dicimos que unha rocha é estable, nunca sabemos que ocorre cos átomos ou moléculas que están dentro dos alicerces para que a pedra se volva sólida. Do mesmo xeito ocorre coa auga. Que pasa cos átomos ou moléculas que forman charcos para que a fase da auga sexa líquida e a atmosfera non sexa visible?
Formas de substancia baseadas en propiedades microscópicas
Antes de falar das diferenzas entre sólidos, líquidos e substancias gasosas baseándonos nas súas características microscópicas, revisemos un obxecto. Por exemplo, as pedras. Se observamos atentamente a area, veremos que cada parte da pedra se pega. Aínda que a pateen e a lancen, a súa forma e tamaño nunca cambian. Normalmente, todos os elementos da rocha están sempre nunha unidade. Por que? Pensemos por un momento.
Dentro da pedra, hai átomos ou moléculas. Agora imaxina unha rocha. Tenta imaxinar que a area está composta de anacos pequenos. A medida que aumentan, os anacos de pedra fanse cada vez máis pequenos. Imaxina os átomos como unha bóla mínima. En cambio, as moléculas constan de varias bólas pegadas entre si.
Na rocha, hai tantas moléculas ou átomos que son mínimos. Podes imaxinar os átomos dunha pedra?
O diámetro dun átomo é duns 10⁻⁵ m. Se imaxinas un átomo como unha bóla, entón o diámetro da bóla é de 10⁻⁵ metros . Mínimo e non se pode ver cos ollos... Só imaxinable. As moléculas son átomos que se pegan, polo que o tamaño dunha molécula é máis significativo que o dun átomo. Pero tampouco se pode ver cos ollos.
Se os átomos ou as moléculas non están nunha unidade, por suposto, non todas as partes da pedra se unen. Cada anaco de rocha pégase para que a forma da rocha se volva sólida. Por que non se separan os átomos ou as moléculas?
De feito, os átomos ou as moléculas atráense entre si. Se os átomos ou as moléculas non se xuntan, por suposto, voaron a todas partes. Cada átomo ou molécula despedirase dun amigo. Así, os anacos de pedra estarán esparexidos por todas partes. As partes de rocha tamén estarán esparexidas e non poderemos velas finalmente. Os anacos de pedra tamén están compostos de átomos ou moléculas. O tamaño dos átomos é diminuto, polo que se estivesen separados, por suposto, non poderiamos velos... Pero a realidade non é así.
A pedra parece sólida, cada parte da pedra está pegada. Polo tanto, podemos concluír que os átomos ou moléculas que forman os obxectos sólidos deben atraerse mutuamente.
A forza de atracción entre átomos ou moléculas é unha forza electromagnética. A presenza de forzas atractivas fai que os átomos ou moléculas se acheguen. Cando se quere chocar, os electróns da parte máis externa do átomo ou molécula repélense (repulsión eléctrica). A distancia fai que os átomos e as moléculas se movan cara atrás. Aínda que os átomos ou moléculas se movan cara atrás, pero debido a que hai unha atracción, achéganse de novo. Os átomos ou moléculas móvense cara adiante e cara atrás (vibrando) mantendo unha distancia mínima.
A diferenza entre sólidos, líquidos e gases, baseada nas propiedades microscópicas reais, reside na forza e debilidade da atracción entre os átomos ou moléculas das tres substancias.
Sólido
Nos sólidos, as forzas atractivas entre os átomos ou as moléculas son tan fortes que os átomos ou moléculas que forman os sólidos sempre están nunha posición fixa. Os átomos ou as moléculas dos sólidos móvense cara adiante e cara atrás (vibran), pero seguen vibrando no mesmo lugar.
A forza da atracción entre os átomos ou moléculas destes sólidos é a razón pola que a forma e o volume do sólido sempre son fixos. Mesmo se se lanza ou se golpea, a forma da pedra ou do ferro é difícil de cambiar porque a forza de atracción entre os átomos ou as moléculas é forte. Cando se meten rochas ou metal nun balde ou nunha bañeira, o volume da rocha ou do metal nunca cambia. Polo tanto, a forte atracción entre os átomos ou as moléculas que compoñen estes sólidos fai que se manteñan nunha unidade e que a súa forma pareza sólida.
A posición dos átomos ou moléculas que forman sólidos é como a imaxe (tamén coñecida como rede cristalina). Esta imaxe está ampliada. Os átomos ou moléculas son diminutos.
Líquido
Nos líquidos, a forza de atracción entre os átomos ou moléculas é menos forte, polo que son totalmente libres de moverse cara a adiante e cara atrás, superpoñéndose uns aos outros. Os átomos ou moléculas que crean o líquido poden moverse libremente, pero non poden despedirse dos seus amigos. A magnitude da atracción aínda pode impedir que se dispersen.
A razón é que a forma líquida pode cambiar, pero o volume sempre é fixo. Cando botamos auga nun vaso, a forza de atracción entre os átomos ou as moléculas non é o suficientemente forte como para que a forma da auga cambie como a forma dun vaso. Cando botamos auga nunha bañeira, a menor forza atractiva entre os átomos ou as moléculas fai que a auga axuste a súa forma á forma da bañeira. O volume do líquido sempre é fixo porque a forza de atracción entre os átomos ou as moléculas aínda pode mantelos unidos. Os átomos ou as moléculas que crean a auga non están dispersos, polo que o volume sempre é fixo.
A posición do átomo ou molécula que compón o líquido, como na imaxe (a frecha mostra a dirección do movemento).
Gas
Nas substancias gasosas, a atracción entre os átomos ou moléculas é débil. Móvense libremente porque non hai enlace entre eles. Unha atracción fráxil fai que os átomos ou moléculas que forman a substancia gasosa se dispersen por todas partes. Os átomos que forman a substancia gasosa son máis libres que os átomos que forman substancias sólidas ou líquidas.
A posición dos átomos ou moléculas que forman o gas é a que se mostra na figura.
Unha atracción fráxil é a razón pola que a forma e o volume dunha substancia gasosa poden cambiar e por que o ollo non pode ver o aire. O tamaño dos átomos ou moléculas é tan pequeno que se están dispersos por todas partes, non podemos velos. O tamaño da area ou do azucre é moito maior que o dos átomos ou moléculas, polo que mesmo se están dispersos, os grans de area aínda se poden ver cos ollos, aínda que é algo complicado.
As substancias sólidas ou líquidas pódense ver porque os átomos ou moléculas non están dispersos. A forza de atracción das substancias sólidas e gasosas aínda pode mantelas unidas. A forza de atracción sobre a substancia gasosa é débil, polo que non pode manter os átomos ou moléculas unidos. Esta pequena atracción é tamén a razón pola que as substancias gasosas e líquidas poden fluír.
