Estado Sólido

Te explicamos qué es el estado sólido y cuáles son sus características principales. Además, los cambios de estado que permite y más.

¿Qué es el estado sólido?

Se entiende por estado sólido a una de las cuatro formas esenciales de la materia (junto a la líquida, la gaseosa y la plasmática), llamadas estados de agregación.

Se caracteriza por la rigidez de los nexos entre sus partículas, lo cual le confiere una resistencia a la deformación y una estructura física muy bien definida.

Las partículas de las sustancias sólidas se unen entre sí por fuerzas de cohesión que mantienen su forma y volumen estables, y le confieren más o menos dureza y resistencia.

Estas fuerzas, sin embargo, pueden ser vencidas a través de procesos físicos de cambio de estado que permiten convertir un sólido en líquido o en gaseoso, o volver sólidas sustancias naturalmente líquidas o gaseosas.

Ver además: Metaloides

Características del estado sólido

• Cohesión. La naturaleza de los sólidos es químicamente idéntica a la de sus variantes líquidas y gaseosas, pero en este estado las partículas que constituyen la materia están muy juntas, sostenidas en su lugar por nexos fuertes (fuerzas cohesivas) que le otorgan al conjunto una forma definida, de límites claros y coherentes.

• Rigidez. Los sólidos resisten, por lo general, las torceduras y los dobleces, ya que se oponen a la deformación. En otros casos, cuentan con memoria de forma: la tendencia a mantener o recuperar su forma estable en presencia de fuerzas deformantes, como el peso o la gravedad.
• Incompresibilidad. Los sólidos, a diferencia de los gases y los líquidos, no pueden comprimirse más de lo que ya lo están, por lo que al someterlos a fuerzas extremas de compresión suelen fracturarse o descomponerse en piezas más pequeñas. Por esta razón no puede meterse un objeto sólido en un recipiente de menor volumen al del objeto sólido.
• Dureza. Muchos sólidos se muestran resistentes a la penetración por parte de otros sólidos, e incluso a la ralladura de su superficie. A esto se le conoce como dureza: la resistencia física ante otros sólidos. El elemento más duro conocido es el diamante.

• Fragilidad. La fragilidad acompaña a menudo a la dureza de los materiales sólidos, y es la capacidad que tienen para agrietarse, cuartearse o partirse en trozos de menor tamaño cuando su resistencia a la deformación se ve superada por una fuerza específica. Es lo contrario a la elasticidad.
• Elasticidad. La elasticidad, contraria a la fragilidad y a la dureza, es la propiedad que tienen algunos sólidos de sufrir una deformación momentánea en presencia de una fuerza constante, para luego volver a su forma original una vez liberado de ella.
• Ductilidad. Es la propiedad de algunos sólidos, en especial de algunos metales como el cobre, de deformarse plásticamente en presencia de una fuerza sostenida, sin romperse, formando hilos o alambres del mismo material. Los sólidos que presentan esta capacidad son dúctiles.

• Maleabilidad. Los sólidos maleables son aquellos que pueden ser labrados mediante la deformación, o sea, que pueden elaborarse láminas finas del material sin que se rompa. Esta propiedad, junto a la ductilidad, es fundamental en la industria de los metales.

Procesos de cambio a sólido

Existen procesos físicos para volver sólida una sustancia que no lo es:

• Solidificación. Consiste en el retiro de energía calórica de un líquido específico, enlenteciendo el movimiento de sus partículas hasta obligarlas a construir lazos firmes y adquirir formas definidas, como los cristales de hielo.
• Congelamiento. Consiste en comprimir (aumentar presión) un líquido hasta que sus partículas tengan más interacción y ocurra la transformación a sólido.
• Deposición o sublimación inversa. Consiste en modificar las condiciones de temperatura o presión de un gas, para hacerlo cristalizar o convertirse en sólido, sin pasar previamente por el estado líquido.

Procesos de cambio de sólido a líquido y gas

Los sólidos pueden convertirse en líquido o gas a partir de la modificación de sus condiciones de temperatura o presión de la siguiente manera:

• Fusión. Es el incremento de la temperatura de un sólido hasta alcanzar su punto de fusión. Se logra al introducir energía a sus partículas y vencer el nexo entre ellas, lo que hace que el sólido fluya hacia la liquidez.
• Sublimación. Es el proceso contrario a la deposición, en que a un sólido se lo hace convertirse en gas directamente, por cambios de su temperatura y presión, sin pasar primero por el estado líquido.

Referencias:

• Introducción a la Física y a la Química. 4^ta edición. Romilio Tambutti y Héctor Muñoz. 2005. ISBN: 968-18-5866-2
• Elasticidad y resistencia de materiales I. Mariano Rodríguez-Avial Llardent y Antonio González-Alberto García. Universidad Nacional de Educación a Distancia. 2020. ISBN: 978-84-362-6518-7
• Apuntes de Física General. José Pedro Agustín Valera Negrete. 2005. ISBN: 970-32-2987-5
• "Sólido" en Wikipedia.