Estado sólido

Te explicamos qué es el estado sólido y cuáles son las características físicas de este estado de la materia. Ejemplos de sólidos.

¿Qué es el estado sólido?

Se llama estado sólido a una de las cuatro formas esenciales en que la materia se presenta, junto a la líquida, la gaseosa y la plasmática. Estas formas se denominan estados de agregación de la materia.

La materia en estado sólido (o simplemente los sólidos) se caracteriza por una disposición específica sus partículas, basada en nexos muy rígidos y fuertes, lo cual se traduce en una estructura física muy bien definida. Esto ocurre debido a las fuerzas de cohesión entre las partículas, responsables de mantener la forma y el volumen del sólido estables, y de otorgarle cierto margen de dureza y de resistencia.

Sin embargo, esas fuerzas pueden vencerse a través de procesos físicos de cambio de fase, pudiendo convertir un sólido en un líquido o en un gas. Tales procesos se denominan:

• Fusión. Proceso físico que consiste en aplicar calor a un sólido para aumentar su temperatura hasta llegar a su punto de fusión (temperatura a la que el sólido pasa al estado líquido, a esta temperatura coexisten el sólido y el líquido en equilibrio termodinámico). Cuando la temperatura supera este punto, la energía del sólido aumenta lo suficiente como para romper la cohesión entre sus partículas y provoca el cambio de fase. La fusión también depende de la presión a la que esté sometido el sólido.
• Sublimación. Proceso físico mediante el cual determinado sólido pasa directamente a la fase gaseosa, sin pasar antes por la fase líquida. Esto se puede lograr manipulando las condiciones de temperatura y presión de forma específica para cada sólido, evitando así que pase por la fase líquida antes de llegar al vapor. Un ejemplo de esto es la sublimación del yodo (I) sólido, donde se produce un gas de color violeta.

Ver además: Estados de la materia

Características físicas del estado sólido

La materia en estado sólido presenta las siguientes características:

• Rigidez. Por lo general, la materia en estado sólido se resiste a la deformación. Por ejemplo: las torceduras, los dobleces, las hendiduras. Solo si su resistencia es vencida, los sólidos cambian de forma (permanente o temporalmente, dependiendo de su elasticidad).
• Incompresibilidad. A diferencia de los gases y los líquidos, los sólidos no pueden comprimirse, es decir, sus partículas ya no pueden estar más juntas. En cambio, al someterlos a fuerzas extremas de compresión, suelen fracturarse o descomponerse en piezas más pequeñas.
• Dureza. De manera general, los sólidos son resistentes a ser penetrados por otros sólidos, incluso a que se ralle su superficie. Esto se conoce como dureza, la fortaleza física ante la acción de otros sólidos. La materia más dura que se conoce es el diamante.
• Fragilidad. Los sólidos se pueden romper en pedazos más pequeños.
• Elasticidad. Contraria a la fragilidad y a la dureza, la elasticidad es la capacidad que tienen ciertos sólidos para sufrir una deformación momentánea, bajo la acción de una fuerza, para luego volver a su forma original una vez terminada la acción de dicha fuerza. Los materiales elásticos cuentan con una memoria de forma que les permite volver a su disposición anterior.
• Densidad elevada. La mayoría de los sólidos tiene una densidad relativamente alta debido a que las partículas que los componen están muy unidas.
• Maleabilidad. Algunos cuerpos sólidos tienen la capacidad de ser labrados por deformación. Debido a esta propiedad, se pueden obtener láminas delgadas de un material sin que se rompa.
• Forma definida. Al ser rígidos, los sólidos tienen formas definidas y no fluyen como los líquidos y los gases.

Ejemplos de estado sólido

Algunos ejemplos de materia en estado sólido son:

• Los metales. Con la única excepción del mercurio (Hg), los metales a temperatura ambiente conservan su solidez y su dureza debido a los enlaces metálicos entre sus átomos. Sin embargo, si se les da suficiente calor (como en las fraguas o fundiciones), los metales fluyen como líquidos y pueden adquirir otras formas.
• El hielo. El agua líquida, al ser llevada a su punto de congelación, es decir, cuando se le retira energía calórica hasta llevarla a 0 ºC, procede a cristalizarse y a convertirse en hielo, una sustancia transparente y sólida.
• Las piedras. Compuestas de minerales y elementos calcáreos o sedimentarios, las piedras que hallamos en cualquier camino son el más claro ejemplo de solidez posible en el planeta.
• El hormigón. Resultado de la unión de materiales como grava, agua y cemento en polvo, primero como una pasta húmeda y luego como una materia sumamente dura al desecarse, es empleado cotidianamente en la industria de la construcción.
• Los huesos. Mineralizados con calcio tomado de nuestra dieta, los huesos de nuestro cuerpo o del cuerpo de cualquier animal vertebrado son los que aportan la mayor solidez al cuerpo.

Referencias

• «Fisicoquímica» por Ira N. Levine. Volumen 1, 5^ta edición. (2004)
• «Chemical Principles: The Quest for Insight» por Atkins, Peter; Jones, Loretta, 4^ta edición. (2008) W. H. Freeman and Company.  ISBN 0-7167-7355-4