Las siguientes actividades están dirigidas a una población de secundaria y bachillerato, aunque algunos contenidos son abordables por estudiantes de primaria más avanzados. La página es también un excelente repaso para estudiantes de nivel superior. Todos los ejercicios hacen uso de javascript que proporciona un entorno más interactivo.

Todo en la Tierra se puede explicar en términos de 4 estados (fases) de la materia – sólido, líquido, gas y plasma.

¿Cuáles son las propiedades de un sólido?

Una sustancia en fase sólida es relativamente rígida, tiene un volumen y una forma definidos.

Los átomos o moléculas que componen un sólido están empaquetados muy juntos y no son comprimibles.

Debido a que todos los sólidos tienen algo de energía térmica, sus átomos sí vibran. Sin embargo, este movimiento es muy pequeño y muy rápido, y no se puede observar en condiciones ordinarias.

¿Cuáles son los diferentes tipos de sólidos?

Hay cuatro tipos de sólidos cristalinos —

	Sólidos iónicos– Estas sustancias tienen un punto de fusión definido y contienen enlaces iónicos. Un ejemplo sería el cloruro de sodio (NaCl). Vea la estructura tridimensional de un cristal de sal.
	Sólidos covalentes — Estas sustancias aparecen como una única molécula gigante formada por un número casi infinito de enlaces covalentes. Un ejemplo sería el grafito. Ver la estructura tridimensional del grafito).
	Los sólidos moleculares se representan como unidades repetidas formadas por moléculas. Un ejemplo sería el hielo. Visualiza la estructura tridimensional del hielo.
	Los sólidos metálicos son unidades que se repiten formadas por átomos de metal. Los electrones de valencia de los metales son capaces de saltar de un átomo a otro.

Sólidos amorfos
Los sólidos amorfos no tienen un punto de fusión definido ni unidades de repetición regulares. Un sólido amorfo es un sólido en el que no hay un orden de largo alcance de las posiciones de los átomos, a diferencia de los sólidos cristalinos. Un ejemplo de sólido amorfo es el cristal de las ventanas. Además, muchos polímeros como el poliestireno son amorfos. Los sólidos amorfos pueden existir en dos estados distintos, el estado «gomoso» y el estado «vítreo». La temperatura de transición entre los estados vítreo y gomoso se denomina temperatura de transición vítrea o Tg.

Nota interesante sobre los sólidos: Aunque la ausencia de masa es una imposibilidad, los aerogeles parecen acercarse bastante. Los aerogeles son los sólidos más ligeros y tienen una densidad de 1,9 mg por cm3 o 1,9 kg/m3 (526,3 veces más ligeros que el agua). A veces llamados humo congelado, los aerogeles son polímeros de células abiertas con poros de menos de 50 nanómetros de diámetro.

¿Cuáles son las propiedades de un líquido?

Los líquidos tienen un volumen definido, pero son capaces de cambiar su forma al fluir.

Los líquidos son similares a los sólidos en que las partículas se tocan. Sin embargo las partículas son capaces de moverse.

Dado que las partículas son capaces de tocarse, las densidades de los líquidos serán cercanas a las de los sólidos.

Como las moléculas del líquido pueden moverse, adoptarán la forma de su recipiente.

¿Cuáles son las propiedades específicas de los líquidos?

Viscosidad –La resistencia de un líquido a fluir se denomina viscosidad

Tensión superficial — El resultado de la atracción entre las moléculas de un líquido que hace que la superficie del líquido actúe como una fina película elástica bajo tensión. La tensión superficial hace que el agua forme gotas esféricas.

Presión de vapor — La presión que ejerce un sólido o un líquido cuando está en equilibrio con su vapor a una temperatura determinada.

Punto de ebullición — cuando la presión de vapor = la presión atmosférica.

¿Cuáles son las propiedades de un gas?

Los gases no tienen volumen ni forma definidos. Si no están confinados, los gases se extenderán indefinidamente. Si están confinados tomarán la forma de su contenedor. Esto se debe a que las partículas del gas tienen suficiente energía para superar las fuerzas de atracción. Cada una de las partículas están bien separadas dando como resultado una densidad muy baja.

¿Cuál es el cuarto estado de la materia?

El cuarto estado de la materia es el plasma. El plasma es un gas ionizado, un gas al que se le proporciona suficiente energía para liberar los electrones de los átomos o las moléculas y permitir que ambas especies, iones y electrones, coexistan. En efecto, un plasma es una nube de protones, neutrones y electrones en la que todos los electrones se han desprendido de sus respectivas moléculas y átomos, lo que da al plasma la capacidad de actuar como un todo y no como un montón de átomos. Los plasmas son el estado más común de la materia en el universo, que comprende más del 99% de nuestro universo visible y la mayor parte no visible. El plasma se produce de forma natural y constituye la materia de nuestro sol, el núcleo de las estrellas y aparece en los cuásares, los púlsares que emiten rayos X y las supernovas. En la Tierra, el plasma se da de forma natural en las llamas, los rayos y las auroras. La mayoría de los plasmas espaciales tienen una densidad muy baja, por ejemplo, el Viento Solar, que tiene una media de sólo 10 partículas por centímetro cúbico. Las colisiones entre partículas son poco probables, de ahí que estos plasmas se denominen sin colisiones.

Y ahora un quinto estado — ¿Bose Einstein?

El colapso de los átomos en un único estado cuántico se conoce como condensación de Bose o condensación de Bose-Einstein se considera ahora un 5º estado de la materia.

Recientemente, los científicos han descubierto el condensado de Bose-Einstein, que puede considerarse como lo contrario de un plasma. Se produce a una temperatura ultrabaja, cerca del punto en que los átomos no se mueven en absoluto. Un condensado de Bose-Einstein es una fase gaseosa superfluida formada por átomos enfriados a temperaturas muy cercanas al cero absoluto. El primer condensado de este tipo fue producido por Eric Cornell y Carl Wieman en 1995 en la Universidad de Colorado en Boulder, utilizando un gas de átomos de rubidio enfriado a 170 nanokelvins (nK). -En tales condiciones, una gran fracción de los átomos colapsa en el estado cuántico más bajo, produciendo un superfluido. Este fenómeno fue predicho en la década de 1920 por Satyendra Nath Bose y Albert Einstein, basándose en el trabajo de Bose sobre la mecánica estadística de los fotones, que luego fue formalizado y generalizado por Einstein.