ESTADOS DE AGREGACIÓN Y CAMBIOS DE FASE

Todo el mundo conoce por experiencia que cualquier sustancia dependiendo de las condiciones de presión y temperatura a las que está sometida puede presentarse en cualquiera de los tres estados de agregación existentes: sólido, líquido y gaseoso.

Hoy en día se conoce muy bien la estructura interna de la materia y se entiende que estos tres estados de agregación corresponden a diferentes topologías por lo que respecta a la forma en la que los diferentes constituyentes de la materia se enlazan. Lo normal es que un sólido se conforme en base a una estructura molecular cristalina que dependiendo de la sustancia cristalizará al rebasar diferentes valores de presión al alza y temperatura a la baja. Conforme aumenta la temperatura la sustancia se transformará pasando al estado líquido, en el que se rompen los enlaces estructurales de la red cristalina subyacente pero las moléculas siguen interactuando entre ellas por fuerzas más débiles. A temperaturas aún mayores la sustancia pasa al estado gaseoso en el que las moléculas ocupan todo el espacio disponible prácticamente sin interacciones (ciertas interacciones todavía subyacen en el dominio de los gases reales).

Las transformaciones particulares de un estado a otro reciben los siguientes nombre:

• Fusión: conversión del sólido a líquido; solidificación: proceso inverso.
• Ebullición o vaporización: conversión del líquido a vapor; licuación: proceso inverso.
• Sublimación: conversión directa de sólido a vapor; condensación: proceso inverso.

Cualquiera de estas tres transformaciones es reversible; es decir, puede darse en el sentido opuesto.

En cualquiera de estas transiciones todo el calor cedido se invierte en la rotura o reconstrucción de los enlaces, por lo que la temperatura se mantiene constante.

En el gráfico de arriba se pueden ver la curvas prototípicas de las tres transformaciones en un diagrama de presión versus temperatura.

En esta curva llaman la atención dos puntos:

• El punto triple: donde coexisten las tres fases.
• El punto crítico: se corresponde al mismo punto que en las curvas conocidas como las isotermas de Andrews indica el valor máximo de la curva que une los puntos donde se inicia y finaliza la transición de vapor a líquido (licuación) o viceversa..

En esta curva se puede apreciar, por ejemplo, que podemos licuar un gas por compresión isoterma, por enfriamiento isobárico o una combinación de ambas. Pero cuando la temperatura ambiente está por encima de la temperatura crítica, no es posible licuar un gas salvo que previamente lo sometamos a un proceso de enfriamiento y posterior presurización.