Cambios de estado de la materia

1. Cambios de estado progresivos: Se producen cuando aumentamos la temperatura de los cuerpos mediante la aplicación de calor, como son: fusión, evaporación y sublimación directa. 
   • Fusión: Es el paso del estado sólido al estado líquido mediante la aplicación de calor. La temperatura a la que se produce dicho proceso depende de cada sustancia, denominándose a dicha temperatura “Punto de Fusión”. En el caso del oro,  por ejemplo, es 1064º C mientras que en el caso del hielo es de 0º C.
     

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   • Evaporación o Vaporización: Es el paso de una sustancia en estado líquido a gas. Este proceso puede ocurrir a temperatura ambiente, pasando únicamente las partículas de la superficie al estado gaseoso. Si se aplica calor tanto las partículas de la superficie cómo las del interior podrán pasar al estado gaseoso. La temperatura necesaria para alcanzar dicho punto se denomina “Punto de Ebullición” y es característica de cada sustancia. Para el caso de la plata es de 2162 ºC, mientras que en el caso del agua es de solamente 100 ºC.
     

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     En un laboratorio correctamente adaptado hay diversas maneras para realizar dicho proceso. Una de ellas es mediante el REFLUJO, donde con una placa calefactora, aumentamos la temperatura de la sustancia en estado líquido, hasta alcanzar su punto de ebullición. A dicha temperatura comienza a producirse vapor que asciende por la columna y podemos posteriormente condensarlo de nuevo para recogerlo si nos interesa. 
     
     

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   • Sublimación directa: Es el paso del estado sólido a gas por un aumento de la temperatura. En la naturaleza hay algunas sustancias que pueden sufrir dicha transformación como por ejemplo el yodo metálico, el azufre, el hielo seco o el ácido benzoico entre otros.  Si estudiamos el caso del hielo seco (CO₂) en el laboratorio, vemos que la transformación es inmediata cuando le añadimos unas gotas de etanol.
     

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     Industrialmente este proceso se puede realizar de manera rápida y efectiva, gracias al “liofilizador”.
     
     

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     Con la LIOFILIZACIÓN podemos eliminar el agua presente en disoluciones debido a las condiciones de baja presión y de baja temperatura que nos facilita el equipo. El agua presente se elimina por congelación y posterior sublimación del hielo. Al suministrar calor el hielo pasa de su fase sólida a la gaseosa sin alcanzar el punto de ebullición del agua y por tanto sin pasar por la fase líquida.
2. Cambios de estado regresivos: Son aquellos que se producen cuando la temperatura de los cuerpos disminuye, es decir, se enfrían, tales como: solidificación, condensación y sublimación regresiva. 
3. • Solidificación: Es el paso de una sustancia desde el estado líquido al estado sólido. Para que este proceso ocurra, la sustancia debe alcanzar una temperatura determinada conocida como “Punto de solidificación” y, debido a que este proceso es inverso al de fusión, coincide con la temperatura del Punto de Fusión.    En nuestras vidas cotidianas vemos en ocasiones dicho proceso con el agua, que se forma hielo cuando disminuimos su temperatura. Pero en el laboratorio podemos realizar multitud de solidificaciones, la más conocida es la CRISTALIZACIÓN. 
     

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     La cristalización es una técnica muy empleada en el laboratorio para purificar sustancias que normalmente contienen impurezas. Una sustancia que cristaliza fácilmente es el KH₂PO₄ (fosfato monopotásico) tras realizar una solución saturada de dicho compuesto con agua caliente. 
     
     

     Cristalización del KH2PO4
     Se realiza una solución saturada de aproximadamente 3,5g de Fosfato monopotásico en 20mL de agua caliente.	Bioprofe | Cambios de estado de la materia | 11
     Tras la completa disolución de la mezcla y sin esperar que se enfríe se vierte sobre el recipiente.	Bioprofe | Cambios de estado de la materia | 12
     La solución saturada comienza a ascender por absorción por el papel y a medida que se enfría se produce la cristalización adquiriendo la tonalidad verde debido a la tinta usada previamente en el papel.	Bioprofe | Cambios de estado de la materia | 13
     La cristalización finaliza cuando se ha consumido toda la solución de Fosfato monopotásico.	Bioprofe | Cambios de estado de la materia | 14

   • Condensación: Es el paso de gas a líquido debido a una disminución de la temperatura. La temperatura a la que ocurre esta transformación se conoce como “Punto de condensación” y corresponde con el Punto de Ebullición ya que dicho proceso es inverso al de evaporación.   En el laboratorio normalmente se obtiene este paso de fase gracias a la realización de un montaje con una columna de fraccionamiento, las cuales son tubos de vidrio relleno de un empaquetado y se coloca entre el matriz y la cabeza de destilación. 
     

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     El vapor se condensa en el relleno de la columna, volviendo a evaporarse de nuevo y condensando una vez mas en el plato superior. A continuación se le acopla un refrigerante en el que gracias al paso constante de agua fría por su alrededor conseguimos condensar el gas para poder recogerlo a su salida. 
   • Sublimación regresiva o inversa: Es el paso del estado gas a sólido pero sin pasar por el estado líquido.    Como ya hemos comentado anteriormente, hay diversos productos que pueden sublimar al ser calentados.   Es el ejemplo del ácido benzoico, que si previamente tapado, lo calentamos con precaución se producen vapores en su interior del color de dicho ácido. 
     

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     Si ponemos en contacto al vapor obtenido en la sublimación con una superficie fría, como una tapadera, el ácido benzoico experimenta una sublimación inversa formando cristales de elevada pureza.