ENERGÍA TÉRMICA ASOCIADA A CAMBIOS DE ESTADO
Las sustancias pueden existir en cualquiera de los tres estados físicos de la materia: sólido, líquido o gaseoso. Una sustancia puede cambiar de un estado físico a otro, fenómeno conocido como cambio de fases. Los cambios de estado de una sustancia son cambios físicos que no implican un cambio químico, aunque están asociados a un cambio de energía térmica que altera el orden de las partículas que constituyen la materia.
• El estado sólido es el estado más rígido de la materia porque sus partículas se encuentran más cercanas unas de otras, de manera compacta, dejando el mínimo de espacio posible como el que dejan entre sí un conjunto de esferas como las metras al colocarlas juntas. Este estado físico se mantiene por el orden de las partículas que forman la materia en una estructura que implica un bajo contenido de energía térmica. Para pasar al estado líquido, proceso llamado fusión, es ne- cesario suministrarle energía térmica al sólido.
• El estado líquido es un estado más desordenado en cuanto al arreglo interno de las partículas que forman la materia, por lo que en este caso éstas se encuentran más distantes, con espacios entre ellas más grandes que en el estado sólido. Este estado es el producto de un mayor contenido de energía térmica suministrado a la materia, el cual causa una mayor agitación y movimiento de las partículas y por lo tanto un mayor desorden. Para pasar al estado gaseoso es necesario suministrarle más energía térmica al líquido.
• El estado gaseoso es el estado de la materia más desordenado y de mayor movimiento de sus partículas constituyentes, lo que causa una mayor separación de ellas como consecuencia del mayor grado de agitación por la energía suministrada. Un sólido puede pasar directamente al estado gaseoso, proceso llamado sublimación, como ocurre en el caso del hielo seco. Los cambios de fases en sentido inverso, como la condensación (de gas a líquido) y solidificación (de líquido a sólido), implican un descenso de la energía térmica.
Energía térmica asociada a las disoluciones
El proceso de disolución de un soluto en un disolvente depende de la interacción de las partículas de ambos componentes e implica cambios de energía térmica sin que ocurra reacción química. Existen tres interacciones en este proceso:
• Interacción soluto-soluto
• Interacción disolvente-disolvente
• Interacción soluto-disolvente
Para que ocurra la disolución es necesario que la interacción soluto-di-solvente sea más fuerte que la interacción soluto-soluto y disolvente-disolvente. Por una parte, la separación de las partículas del soluto, así como las del disolvente, consume energía térmica; por otra parte, la interacción soluto-disolvente libera energía. La suma de ambos procesos puede resultar en lo siguiente: un proceso de disolución exotérmica, como en el caso del ácido clorhídrico en agua y un proceso de disolución endotérmica, como en el caso del nitrato de amonio en agua.
Cuando las interacciones soluto-soluto y disolvente-disolvente son más fuertes que la interacción soluto-disolvente, el proceso de disolución no ocurre; éste es el caso del aceite en agua.
