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ESTUDIO BÁSICO DE LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA 249

Decimos de una sustancia que tiene ESTRUCTURA MOLECULAR cuando en el origen de las fuerzas
de enlace intervienen las fuerzas de Van der Waals; en esta estructura, la molécula conserva su in-
dividualidad y puede ser considerada en muchos casos como una partícula. En realidad, existe
toda una gama de estructuras intermedias entre iónicas, moleculares y metálicas en las que la indi-
vidualidad de las moléculas se conserva más o menos.

XII – 4. Estados de agregación de la materia
La materia en su forma macroscópica y para todas las sustancias se encuentra normalmente
en nuestro planeta en tres estados de agregación fundamentales: SÓLIDO, LÍQUIDO y GASEOSO; exis-
ten, al menos, otros dos estados extraterrestres que presentan características muy diferentes llama-
dos de PLASMA y NUCLEÓNICO, que cada día van alcanzando más importancia en la Física de van-
guardia. Fig. XII-4.– Variación de la energía
Una propiedad macroscópica de la materia, con la cual estamos más o menos familiarizados es media de los átomos metálicos enla-
la TEMPERATURA, de la que depende el continuo movimiento, respecto al sistema de referencia CM zados.
de la sustancia en cuestión, a que se encuentran sometidos todos los átomos dentro de las molé-
culas, y ellas mismas consideradas cada una como un todo (partículas) y sea cual sea su estado de
agregación. Esta dependencia hace que se le llame MOVIMIENTO TÉRMICO y ENERGÍA TÉRMICA a la
energía a él asociada.
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A medida que la temperatura de la materia la hacemos disminuir, el movimiento térmico se
hace más y más lento (o a la inversa) hasta que «clásicamente» en el cero absoluto (~–273ºC)
cesa. Decimos «clásicamente» puesto que realmente, y según demuestra la Mecánica Cuántica, el
movimiento de las partículas nunca cesa por completo y en el cero absoluto de temperatura debe
conservarse cierto movimiento oscilatorio de los átomos en el interior de la molécula, o de oscila-
ciones de los átomos alrededor de los nudos de la red cristalina del cuerpo sólido, a este movi-
miento se le denomina «vibración del punto cero».
Ni mucho menos todas las partículas de una sustancia tienen el mismo movimiento, es decir,
no todas las partículas tienen la misma energía cuando se encuentra la sustancia en cuestión a una
temperatura determinada; en este caso la temperatura está relacionada con la energía molecular
media. En el capítulo XIV demostraremos que la energía cinética media de las moléculas de un gas
en unas determinadas condiciones es directamente proporcional a la temperatura absoluta; cuan-
do la materia se presenta en otros estados diferentes, la relación no es tan sencilla. En cualquier
caso la magnitud macroscópica temperatura es una propiedad media que se refiere a un sistema
con un gran número de moléculas.
Cualquiera que sea el estado de agregación de la materia, el movimiento de las partículas de
ésta es «caótico». Estableciendo un orden dentro de este caos, en los sólidos este movimiento está
más ordenado que en los líquidos y gases, ya que en los sólidos sus partículas no se alejan mucho
de unas determinadas posiciones llamadas nudos y vibran a su alrededor, siendo caótico el movi-
miento en el sentido de que las amplitudes y las fases de las distintas partículas son diferentes y no
se encuentra relación alguna entre ellas. En los líquidos el orden en el movimiento, y siempre den-
tro del caos, es «mayor» que en los gases, moviéndose sus partículas con cierta libertad pero con-
servando, en cierto modo, sus mutuas distancias (constancia de volumen pero no de forma). Las
partículas de los gases, y a pesar de ser los más fáciles de estudiar, poseen el movimiento más caó-
tico de los tres estados de agregación. El comportamiento mecánico de los sólidos, líquidos y gases
puede explicarse de forma aproximada en función de la libertad de movimiento que poseen sus
partículas.
Para modificar la temperatura de una sustancia es obvio que es necesario comunicarle o ab-
sorberle energía desde el exterior a ella, lo que generalmente se hace comunicando o absorbiendo
energía calorífica del sistema. Si un sólido se calienta (se le comunica energía calorífica) lo sufi-
ciente y en condiciones adecuadas (dependiendo de la magnitud presión, como veremos en el
capítulo XV) puede pasar al estado líquido y si seguimos calentando puede pasar al estado gaseo-
so; de la misma manera pero absorbiendo calor puede realizarse el proceso inverso (salvo el helio
que no alcanza nunca el estado sólido). La excepción a la variación de la temperatura al comuni-
car energía a una sustancia está en el proceso de cambio de estado, ya que, mientras dura éste,
permanece constante; teniendo también esta regla su excepción en los cuerpos sólidos amorfos
(no cristalinos) en los que en su fusión y solidificación (paso de sólido a líquido y a la inversa) la
temperatura no permanece constante, y este proceso es continuo y no tiene ningún momento de
paso determinado; así, por ejemplo, al calentar el vidrio, la resina, ..., estos se reblandecen gra-
dualmente, pasando al estado líquido sin solución de continuidad.
La diferencia entre los sólidos amorfos y los líquidos no es cualitativa, sino cuantitativa y no so-
lamente por lo anteriormente dicho, sino también por la magnitud de sus viscosidades . También
la diferencia entre el estado gaseoso y el estado líquido en condiciones habituales es cuantitativa y
reside en que en un gas sus moléculas se encuentran muy distanciadas entre sí en comparación
con sus propias dimensiones, por lo que éstas se desplazan casi libremente chocando entre sí muy
de tarde en tarde, por lo que esta interacción entre ellas es nula; sin embargo en los líquidos, las
distancias entre sus moléculas son del orden de magnitud de sus dimensiones, hallándose en cons-