1. Del trastorno a pedido:
* Estado líquido: Las moléculas en un líquido están relativamente lejos y se mueven libremente, constantemente colisionando entre sí. Poseen una energía cinética significativa (energía de movimiento).
* congelación: A medida que un líquido se enfría, sus moléculas pierden energía cinética y disminuyen la velocidad. Las fuerzas intermoleculares más débiles (como las fuerzas de van der Waals o los enlaces de hidrógeno) que normalmente solo causan atracciones temporales ahora se vuelven más fuertes.
* Cristalización: Las moléculas comienzan a organizarse en un patrón de repetición altamente ordenado llamado red de cristal. Esta estructura minimiza la energía potencial del sistema.
2. El papel de las fuerzas intermoleculares:
* Atracción: La fuerza de las fuerzas intermoleculares entre las moléculas determina el punto de congelación de una sustancia. Las fuerzas más fuertes conducen a puntos de congelación más altos. Por ejemplo, el agua tiene un punto de congelación relativamente alto debido a fuertes enlaces de hidrógeno entre sus moléculas.
* Formación de celosía: La disposición específica de las moléculas dentro de la red cristalina está dictada por el tipo y la resistencia de las fuerzas intermoleculares. Diferentes sustancias forman diferentes estructuras de cristal.
3. Cambios de energía:
* Proceso exotérmico: La congelación es un proceso exotérmico, lo que significa que el calor se libera de la sustancia a medida que cambia de estado. Este calor es la energía que se almacenaba previamente dentro de las moléculas en el estado líquido.
* Entalpía de fusión: La cantidad de calor liberada durante la congelación se llama la entalpía de la fusión. Es la misma cantidad de calor que se requiere para derretir la misma cantidad de sustancia.
4. Ejemplos:
* agua: Las moléculas de agua forman una red de cristal hexagonal con enlaces de hidrógeno que los mantienen unidos.
* metales: Los átomos de metal se organizan en una red regular bien llena.
* Gases: Muchos gases, como el nitrógeno y el oxígeno, se convierten en líquidos y luego sólidos a temperaturas extremadamente bajas.
5. Excepciones:
* sólidos amorfos: Algunas sustancias, como el vidrio, se congelan sin formar una red de cristal. Sus moléculas se vuelven menos móviles, pero no se organizan en un patrón regular.
* Supercooling: Bajo ciertas condiciones, se puede enfriar un líquido debajo de su punto de congelación sin congelar. Esto se llama superenfriamiento y es un estado metaestable.
En esencia, la congelación es un cambio dramático en el comportamiento molecular de una sustancia. Las moléculas pasan de un estado desordenado y de alta energía a un estado de baja energía altamente ordenado, impulsado por la fuerza de las fuerzas intermoleculares y la liberación de energía térmica. .
