Las partículas en un sólido se encuentran estrechamente empaquetadas (forma fija) y a menudo se organizan en un patrón regular; en un líquido, se encuentran cercanas unas de otras sin una disposición regular (sin forma fija); en un gas, están muy separadas sin disposición regular (sin forma fija). Las partículas en un sólido vibran sobre posiciones fijas (no pueden fluir) y generalmente no se mueven en relación con las demás; en un líquido, se mueven unas a otras (pueden fluir) pero permanecen en un contacto esencialmente constante; en un gas, se mueven independientemente de las demás (pueden fluir y expandirse) excepto cuando colisionan.
Las diferencias en las propiedades de un sólido, líquido o gas reflejan las fuerzas de atracción entre los átomos, moléculas o iones que componen cada fase. La fase en la que existe una sustancia depende de las extensiones relativas de sus fuerzas intermoleculares (FIMs) – fuerzas de atracción electrostática existentes entre los átomos y moléculas de una sustancia – y las energías cinéticas (EC) de sus moléculas. Mientras que los EIM sirven para mantener las partículas unidas estrechamente, la EC de las partículas proporciona la energía necesaria para superar la atracción y así aumentar la distancia entre las partículas. Por ejemplo, en un líquido, las fuerzas de atracción intermolecular mantienen las moléculas en contacto, aunque todavía tienen una EC suficiente para moverse entre sí. Debido a esto, los líquidos fluyen y toman la forma de su recipiente.
Según la teoría cinético-molecular (TCM), la temperatura de una sustancia es proporcional a la EC media de sus partículas. El cambio de la energía cinética media (temperatura) induce cambios en el estado físico junto con cambios asociados en las fuerzas intermoleculares. Por ejemplo, cuando el agua gaseosa se enfría lo suficiente, o se reduce la energía cinética media de las moléculas, la mayor atracción entre moléculas de H2O será capaz de mantenerlas juntas cuando entren en contacto entre sí; el gas se condensa, formando H2O líquida. Cuando el H2O líquida se enfría aún más, las fuerzas de atracción se hacen más fuertes y el agua se congela para formar hielo sólido.
En los casos en que las temperaturas no sean demasiado altas, los gases pueden licuarse por compresión (alta presión). Los gases presentan fuerzas de atracción muy débiles debido a las cuales las partículas se separan a grandes distancias. El aumento de la presión acerca las moléculas de un gas, de modo que la atracción entre las moléculas se vuelve más fuerte en relación con su EC. En consecuencia, forman líquidos. El butano, C4H10, es el combustible utilizado en encendedores desechables y es un gas a temperatura y presión estándar. Dentro del compartimento de combustible del encendedor, el butano se comprime a una presión que provoca su condensación en el estado líquido. Además, si la temperatura de un líquido es lo suficientemente baja o la presión sobre el líquido es lo suficientemente alta, las moléculas del líquido ya no tienen EC suficiente para superar las FIM entre ellas y se forma un sólido.
Este texto es adaptado de Openstax, Química 2e, Capítulo 10: Líquidos y sólidos.
