El estado líquido de la materia es una fase intermedia entre el sólido y el gas. Al igual que las partículas de un sólido, las partículas de un líquido están sujetas a la atracción intermolecular; sin embargo, las partículas del líquido tienen más espacio entre ellas, por lo que no están fijas en su posición. La atracción entre las partículas de un líquido mantiene constante el volumen del mismo.
El movimiento de las partículas hace que el líquido tenga una forma variable. Los líquidos fluyen y llenan la parte más baja de un recipiente, adoptando la forma del mismo pero sin cambiar de volumen. La cantidad limitada de espacio entre las partículas hace que los líquidos tengan una compresibilidad muy limitada.
Cohesión y adhesión
La cohesión es la tendencia de las partículas del mismo tipo a atraerse entre sí. Esta «pegajosidad» cohesiva explica la tensión superficial de un líquido. La tensión superficial puede considerarse como una «piel» muy fina de partículas que se atraen más fuertemente entre sí que a las partículas que las rodean. Mientras estas fuerzas de atracción no se alteren, pueden ser sorprendentemente fuertes. Por ejemplo, la tensión superficial del agua es lo suficientemente grande como para soportar el peso de un insecto como el saltamontes. El agua es el líquido no metálico más cohesivo, según el Servicio Geológico de Estados Unidos.
Las fuerzas de cohesión son mayores bajo la superficie del líquido, donde las partículas se atraen entre sí por todos los lados. Las partículas de la superficie son atraídas más fuertemente por las partículas idénticas dentro del líquido que por el aire circundante. Esto explica la tendencia de los líquidos a formar esferas, la forma con menos superficie. Cuando estas esferas de líquido se distorsionan por la gravedad, forman la clásica forma de gota de lluvia.
La adhesión se produce cuando existen fuerzas de atracción entre diferentes tipos de partículas. Las partículas de un líquido no sólo se atraen entre sí, sino que generalmente son atraídas por las partículas que componen el recipiente que contiene el líquido. Las partículas del líquido son atraídas por encima del nivel de la superficie del líquido en los bordes donde están en contacto con los lados del recipiente.
La combinación de fuerzas cohesivas y adhesivas hace que en la superficie de la mayoría de los líquidos exista una ligera curva cóncava, conocida como menisco. La medida más precisa del volumen de un líquido en una probeta graduada se observará mirando las marcas de volumen más cercanas al fondo de este menisco.
La adhesión también explica la acción capilar cuando un líquido se introduce en un tubo muy estrecho. Un ejemplo de acción capilar es cuando alguien recoge una muestra de sangre tocando con un pequeño tubo de vidrio la gota de sangre en la punta de un dedo pinchado.
Viscosidad
La viscosidad es una medida de cuánto se resiste un líquido a fluir libremente. Se dice que un líquido que fluye muy lentamente es más viscoso que un líquido que fluye fácil y rápidamente. Una sustancia con baja viscosidad se considera más fina que una sustancia con mayor viscosidad, que suele considerarse más espesa. Por ejemplo, la miel es más viscosa que el agua. La miel es más espesa que el agua y fluye más lentamente. La viscosidad suele reducirse calentando el líquido. Cuando se calienta, las partículas del líquido se mueven más rápido, permitiendo que el líquido fluya más fácilmente.
Evaporación
Debido a que las partículas de un líquido están en constante movimiento, chocarán entre sí y con las paredes del recipiente. Estas colisiones transfieren energía de una partícula a otra. Cuando se transfiere suficiente energía a una partícula de la superficie del líquido, ésta acabará superando la tensión superficial que la mantiene unida al resto del líquido. La evaporación se produce cuando las partículas de la superficie ganan suficiente energía cinética para escapar del sistema. A medida que las partículas más rápidas escapan, las restantes tienen una energía cinética media menor, y la temperatura del líquido se enfría. Este fenómeno se conoce como enfriamiento por evaporación.
Volatilidad
La volatilidad puede considerarse como la probabilidad de que una sustancia se vaporice a temperaturas normales. La volatilidad es más a menudo una propiedad de los líquidos, pero algunos sólidos muy volátiles pueden sublimar a temperatura ambiente normal. La sublimación se produce cuando una sustancia pasa directamente de sólido a gas sin pasar por el estado líquido.
Cuando un líquido se evapora dentro de un recipiente cerrado, las partículas no pueden escapar del sistema. Algunas de las partículas evaporadas acabarán entrando en contacto con el líquido restante y perderán suficiente energía para condensarse de nuevo en el líquido. Cuando la tasa de evaporación y la tasa de condensación son iguales, no habrá una disminución neta en la cantidad de líquido.
La presión ejercida por el equilibrio vapor/líquido en el recipiente cerrado se llama presión de vapor. El aumento de la temperatura del sistema cerrado aumentará la presión de vapor, según el departamento de química de la Universidad de Purdue. Las sustancias con altas presiones de vapor pueden formar una alta concentración de partículas de gas por encima del líquido en un sistema cerrado. Esto puede suponer un riesgo de incendio si el vapor es inflamable. Cualquier pequeña chispa, incluso una producida por la fricción entre las propias partículas de gas, puede ser suficiente para provocar un incendio catastrófico o incluso una explosión. La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de los Estados Unidos (OSHA) exige que las hojas de datos y seguridad de los materiales den información sobre la volatilidad e inflamabilidad de los líquidos para ayudar a evitar que se produzcan accidentes.
Lecturas adicionales
- Química de la Universidad Estatal de Florida & Bioquímica: Propiedades de los líquidos
- Chem4Kids.com: Fundamentos de los líquidos
- La escuela de ciencias del agua del USGS