Definición y ejemplos de solidificación

La solidificación es el cambio del estado físico de una sustancia, que pasa del estado líquido al sólido sin sufrir alteración en su composición. Un ejemplo muy representativo de la solidificación es la congelación del agua. El proceso inverso que sería pasar de sólido a líquido sería la fusión.

El estado sólido se caracteriza porque los átomos que lo constituyen se encuentran en posiciones fijas, vibrando en función de su temperatura. Es decir, el sólido tiene una forma y un volumen propios, y una capacidad para soportar fuerzas sin deformación aparente.

Calor de fusión y calor de solidificación

Todos los sólidos absorben calor y se funden para convertirse en líquidos. La ganancia de calor en este proceso endotérmico implica cambiar el estado físico, en lugar de cambiar la temperatura. El calor de fusión de una sustancia (entalpía de fusión), es el calor absorbido por un mol de sustancia para pasar de sólido a líquido.

Como la fusión de cualquier sustancia, requiere la absorción de calor; por su parte, el proceso contrario, que es la solidificación, liberará calor. El calor molar de solidificación, también conocido como calor de solidificación, es el calor liberado por un mol de la sustancia cuando pasa de líquido a sólido.

Dado que la fusión de cualquier sustancia absorbe calor, se deduce que la solidificación de cualquier sustancia libera calor. De hecho, dado que la fusión y solidificación son procesos idénticos pero opuestos, tienen el mismo valor numérico pero con signo opuesto.

Cada sustancia tiene un valor único para su calor molar de fusión, dependiendo de la cantidad de energía requerida para romper las fuerzas intermoleculares presentes en el sólido. Cuando 1 mol de hielo a 0 °C se convierte en 1 mol de agua líquida a 0 °C, se absorben 6,01 kJ de calor del entorno. Cuando 1 mol de agua a 0 °C se congela y se convierte en hielo a 0 °C, se liberan 6,01 kJ de calor a los alrededores.

Solidificación de metales

Aunque la solidificación del agua es uno de los ejemplos más representativos del cambio de estado de líquido a sólido, la solidificación de los metales también es un proceso importante, sobre todo para propósitos industriales. Casi todos los metales pueden fundirse, y tras hacerlo se introducen en moldes para poder obtener diferentes piezas metálicas con propósitos diferentes.

En la solidificación de metales, se diferencia entre los metales puros y aleaciones. Teniendo en cuenta únicamente la solidificación de los metales puros, esta se produce de la siguiente manera:

• En primer lugar solidifican puntos muy concretos en una etapa llamada «nucleación».
• Posteriormente tiene lugar el proceso de «cristalización», en donde se van agregando átomos a esos núcleos y se van formando unos cristales denominados «dendritas», en la que los cristales adoptan orientaciones diferentes.
• Las dendritas van creciendo hasta que todo el metal se ha solidificado, y las zonas de encuentro van definiendo los llamados «límites de grano». Es el proceso final, llamado «formación del grano».

Fuentes

Heats of Fusion and Solidification | Chemistry for Non-Majors. (2021). Retrieved 30 May 2021, from https://courses.lumenlearning.com/cheminter/chapter/heats-of-fusion-and-solidification/

LÓpez, J. (2021). Solidificación. Retrieved 30 May 2021, from https://cutt.ly/rndyaW0