thumb|250px|Trozo de hielo (agua en estado sólido).
El sólido (del latín solĭdus) es un estado de agregación de la materia, que se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen. Sus partículas se encuentran juntas y también se ven correctamente ordenadas. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas. Existen varias disciplinas que estudian los sólidos: La física del estado sólido estudia de manera experimental y teórica la materia condensada, es decir, de líquidos y sólidos que contengan más de 1019 átomos en contacto entre sí. La mecánica de sólidos deformables estudia propiedades microscópicas desde la perspectiva de la mecánica de medios continuos como tensión, deformación y magnitudes termodinámicas e ignora la estructura atómica interna porque para cierto tipo de problemas esta no es relevante. La ciencia de materiales se ocupa principalmente de propiedades de los sólidos como estructura y transformaciones de fase. La química del estado sólido se especializa en la síntesis de nuevos materiales.
Manteniendo constante la presión a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma sólida y encontrándose entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas. Esto confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente.
El sólido más ligero conocido es un material artificial, el aerogel con una densidad de 3 mg/cm³ o 3 kg/m³, el vidrio, que tiene una densidad de 1,9 g/cm³, mientras que el más denso es un metal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³. Descripción microscópica
Los átomos, las moléculas o los iones que componen los sólidos pueden estar dispuestos en un patrón de repetición ordenado, o de forma irregular. Los materiales cuyos constituyentes están dispuestos en un patrón regular se conocen como cristales. En algunos casos, el ordenamiento regular puede continuar ininterrumpidamente a gran escala, por ejemplo los diamantes, donde cada diamante es un Monocristal. Los objetos sólidos que son lo suficientemente grandes como para verlos y manipularlos rara vez están compuestos por un solo cristal, sino que están formados por un gran número de cristales individuales, conocidos como cristalitos, cuyo tamaño puede variar desde unos pocos nanómetros hasta varios metros. Este tipo de materiales se denominan policristales. Casi todos los metales comunes, y muchos cerámicos, son policristalinos.
En otros materiales, no existe un orden de largo alcance en la posición de los átomos. Estos sólidos se denominan sólidos amorfos; algunos ejemplos son el poliestireno y el vidrio.
El hecho de que un sólido sea cristalino o amorfo depende del material del que se trate y de las condiciones en las que se haya formado. Los sólidos que se forman por enfriamiento lento tienden a ser cristalinos, mientras que los sólidos que se congelan rápidamente son más propensos a ser amorfos. Asimismo, la estructura cristalina específica que adopta un sólido cristalino depende del material en cuestión y de cómo se formó.
Mientras que muchos objetos comunes, como un cubito de hielo o una moneda, son químicamente idénticos en su totalidad, muchos otros materiales comunes están formados por una serie de sustancias diferentes empaquetadas entre sí. Por ejemplo, una roca típica es un agregado de varios minerales y mineraloides diferentes, sin una composición química específica. La madera es un material orgánico natural formado principalmente por fibras de celulosa incrustadas en una matriz de lignina orgánica. En la ciencia de los materiales, los composites de más de un material constituyente pueden ser diseñados para tener las propiedades deseadas. Propiedades de un sólido Elasticidad: Un sólido recupera su forma original cuando es deformado. Un resorte es un objeto en que podemos observar esta propiedad ya que vuelve a su forma original. Fragilidad: Un sólido puede romperse en muchos fragmentos (quebradizo). Dureza: La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, y las deformaciones permanentes entre otras.. El diamante es un sólido con dureza elevada. Forma definida: Tienen forma definida, son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases y los líquidos, excepto bajo presiones extremas del medio. Alta densidad: Los sólidos tienen densidades relativamente altas debido a la cercanía de sus moléculas por eso se dice que son más “pesados” Flotación: Algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la del líquido en el cual se coloca. Inercia: es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico o un sistema social a posibles cambios, en el caso de los sólidos pone resistencia a cambiar su estado de reposo. Tenacidad: En ciencia de los Materiales la tenacidad es la resistencia que opone un material a que se propaguen fisuras o grietas. Maleabilidad: Es la propiedad de la materia, que presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. La maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que este se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas. Ductilidad: La ductilidad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de ellos. Rigidez: Algunos sólidos pueden resistir más que otros los dobleces y torceduras. Deformación: Algunos sólidos pueden deformarse sin romperse, adquiriendo una forma diferente a la que tenían. Aleabilidad: Propiedad que tienen los materiales para formar aleaciones que dan lugar a nuevos materiales mejorando sus prestaciones. Calor específico: La capacidad calorífica de una sustancia es la energía necesaria para aumentar 1 °C su temperatura
Clases de sólidos
Las fuerzas entre los átomos de un sólido pueden adoptar diversas formas. Por ejemplo, un cristal de cloruro de sodio (sal común) está formado por iones de sodio y cloro, que se mantienen unidos por enlaces iónicos. En el diamante o el silicio, los átomos comparten electrones y forman enlaces covalentes. En los metales, los electrones se comparten en enlace metálicoing. Algunos sólidos, en particular la mayoría de los compuestos orgánicos, se mantienen unidos con fuerza de van der Waals resultante de la polarización de la nube de carga electrónica en cada molécula. Las disimilitudes entre los tipos de sólidos resultan de las diferencias entre sus enlaces. Metales
Los metales suelen ser fuertes, densos y buenos conductores tanto de la electricidad como de la calor. La mayor parte de los elementos de la tabla periódica, los que están a la izquierda de una línea diagonal que va desde el boro hasta el polonio, son metales. Las mezclas de dos o más elementos en las que el componente principal es un metal se conocen como aleaciones.
Desde la prehistoria, el hombre ha utilizado los metales para diversos fines. La fuerza y fiabilidad de los metales ha llevado a su uso generalizado en la construcción de edificios y otras estructuras, así como en la mayoría de los vehículos, muchos aparatos y herramientas, tuberías, señales de tráfico y vías férreas. El hierro y el aluminio son los dos metales estructurales más utilizados. También son los metales más abundantes en la Corteza terrestre. El hierro se utiliza sobre todo en forma de aleación, el acero, que contiene hasta un 2,1% de carbono, lo que lo hace mucho más duro que el hierro puro.
Como los metales son buenos conductores de la electricidad, son valiosos en los aparatos eléctricos y para transportar una corriente eléctrica a largas distancias con poca pérdida o disipación de energía. Así, las redes eléctricas se basan en cables metálicos para distribuir la electricidad. Los sistemas eléctricos domésticos, por ejemplo, se cablean con cobre por sus buenas propiedades conductoras y su fácil mecanización. La alta conductividad térmica de la mayoría de los metales también los hace útiles para los utensilios de cocina.
El estudio de los elementos metálicos y sus aleaciones constituye una parte importante de los campos de la química del estado sólido, la física, la ciencia de los materiales y la ingeniería.
Los sólidos metálicos se mantienen unidos por una alta densidad de electrones compartidos y deslocalizados, lo que se conoce como "enlace metálico". En un metal, los átomos pierden fácilmente sus electrones más externos ("valencia"), formando iones positivos. Los electrones libres se reparten por todo el sólido, que se mantiene unido firmemente por las interacciones electrostáticas entre los iones y la nube de electrones. El gran número de electrones libres da a los metales sus altos valores de conductividad eléctrica y térmica. Los electrones libres también impiden la transmisión de la luz visible, haciendo que los metales sean opacos, brillantes y lustrosos.
Los modelos más avanzados de las propiedades de los metales consideran el efecto de los núcleos de iones positivos sobre los electrones deslocalizados. Como la mayoría de los metales tienen estructura cristalina, esos iones suelen estar dispuestos en una red periódica. Matemáticamente, el potencial de los núcleos iónicos puede tratarse mediante varios modelos, siendo el más sencillo el modelo de electrones casi libres.
Minerales
Los minerales son sólidos naturales formados a través de diversos procesos geológicos bajo altas presiones. Para ser clasificado como un verdadero mineral, una sustancia debe tener una estructura cristalina con propiedades físicas uniformes en su totalidad. La composición de los minerales varía desde los elementos puros y las sal simples hasta los silicatos muy complejos con miles de formas conocidas. En cambio, una muestra de roca es un agregado aleatorio de minerales y/o mineraloides, y no tiene una composición química específica. La gran mayoría de las rocas de la corteza terrestre están formadas por cuarzo (SiO2 cristalino), feldespato, mica, clorita, caolín, calcita, epidota, olivino, augita, hornblenda, magnetita, hematita, limonita y algunos otros minerales. Algunos minerales, como el cuarzo, la mica o el feldespato son comunes, mientras que otros sólo se han encontrado en unos pocos lugares del mundo. El mayor grupo de minerales es, con diferencia, el de los silicatos (la mayoría de las rocas son ≥95% silicatos), que están compuestos en gran parte por silicio y oxígeno, con la adición de iones de aluminio, magnesio, hierro, calcio y otros metales.
Cerámica
Los sólidos cerámicos están formados por compuestos inorgánicos, normalmente óxidos de elementos químicos. Son químicamente inertes, y a menudo son capaces de soportar la erosión química que se produce en un entorno ácido o cáustico. Los materiales cerámicos generalmente pueden soportar altas temperaturas que van desde 1000 a 1600 °C (1800 a 3000 °F). Las excepciones son los materiales inorgánicos no oxidados, como los nitruros, los boruros y los carburos.
Entre las materias primas cerámicas tradicionales se encuentran los minerales de arcilla, como la caolinita; entre los materiales más recientes se encuentra el óxido de aluminio (alúmina). Los materiales cerámicos modernos, clasificados como cerámicas avanzadas, incluyen el carburo de silicio y el carburo de tungsteno. Ambos son valorados por su resistencia a la abrasión, y por ello se utilizan en aplicaciones como las placas de desgaste de los equipos de trituración en las operaciones mineras.