En termodinámica, una ecuación de estado (EOS) es la expresión matemática que describe la interconexión entre las variables de estado, generalmente propiedades macroscópicamente observables y medibles, para un estado particular. Ese estado puede ser sólido, líquido, gas o plasma. El teórico puede variar las propiedades observables o utilizadas en una ecuación de estado, pero generalmente describen completamente el estado. Por ejemplo, la ecuación de estado para “n” moles de un gas ideal se puede describir completamente usando la ecuación PV = nRT, donde P = presión, V = volumen, R = la constante del gas ideal y T = temperatura. Tenga en cuenta que una EOS está destinada a describir no más de un estado, ya sea sólido, líquido o gaseoso.
Para que una ecuación de estado pueda aproximarse más al comportamiento real, parámetros como los tres enumerados anteriormente se modifican mediante términos empíricos, experimentales e incluso computacionales adicionales. Entre estos términos se encuentran el volumen atómico, que se resta del volumen total, y la fuerza intermolecular, que afecta la distancia entre las partículas. Incluso estos ajustes pueden no ser suficientes. Para reconciliar la ecuación con los datos medidos que se pretende explicar, es posible que se requieran términos matemáticos viriales y métodos computacionales iterativos. Tales términos oscurecen la interpretación intelectual, pero mejoran la aplicación práctica.
Una ecuación de estado aceptable puede ser difícil de derivar para sistemas líquidos, porque experimentan un grado mucho mayor de interacción molecular como resultado de que las moléculas están mucho más juntas que para los gases. Los líquidos se clasifican en función de la magnitud de dichas interacciones como no asociados o asociados. La mayoría de las fuerzas de dispersión de Londres son bastante débiles y si son las únicas fuerzas intermoleculares presentes, el líquido, tal vez un petróleo u otro hidrocarburo, no se asocia. Sin embargo, si la unión de moléculas es más fuerte, como lo es para las moléculas con enlaces de hidrógeno, el líquido se está asociando. Cuanto más fuertes sean las fuerzas, más complejo será el modelo matemático y la correspondiente ecuación de estado.
Para el desarrollo de una ecuación aceptable, se puede considerar que los líquidos asociados se parecen más a los sólidos que a los líquidos no asociados. Algunos científicos utilizan un modelo que incorpora una red bidimensional, lo que sugiere que los líquidos asociados poseen al menos algunas características sólidas. Una celosía bidimensional en lugar de tridimensional indica que el componente de comportamiento sólido es limitado. Dado que algunas de las partículas no se consideran parte de la red, el nombre asignado a este modelo para fluidos, ya sean gaseosos o líquidos, es teoría del «gas de red». Las matemáticas de las ecuaciones de estado líquido reticular-gas pueden volverse contra-intuitivas y complejas, como bien ilustran los sistemas de polímero en solvente.