Fala Gás Nobre, hoje falaremos sobre o que é uma mudança de estado físico e como ela ocorre. Mas antes, você sabe me dizer o que é um estado físico da matéria?
Os estados físicos são estados de agregação da matéria, eles se diferem de acordo com o estado de agregação e agitação das partículas que constituem determinado material.
Atualmente são conhecidos 5 destes estados físicos da matéria, sendo eles: Condensado de Bose-Einstein, Sólido, Líquido, Gasoso e Plasma. Sendo o Condensado de Bose-Einstein o de maior agregação das partículas e o Plasma o de maior agitação.
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Estados Físicos da Matéria
O que é Diagrama de Mudança de Estado Físico (Diagrama de Fases)?
O Condensado de Bose-Einstein é um estado físico da matéria que se encontra em temperaturas muito baixas (próximas ao zero absoluto, T = 0K = -273ºC) e o Plasma é um estado onde as partículas encontram-se em um estado de excitação energética muito alta, isto é, ambos são observados apenas em laboratórios com equipamentos adequados.
Já os estados sólido, líquido e gasoso são facilmente encontrados e observados na natureza e é sobre as mudanças físicas entre esses 3 estados que vamos estudar hoje. Bora reagir?
O estado sólido é caracterizado por apresentar uma grande força de atração entre as partículas, ou seja, formam estruturas cristalinas com moléculas bem compactadas entre si. Devido a este estado de agregação e atração, o estado sólido possui forma e volume bem definidos.
Ex: Cubos de gelo (água no estado sólido) possuem forma e volume bem definidos.
Já o estado líquido apresenta uma menor força de atração entre as partículas do que no estado sólido, o que implica em não possuir forma própria, assumindo a forma do recipiente em que se encontra, no entanto, possui volume definido.
Ex: Copo contendo água (estado líquido), a água possui volume definido e a sua forma é a forma do recipiente que ocupa (copo).
Por último, mas não menos importante, temos o estado gasoso, neste estado as partículas se encontram num elevado estado de energia cinética, ou seja, as moléculas estão em constante movimento, o que leva a quase não possuírem atração entre si.
As moléculas no estado gasoso, devido a sua agitação, apresentam o volume e a forma do recipiente em que se encontram.
Ex: Ar (estado gasoso) presente nos balões possui o volume a forma do balão.
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Estes estados físicos podem transitar entre si se sofrerem mudanças de temperatura e/ou pressão. Por exemplo, se aquecemos a água, estamos alterando sua temperatura e após um tempo, observamos que ocorre uma transição entre o estado líquido e o estado gasoso da água.
Cada transição entre esses 3 estados físicos possui um nome, que podemos ver na ilustração abaixo:
Vamos falar brevemente de cada uma destas mudanças de estado físico:
Fusão: Mudança do estado sólido para o líquido. A temperatura em que ocorre esta mudança de estado é chamada de ponto de fusão (PF), sendo uma característica, aliada a outras análises, que ajuda a identificar se uma amostra é de determinada substância ou não.
Por exemplo, o ponto de fusão (PF) da água é a 0ºC, ou seja, nesta temperatura, o gelo (estado sólido) derrete e passa para o estado líquido.
Vaporização: Mudança do estado líquido para o gasoso, pode ser de forma lenta (Evaporação) ou rápida (Ebulição), a temperatura em que ocorre esta transição é denominada ponto de ebulição (PE), que assim como o ponto de fusão (PF), é utilizada na identificação de compostos químicos.
Por exemplo, a agua presente numa roupa secando no varal está evaporando (Evaporação, lenta), já a água aquecendo na chaleira, quando ferve está ebulindo (Ebulição, rápida).
Liquefação: Mudança do estado gasoso para o líquido, também é chamada de condensação. Esta mudança é observada através do resfriamento do vapor de uma substância, formando assim gotículas.
Esta mudança é observada na formação do orvalho matinal nas plantas, ou na formação de gotículas de água oriundas do contato entre o vapor de água e a tampa de uma panela sob aquecimento.
Solidificação: Mudança de estado líquido para o sólido, provocada pelo resfriamento de um líquido. A temperatura de solidificação de uma substância é a mesma que a de fusão. Por exemplo, a temperatura de fusão e de solidificação da água é 0ºC.
O exemplo do dia a dia mais conhecido de solidificação é a formação de cubos de gelo após adição de água líquida nas forminhas e resfriamento no congelador.
Sublimação: Mudança direta do estado sólido para o gasoso e vice-versa, ou seja, mudança direta do estado gasoso para o sólido. Este processo é observado com a naftalina, sólido branco colocado em armários para espantar insetos e no gelo seco, utilizado em efeitos especiais de filmes.
Pra finalizar, é importante ressaltar que os valores de pressão e temperatura influenciam no estado físico no qual a substância se encontra.
Por exemplo, na pressão de 1 atm (nível do mar) a água encontra-se no estado sólido em temperaturas abaixo dos 0ºC, no estado líquido entre 0 e 100ºC e no estado gasoso acima dos 100ºC.
Então, de forma resumida, podemos dizer que a mudança de estado físico é a transição de um estado para físico para outro, sendo que cada uma destas transições possuem uma nomenclatura específica, conforme citado anteriormente.
Gás Nobre, é muito importante você conhecer bem o nomes destas transições, pois são muito comuns questões envolvendo mudanças de estado físico no ENEM e demais vestibulares.
Em relação a como este processo ocorre temos 2 principais fatores: Pressão e Temperatura. O aumento de pressão diminui a distância entre partículas e aumenta o estado de agregação das mesmas, por isso observamos substâncias que são gasosas a temperatura ambiente no estado líquido quando estão armazenadas em cilindros (gás de cozinha, oxigênio hospitalar, entre outros). Seguindo o mesmo princípio, a diminuição da pressão faz com que exista menos força aplicada sobre as partículas, diminuindo assim seu estado de agregação.
Em relação a temperatura, sabe-se que a temperatura na verdade é uma medida de velocidade cinética das partículas, quanto mais agitadas as partículas maior será a temperatura do sistema e vice-versa, quanto maior a temperatura do sistema maior a agitação das partículas que o compõem. Elevando a temperatura de um líquido, por exemplo, estamos cedendo energia para as partículas, fazendo com que se torne impossível manter seu estado de agregação, passando para o estado gasoso onde as partículas possuem pouca agregação e elevada agitação. O inverso é observado, pois ao diminuir a temperatura, diminui-se a agitação das moléculas, aumentando assim seu estado de agregação. Após determinada temperatura, chamadas de ponto de fusão e ponto de ebulição, ocorre à transição entre estados.
Leia mais em: Temperatura de Fusão e Ebulição
Beleza Gás Nobre, espero que tenha gostado de aprender mais sobre o que é uma mudança de estado físico e como ela ocorre. Não deixe de conferir as sugestões de leitura que deixei ao longo deste texto. Reage!
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