Química > Básica > Estados da matéria: Sólido - Líquido - Gasoso

Isto é muito bem entendido com o auxílio da teoria de partículas>>

O que muda em cada estado da matéria é apenas a maneira como as partículas individuais (moléculas por exemplo) se atraem e interagem. No sólido a atração é intensa e as moléculas ficam presas umas às outras, vibrando em torno de uma posição de equilíbrio. Conforme a temperatura é aumentada, elas vão vibrando mais rápido até que se desprendem e passam ao estado líquido, onde elas podem se movimentar (e não apenas vibrar), embora ainda haja uma atração significante entre elas . Este processo se chama fusão. Se a temperatura continua aumentando, chega um ponto em que as partículas (moléculas sou átomos) se desprendem uma das outras e passam a ocupar todo o volume disponível para elas (ebulição).

Ou seja, se a temperatura for suficientemente alta, todas as substâncias estarão no estado gasoso. E se for suficientemente baixa, todas estarão no estado sólido.

estado sólido - Ver simulação>>

 

estado gasoso - Ver simulação>>

Não fiz ainda uma simulação para o estado líquido, mas este pode ser pensado como intermediário entre o gás , onde praticamente não há atração entre as moléculas ou átomos, e o sólido, onde os átomos ou moléculas se atraem fortemente. O líquido está mais próximo do sólido do que do gás.

Algumas substâncias evaporam diretamente, sem passar pelo estado líquido e nesse caso o processo se chama sublimação. Um exemplo típico é o gelo seco (por isso ele é seco: não há líquido).

Exemplo- A vela

Esta é um ótimo exemplo pois apresenta os 3 estados da matéria, simultânea mente, no caso a matéria é a parafina . A vela consiste, inicialmente, de uma massa de parafina (sólida) com um pavio. Após acesa, se nota a parafina líquida que se acumula próxima ao pavio, e que às vezes escorre pela vela. Finalmente, a parafina em estado gasoso é queimada no pavio. O estado gasoso é um pouco mais difícil de se notar, mas é evidente no famoso truque da vela que reacende, à distância (link youtube vídeo).

O grande cientista Michael Faraday, famoso por suas descobertas no campo da eletricidade, costumava dar palestras na Royal Institution, em Londres, onde também funcionava seu laboratório de química e física. Uma de suas palestras era exclusivamente sobre a vela, que ele usava para demostrar inúmeros princípios de química e física.

O estado de plasma - o quarto estado

Plasma é conhecido como o quarto estado da matéria. Nesse estado os átomos se quebram e portanto os elétrons estão livres, sem nenhum núcleo que os atraia. Este é o estado do material que forma o Sol (H e He). Na terra ele é observado dentro da TV de plasma.

Relação entre estados da matéria e forças entre as partículas

Conforme descrito acima, substâncias cujas partículas se atraem fortemente tendem a estar no estado sólido ou líquido, enquanto que aquelas cujas partículas se atraem pouco ou nada, tendem a estar no estado gasoso, à temperatura ambiente. Ver capítulo de forças intermoleculares>>

 

Pontos de fusão e de ebulição

Estes definem em que estado uma substância se encontra, dependendo da sua temperatura. Por exemplo, a água derrete a 0 °C (ponto de fusão) e evapora a 100 °C (ponto de ebulição). Estes números dependem da pressão. Os número 0 e 100 são obtidos ao nível do mar; sobre uma montanha a pressão é menor e por isso a água ferverá a uma temperatura mais baixa.

 

Vou responder algumas apenas, como exemplo: O cloreto de alumínio tem ponto de fusão de 180°C. Como a temperatura ambiente é de cerca de 25 °C, ele não poderá fundir e portanto se encontra no estado sólido. O bromo tem ponto de fusão de -7 °C, portanto é líquido à temperatura ambiente..

Nome	Ponto de fusão (°C)	Ponto de ebulição(°C)	estado físico na temperatura ambiente
cloreto de alumínio	180	423	sólido
óxido de alumínio	2040	2980
sulfato de alumínio	770 (decompõe)
Amônia	-78	-33
Bromo	-7	59	líquido
dióxido de carbono	-76 (sublima)
monóxido de carbono	-205	-191
Copper(II) Oxide	1326	1800 (decomposes)
sulfato de cobre	200	650 (decomposes)
cloreto de hidrogênio	-114	-85
brometo de hidrogênio	-87	-67
cloreto de ferro	677 (sublima)
ácido nítrico	-42	83
cloreto de nitrogênio	-37	71
óxido de nitrogênio	-163	-152
óxido de fósforo	24	175
permanganato de potássio	240 (decompõe)
dióxido de silício	1610	2230
cloreto de sódio	808	1465
dióxido de enxofre	-75	-10
ácido sulfúrico	11	330
água	0	100
mercúrio	-38	356

Perceba que algumas substâncias não têm ponto de ebulição, ou porque elas sublimam (passam direto do estado sólido ao gasoso à temperatura que está na coluna de ponto de fusão) ou porque se decompõe, ou seja, a molécula se quebra durante o aquecimento (nesse caso trata-se de uma substância mais delicada).

Como vemos pela tabela acima, cada substância possui um ponto de fusão diferente, e são todos conhecidos, existem livros enormes que listam pontos de fusão, ebulição e outras características das inúmeras substâncias conhecidas.

Por esse motivo, o ponto de fusão é muito útil para caracterizar substâncias. Por exemplo, quando acabamos de sintetizar algo no laboratório, e queremos ter certeza de que obtivemos o que queremos, um simples teste de ponto de fusão pode ajudar bastante. Claro que existem também outros métodos mais sofisticados para identificar substâncias, como espectroscopia usando IV ou UV e também ressonância magnética nuclear.

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Estes 3 estados da matéria são os únicos que interessam para ENEM / ENCCEJA, mas existem outros estados muito interessantes como o de plasma , onde os elétrons se soltam dos núcleos dos átomos, e o de condensado de Bose-Einstein, por exemplo.

O estado plasma é encontrado nas estrelas e na TV de plasma, por exemplo.

O condensado de Bose-Einstein é alcançado por poucos materiais, quando estão extremamente frios (próximo ao zero absoluto). Ele produz efeitos extraordinários como a supercondutividade e a superfluidez.

 

 

 

© Ricardo Esplugas de Oliveira, 2020