A matéria pode se encontrar em três estados físicos distintos: sólido, líquido e gasoso.

                Assim a água, o vapor e o gelo são diferentes, porém todos são a mesma matéria, apenas se encontram em diferentes estados físicos.

                O estado de agregação da matéria está relacionada com a energia cinética das partículas (moléculas e íons) constituintes, e também com as forças de atração entre as mesmas.

  

ESTADO SÓLIDO

                Corpos sólidos são aqueles que apresentam forma própria e definida, que lhe atribuem um volume também definido. Pequenas variações de temperatura e pressão não vão causar grandes modificações na forma ou no volume dos sólidos.

                Um corpo sólido é rígido. A rigidez é causada por grandes forças de coesão existentes entre as partículas que constituem os corpos sólidos. Como exemplo podemos citar uma barra de ferro, um pedaço de alumínio.

  

ESTADO LÍQUIDO

                No estado líquido, encontramos menores forças de coesão entre as partículas do que no estado sólido. As partículas têm menores forças atrativas entre si e se movem continuamente. Isso faz com que uma porção de líquido possa ocupar formas diferentes, dependendo do recipiente.

                Portanto, uma substância no estado líquido apresenta volume próprio, como os sólidos, mas não apresenta forma própria.

                Dizemos que os líquidos apresentam fluidez, ou seja, possuem a forma do recipiente que os contém.

  

ESTADO GASOSO

Um gás ocupa o maior volume possível no interior de um recipiente. Praticamente não há forças de coesão entre as partículas, que estão em constante e grande movimentação.

A fluidez de um gás é total. Os gases não têm forma nem volume fixos. Há muito espaço entre as partículas, e estas estão em constante e rápida movimentação.

Ainda, o estado físico de uma substância depende das condições de pressão e temperatura a que está submetida, podendo haver uma mudança de estado, se uma dessas condições, ou ambas, for alterada.

MUDANÇAS DE ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA

                Como foi dito anteriormente, o estado físico em que se encontra a matéria depende das condições de pressão e temperatura a que ela está submetida.

                As mudanças de estado físico podem ser resumidas no quadro a seguir:

FUSÃO

                Se fornecermos calor (energia) a uma barra de alumínio, que nas condições ambientais se encontra no estado sólido, ao atingir uma temperatura de 660 ºC (Celsius) seu retículo cristalino se desfaz, suas partículas constituintes se desligam, adquirindo assim, a configuração dos líquidos.

                O que observamos foi uma mudança de estado, de sólido para líquido, que chamamos de fusão. Com isso, podemos dizer que o ponto de fusão do alumínio às condições normais de pressão é de 660 ºC.

Ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual coexistem os estados sólido e líquido sob uma certa pressão.

 

Se retirarmos, de uma geladeira, um pedaço de gelo, que está a 10 ºC abaixo de zero e o abandonarmos sobre uma mesa, o próprio meio ambiente irá aquecer o gelo; quando este chegar a

0 ºC, começara a “derreter” ou “fundir-se” transformando-se em água líquida; daí por diante, a própria água líquida irá se aquecendo até chegar à temperatura ambiente. Diremos então que 0 ºC é o ponto de fusão do gelo. Essa transformação pode ser representada pelo gráfico:
    

Observe no gráfico o trecho central e horizontal da curva (também chamado de “patamar”). Esse trecho indica que, enquanto o gelo está derretendo, o tempo vai passando, mas a temperatura permanece constante (no caso 0 ºC) ¾ esta é a chamada temperatura de fusão ou ponto de fusão da substância.

                Generalizando, devemos dizer que, sempre que uma substância pura muda de estado físico, a temperatura permanece constante enquanto a mudança estiver se processando.

                Isto equivale a dizer que o gráfico da variação da temperatura em função do tempo correspondente a uma substância pura sempre apresentará um trecho horizontal ¾ no intervalo de tempo no qual a substância estiver mudando de estado; se a substância não for pura, o trecho deixará de ser horizontal.

                Somente depois de todo o sólido ter se transformado em líquido é que a temperatura volta a aumentar.

                Par finalizar, devemos lembrar que os pontos de fusão variam muito de uma substância para outra.

                Por exemplo, à pressão de uma atmosfera (1 atm.) a temperatura em que ocorre a fusão de:

Gelo ----------------------------------------  0 ºC

Açúcar comum---------------------------- 189 ºC

Sal comum -------------------------------- 801 ºC

Ferro --------------------------------------- 1536 ºC

Metal tungstênio -------------------------- 3410 ºC

É importante saber que cada substância apresenta uma determinada temperatura de mudança de estado físico, para uma determinada pressão, portanto, os pontos de mudança de estado são propriedades específicas da matéria.

SOLIDIFICAÇÃO

Retirando-se calor (energia) de um corpo que nas condições ambientais se encontra no estado líquido, ao atingir determinada temperatura (ponto de solidificação) suas partículas constituintes se aproximam, sua energia cinética diminui e o corpo passa ao estado sólido.

Assim, solidificação é a mudança de estado físico em que um corpo passa do estado líquido para o estado sólido.

Ponto de solidificação de uma substância é a temperatura na qual coexistem os estados líquido e sólido sob uma certa pressão.

 

Representando graficamente teríamos:

O ponto de solidificação também varia muito de uma substância para outra:

Água ----------------------------------------- 0 ºC

Glicerina ------------------------------------ 17 ºC

Álcool comum ----------------------------- 114 ºC abaixo de zero

Éter comum -------------------------------- 123 ºC abaixo de zero

EBULIÇÃO

                Consideremos um recipiente com água: a pressão atmosférica age sobre a superfície da água; é uma barreira para as moléculas da água passarem do estado líquido para o gasoso.

                Quanto maior for essa pressão, maior será a barreira, e, maior será a temperatura de mudança de estado. Se a pressão for menor, menor será a barreira, e a mudança do estado líquido para o gasoso se processará a uma temperatura menor.

                Á beira-mar, a água irá ferver a 100 ºC e a temperatura não se altera enquanto a água estiver fervendo. Diremos então que 100ºC é o ponto de ebulição da água, no lugar em que estamos.

                O gráfico representativo dessa experiência é:

Se aquecermos uma substância pura, líquida, até o seu ponto de ebulição, ela passa para o estado gasoso. Durante a mudança de estado, a temperatura permanece constante.

                Notem que ao falar de ebulição da água, insistimos em dizer “ebulição da água a beira-mar”. E por quê? Porque o ar atmosférico, sendo matéria, tem peso e o peso, ou melhor dizendo a pressão ( pressão é o peso aplicado a cm² de superfície, por exemplo) do ar atmosférico “atrapalha” a saída dos vapores d’água. Se a pressão atmosférica for maior, a água encontrará maior dificuldade em vaporizar e, conseqüentemente, só irá ferver numa temperatura mais alta. O contrário acontecerá se a pressão atmosférica for menor.

                Ao nível do mar todos os corpos suportam a pressão atmosférica terrestre “inteira” ¾ é a chamada pressão normal. Pelo contrário, viajando-se para lugares mais altos, teremos cada vez “menos atmosfera” sobre os corpos, de modo que a água (ou qualquer outra substância) ferverá com mais facilidade, isto é, em temperatura menor, Por exemplo: em São Paulo (altitude 700 m) a água ferve a 97 ºC.

                O ponto de ebulição varia muito de uma substância para outra; assim por exemplo, sob pressão normal (correspondente ao nível do mar):

Éter comum -------------------------------------------------------  35 ºC

Acetona ------------------------------------------------------------  57 ºC

Álcool comum ----------------------------------------------------  78,5 ºC

Glicerina  ----------------------------------------------------------  291 ºC

Mercúrio -----------------------------------------------------------  357 ºC

Chumbo ------------------------------------------------------------  1725 ºC

Ferro ----------------------------------------------------------------  3000 ºC

               Tungstênio ---------------------------------------------------------  5930 ºC

EVAPORAÇÃO

                Se deixarmos um recipiente com água ao ar livre, algumas moléculas podem passar do estado líquido para o gasoso, mas numa intensidade bem menor. Isso acontece porque as moléculas se movimentam e, ao atingirem a superfície do líquido, já com uma velocidade superior à velocidade média, conseguem vencer a barreira e escapar para o meio gasoso. A esse processo chamamos evaporação.

COMPARANDO EBULIÇÃO E EVAPORAÇÃO

1-       Para que uma substância entre em ebulição a uma determinada pressão, deve receber calor suficiente para elevar a temperatura do líquido até atingir o seu ponto de ebulição. Para ocorrer a evaporação basta o calor do Sol que aquece a superfície exposta dos líquidos. Não devemos esquecer que outras formas de energia, como aquela do ar em movimento, também colaboram para a vaporização.

2-       A ebulição é um processo intenso, violento e tumultuoso, onde ocorre formação de bolhas. A evaporação, é um processo gradativo, calmo e mais lento.

A ebulição se processa em todo líquido. A evaporação é um processo de superfície.

Evaporação é a passagem do estado líquido para o gasoso nas condições ambientais (de pressão e temperatura).

FATORES QUE INFLUEM NA EVAPORAÇÃO

1-       Superfície exposta: quanto maior for a superfície do líquido em exposição, maior será a velocidade da evaporação. Isso acontece porque um maior número de moléculas passa para o estado gasoso.

2-       Temperatura: A elevação da temperatura aumenta a velocidade de evaporação, uma vez que, em temperaturas mais elevadas, as moléculas se movimentam mais intensamente, e assim, um maior número delas passa para o meio gasoso.

3-       Pressão atmosférica: como vimos, quanto maior a pressão externa, maior é a barreira que as moléculas devem enfrentar para passar ao estado gasoso, portanto, menor a velocidade da evaporação.

4-       Natureza do líquido: é o que diz respeito à volatilidade de um líquido, ou seja, a facilidade que esse líquido se evapora. Como exemplo de líquidos bastante voláteis podemos citar o álcool, o éter e a acetona.

5-       Movimentação do ar: Quanto maior a movimentação maior a taxa de evaporação.

6-       Umidade relativa do ar: quanto maior a umidade do ar, menor é a tend6encia das moléculas de água passarem para o meio gasoso.

 

OBSERVAÇÃO: TANTO A EBULIÇÃO QUANTO A EVAPORAÇÃO RECEBEM O NOME GENÉRICO DE VAPORIZAÇÃO

CONDENSAÇÃO OU LIQUEFAÇÃO

Condensação é a mudança de estado físico em que um corpo passa do estado gasoso para o estado líquido.

Você já teve oportunidade de observar que a tampa da panela em que cozinhamos alimentos fica cheia de água. Você sabe por que isso ocorre? Durante a ebulição, a água se transforma em vapor que, ao tocar a superfície fria da tampa, volta novamente para o estado líquido. É o fenômeno da condensação, também chamada de liquefação

Ponto de liquefação ou condensação é a temperatura em que coexistem os dois estados físicos: líquido + vapor.

A matéria no estado gasoso volta para o estado líquido (condensação ou liquefação) à mesma temperatura em que o líquido entrou em ebulição. Também nessa passagem, a temperatura permanece constante. Representando graficamente teríamos:

O gráfico representativo dessa experiência é:

Damos abaixo os pontos de liquefação de alguns gases (sob pressão normal):

                Gás amoníaco ---------------------------------------  33 ºC abaixo de zero

                Gás carbônico ---------------------------------------  78 ºC abaixo de zero

                Oxigênio ---------------------------------------------  183 ºC abaixo de zero

                Hidrogênio ------------------------------------------   253 ºC abaixo de zero

SUBLIMAÇÃO

                Sublimação é a passagem direta de uma substância do estado sólido para o estado de vapor e vice-versa.

                Existem substâncias sólidas, como a naftalina, a cânfora, e o iodo, que nas condições normais de pressão e temperatura se transformam espontaneamente em vapor, sem passar pelo estado liquido.

                Quando o vapor dessas substâncias se resfria pode ocorrer o fenômeno inverso: voltam ao estado sólido. Ambos os fenômenos chamam-se sublimação.