Quando tiramos gelo de um freezer, podemos vê-lo derreter até se tornar água líquida, que após ser levada ao fogo se transforma em vapor, passando por todos esses processos sem deixar de ser essencialmente água (H2O). Essa é uma descrição simplificada dos três estados físicos da água, que também se fazem presentes em toda a matéria que conhecemos.
Assim como a água, os metais, gases e todas as outras substâncias da natureza apresentam estados físicos, podendo “derreter”, solidificarem-se, etc. Mas o que são de fato esses estados físicos?
Toda a matéria presente no universo é constituída por pequenas partículas chamadas de moléculas, formadas por partículas ainda menores denominadas átomos. Um estado físico é a condição da matéria que indica o grau de união ou afastamento de suas moléculas.
Os Estados Físicos Principais da Matéria são: sólidos, líquidos e gases.
Estado sólido
Uma substância está em estado sólido quando suas moléculas estão fortemente unidas e ligadas umas às outras de tal modo que seu volume e forma são bem definidos, como uma barra de metal ou um cubo de gelo.
Estado líquido
Uma substância se encontra em estado líquido quando o grau de união de suas moléculas é um pouco menor. Dessa forma, as moléculas estão fracamente ligadas umas às outras, facilitando seu espalhamento. Por isso, líquidos não possuem uma forma fixa e assumem o formato do recipiente onde estão armazenados, como acontece com a
água e os óleos.
Estado gasoso
Já quando uma substância se apresenta em estado gasoso, suas moléculas estão bastante agitadas e separadas umas das outras, o que torna a força de atração entre elas extremamente fraca, ao ponto de se dispersarem livremente pelo espaço.
Assim como os líquidos, os gases são disformes, isto é, não possuem forma fixa e assumem o formato dos recipientes que os armazenam, mas quando estão no espaço, se difundem livremente, como acontece com o ar que respiramos e o vapor de água.
Principais Fatores que Alteram o Estado Físico de uma Matéria
Assim como a água, todas as demais substâncias, sob determinadas condições, podem se apresentar tanto como sólidos, líquidos ou gases. Mas quais são essas tais condições que podem alterar o estado físico das substâncias?
Os principais fatores que atuam diretamente na interação entre as moléculas são a
temperatura, pressão e as forças intermoleculares.
Temperatura
A temperatura pode ser definida como o grau de agitação das moléculas de uma substância. Quanto maior a temperatura de um corpo, mais energia está contida em suas moléculas, elevando seu grau de agitação.
Moléculas com muita energia tendem a se distanciar umas das outras, e com o aumento da distância, o corpo sofre um aumento de volume. Por isso associamos gases a corpos com altas temperaturas.
A água, por exemplo, em condições normais evapora à 100ºC. Nessa temperatura, suas moléculas recebem energia suficiente para se afastarem umas das outras.
Assim como altas temperaturas estão relacionadas à gases, podemos associar baixas temperaturas à sólidos ou líquidos. Gases como o oxigênio (O2) e o nitrogênio (N2) se tornam líquidos ao serem submetidos à baixíssimas temperaturas. A água líquida se torna gelo sólido a partir de 0ºC.
ORDEM CRESCENTE DE TEMPERATURA →
Sólido | Líquido | Gás |
Pressão
A pressão é outro fator importante na determinação do estado físico de uma substância. A pressão produz o efeito reverso da temperatura. Se altas temperaturas expandem um corpo e alteram seu estado físico para um de maior volume, altas pressões comprimem os corpos, reduzindo seu volume e aumentando a proximidade entre as moléculas.
ORDEM CRESCENTE DE PRESSÃO →
Gás | Líquido | Sólido |
Forças Intermoleculares
Por último, mas não menos importante, as forças intermoleculares podem ser consideradas como o fator determinante sobre o estado físico de uma substância.
As forças intermoleculares ditam de que forma as moléculas de um corpo interagem entre si. Se a ligação química da molécula for de natureza covalente apolar como o O2 (Oxigênio), H2 (Hidrogênio) ou N2 (Nitrogênio), suas forças intermoleculares serão muito fracas, fazendo com que em condições normais, a substância se comporte como um gás.
Em compostos polares, como a água e o etanol, as interações moleculares são um pouco mais atrativas, fazendo com que o composto se apresente como um líquido em condições normais.
Já em ligações iônicas e metálicas, como nos metais e compostos cristalinos (NaCl – Cloreto de Sódio, CaCO3 – Carbonado de Cálcio), as interações intermoleculares são extremamente fortes, por isso tais compostos são sólidos em condições normais e se tornam líquidos apenas sob elevadíssimas temperaturas.
Outros fatores como a massa molar e a geometria da molécula também podem dizer
muito sobre seu estado físico.
Mudanças de Estados Físicos da Matéria
Agora que estudamos os fatores que determinam e podem alterar o estado físico da
matéria, vamos dar nome a essas alterações, que chamamos de mudanças de estado
físico:
- Fusão: mudança do estado sólido para líquido.
- Evaporação ou vaporização: mudança do estado líquido para o gasoso.
- Condensação: mudança do estado gasoso para o líquido.
- Solidificação: mudança do estado líquido para o sólido.
- Sublimação: mudança do estado sólido para gasoso.
Outros Estados Físicos
Além de sólidos, líquidos e gases, estudos científicos modernos comprovam a existência
de diversos outros estados físicos, que em sua maioria, só ocorrem sob condições
especiais:
Plasma
São partículas iônicas altamente energizadas. O plasma é o estado físico mais
abundante no universo.
Fluidos
São substâncias que sob elevadas temperaturas e pressões, não apresentam distinção entre líquido e gás.
Superfluidos
São compostos que, em temperaturas próximas do zero absoluto (0K) apresentam propriedades peculiares como viscosidade nula e condutividade térmica infinita.
Condensado de Bose-Einstein
Apresenta propriedades semelhantes aos superfluidos, mas formado por bósons, partículas elementares de spin inteiro. Seu comportamento ainda não foi completamente compreendido.
Autor: Paulo Wesley B. Nunes
Referências:
BROWN, LeMAY, BURSTEN. Química, a Ciência Central. 9ª ed.
J. D. LEE. Química Inorgânica Não Tão Concisa. 5ª ed.