Quais as características dos estados físicos em relação à sua forma e volume?

O que determina o estado em que a matéria se encontra é a proximidade das partículas que a constitui. Temos três estados diferentes da matéria: líquido, sólido e gasoso.

Primeiramente, para estudar esse tema precisamos saber que as substâncias que estão à nossa volta apresentam diferentes estados físicos, conhecidos como “estados físicos da matéria”.

Por exemplo, temos o caso da água: na nossa cozinha podemos achá-la na forma sólida (gelo), na forma líquida (saindo da torneira) e na forma de vapor (como a “fumacinha” que sai da chaleira).

Mas, o que faz com que as substâncias tenham diferentes estados físicos? E o que faz com elas mudem este estado físico? Saiba disso e muito mais com este post de Química para o Enem da professora Munique Dias.

Estados físicos da matéria

Como você já sabe, a matéria pode ser encontrada em três estados: sólido, líquido e gasoso. Mas, precisamos entender como isso acontece e como ficam as moléculas nesses diferentes estados.

De antemão, o que determina o estado em que a matéria se encontra é a proximidade das partículas que as constitui. Essa característica obedece a fatores como:

Força de coesão: faz com que as moléculas se aproximem umas das outras;

Força de repulsão: faz com que as moléculas se afastem umas das outras. Na figura abaixo, podemos observar como age cada uma dessas forças dos três estados físicos da matéria:

Além disso, o volume, a densidade e a forma de um composto podem variar com a temperatura, sendo assim, os compostos apresentam características de acordo com o estado físico em que se encontram.

No estado conhecido como sólido, as moléculas da matéria se encontram muito próxima. Sendo assim, possuem forma fixa, volume fixo e não sofrem compressão.

Ao contrário do estado sólido, nesse estado as moléculas estão mais afastadas. Assim, os elementos que se encontram nesse estado possuem forma variada, mas volume constante. Além disso, possuem facilidade de escoamento e adquirem a forma do recipiente que os contém.

A movimentação das moléculas nesse estado é bem maior do que no estado líquido ou sólido. Assim, se variarmos a pressão exercida sobre um gás, podemos aumentar o diminuir o seu volume. Ou seja, pode-se dizer que sofre compressão e expansão facilmente.

Dessa maneira, os elementos gasosos tornam a forma do recipiente que os contém.

Mudanças de estado físico da matéria

A matéria além de ser encontrada no estado sólido, líquido ou gasoso, pode coexistir em mais de um estado físico. Variações de temperatura e de pressão podem provocar mudanças no estado físico da matéria sem, contudo, alterar a sua composição.

As passagens entre os três estados físicos (sólido, líquido e gasoso) podem ser conferidas na figura abaixo:

Quais são as mudanças de estado físico da matéria?

Fusão

A fusão é a passagem do estado sólido para o líquido.

Solidificação

A solidificação é a passagem do estado líquido para o sólido.

Vaporização

É a passagem do estado líquido para o gás ou vapor.

Condensação

É a passagem do vapor para o estado líquido.

Liquefação

É a passagem do gás para o estado líquido.

Evaporação

É a vaporização lenta, que ocorre na superfície do líquido, sem agitação nem surgimento de bolhas.

Sublimação

É a passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso ou do estado gasoso diretamente para o sólido.

Curva de aquecimento da água

O acompanhamento dos valores de temperatura em função do tempo de aquecimento do gelo até a sua total vaporização nos permite construir a curva de aquecimento da água:

Através do gráfico você pode observar que as temperaturas de fusão (t1 = 00C) e ebulição (t3 = 1000C) não variam. Isso acontece apenas para materiais puros, formado por um único constituinte.

Mas fique atento!

A temperatura de fusão de um material puro é a mesma da sua solidificação, da mesma forma que as temperaturas de ebulição e liquefação são iguais para o mesmo material puro.

Resumo de estados físicos da matéria:

Por fim, resolva os exercícios sobre os estados físicos da matéria e pratique!

Exercícios sobre estados físicos da matéria

Observe no diagrama as etapas de variação da temperatura e de mudanças de estado físico de uma esfera sólida, em função do calor por ela recebido. Admita que a esfera é constituída por um metal puro.

Durante a etapa D, ocorre a seguinte mudança de estado físico:

a) fusão

b) sublimação

c) condensação

d) vaporização

À pressão de 1 atm, as entalpias de fusão e a de vaporização da água são, respectivamente, 6,0 kJ/mol e 40,6 kJ/mol, as temperaturas de fusão e vaporização, são, respectivamente, 0 ºC e 100 ºC. As densidades do gelo e da água, ambos a 0ºC, são, respectivamente, 0,92g/mL e 1,00 g/mL.

Acerca dessas informações, assinale a alternativa incorreta.

a) A vaporização da água requer cerca de sete vezes mais energia que o processo de fusão, uma vez que forças intermoleculares são rompidas quase completamente no primeiro caso, enquanto no segundo apenas parcialmente.

b) A entalpia do processo de liquefação de 54 g de água é de –121,8 kJ.

c) Em uma amostra de água pura, durante um equilíbrio de mudança de fase, a temperatura permanece inalterada, mesmo sendo fornecida energia na forma de calor para que a transformação física ocorra.

d) Diferenças no arranjo das moléculas de água no estado sólido em relação ao estado líquido são responsáveis pela diferença nos valores de densidade do gelo e da água líquida.

e) Uma maior quantidade de energia é gasta para fundir 1 mol de água do que para vaporizar a mesma quantidade, e, no processo de fusão, o volume total diminui de 19,6 mL para 18,0 mL.

Gabarito

1) D
2) E

Simulado estados físicos da matéria

Sobre o(a) autor(a):

Munique é formada em química pela UFSC, tem mestrado e doutorado em Engenharia Química, também pela UFSC.

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