Estados físicos e suas transformações em Química

Estado físico da matéria

A matéria se apresenta em três estados físicos que também podem ser chamados de estados ou fases de agregação, são eles: sólido, líquido e gasoso.

Sólidos

Estado físico onde as interações intermoleculares são extremamente fortes e com isso faz com que sua forma e volume sejam fixas, ou seja, elas não se moldam ao tipo de recipiente em que se encontram. Já em relação a agitação das moléculas, os sólidos têm um grau de agitação das moléculas baixa.

Líquidos

Os líquidos têm suas interações intermoleculares com um maior comprimento que dos sólidos por exemplo, isso faz com que esse estado físico assuma uma forma fluída e se molde a forma do recipiente aonde se encontra. Por mais que sua forma tenha essa característica “moldável” seu volume é fixo, pois o seu grau de agitação ser intermediário, ou seja, maior que dos sólidos, porém menor que dos gases, ainda não é suficiente para fazer com que seu volume seja variável.

Gases

Em virtude da baixa interação entre as moléculas nesse estado físico, as partículas se movimentam espontaneamente, o grau de agitação das moléculas nos gases é elevado, e com isso vem a explicação do fato da forma e do volume dos gases serem variáveis e ocuparem todo o volume do recipiente que podem se encontrar.

Importante: Nos processos endotérmicos há a absorção de calor e nos processos exotérmicos há a liberação de calor.

As passagens entre os três estados físicos (sólido, líquido e gasoso) têm o nome de mudanças de estado físico. Importante lembrar que alguns autores consideram o plasma como um quarto estado físico.

OBS: Atualmente utiliza-se Ressublimação para a transformação do gás direto em sólido ou até mesmo apenas sublimação. Que vem sendo usado com muito mais frequência.

A vaporização pode ser subclassificada como:
• Evaporação: vaporização lenta, em que algumas partículas adquirem energia o bastante para se desprender da fase líquida;
• Ebulição: vaporização intermediária, em que existe equilíbrio entre fase líquida e gasosa; ocorre em uma temperatura definida para cada substância, a uma determinada pressão, chamada ponto de ebulição ou temperatura de ebulição.
• Calefação: vaporização instantânea; ocorre quando um líquido entra em contato com uma superfície sólida com temperatura mais elevada que seu ponto de ebulição.

Temperatura x Pressão

Podemos pensar que um líquido para passar para o estado gasoso precisa romper a pressão externa exercida sobre ele. Sendo assim, quanto maior a pressão externa, maior a temperatura de ebulição.
Por exemplo ao nível no mar (1 atm). Sabemos que a água entra em ebulição a 100 °C, mas caso nós estejamos em um ligar mais alto, como a pressão irá diminuir, o líquido irá passar mais facilmente para o estado gasoso, sendo assima temperatura de ebulição será menor, por isso em lugares mais altos, os alimentos demora mais para cozinhar.

Panela de pressão:

Na panela de pressão quando começamos a aquecer, algumas moléculas no estado líquido começam a ir para o estado gasoso. Como a panela está fechada, a quantidade de vapor aumenta, aumentando também a pressão. Quando isso acontece, pense que agora você passa a ter uma pressão exercida sobre o líquido maior. Logo a temperatura do líquido irá precisar aumenta mais para que ele mude de estado físico. Fazendo assim que o alimento cozinhe mais rápido. Essa pressão vai ser controlada pelo embolo que deixar essa pressão escapar um pouco quando fica muito alta.

Conclusão:

Pressão aumenta --> Temperatura de ebulição aumenta
Pressão diminui --> Temperatura de ebulição diminui

Substâncias Puras

As transformações físicas das substâncias puras ocorrem a temperaturas constantes, como vemos a seguir:

Misturas

As transformações físicas das misturas não ocorrem a temperaturas constantes, como mostra o gráfico a seguir.

Misturas Eutéticas

Essas misturas comportam-se como se fossem substâncias puras durante sua fusão, ou seja, apresentam transformação física constante durante a sua fusão. Exemplo: solda (estanho + chumbo)

Misturas Azeotrópicas

Essas misturas comportam-se como se fossem substâncias puras durante sua ebulição, ou seja, apresentam transformação física constante durante a sua ebulição. Exemplo: solução alcoólica (96% de álcool + 4% de água).