OS ESTADOS DA MATERIA

Resumo do texto Estados da matéria e as transições de fase.

Ao olharmos o universo ao nosso redor, observamos que uma mesma substância pode ocorrer de formas diferentes na natureza. O caso mais evidente disto é a água. Nos rios e oceanos, ela é líquida, no céu está na forma de vapor, enquanto nos polos do planeta está na forma sólida.

A maioria das substâncias se comporta desta forma. Esta capacidade da matéria de se apresentar de formas diferente é um fator preponderante na dinâmica de nosso planeta e do universo. As rochas sólidas, por exemplo, já foram líquidas, sob a forma de magma, enquanto os metais só chegam à crosta terrestre devido a sua capacidade de se solidificarem.

Vamos começar descrevendo as principais características da matéria quando nos estados sólido, líquido e gasoso. Esses são os três principais estados da matéria ao nosso redor.

Se olharmos microscopicamente, observaremos que em um sólido os átomos estão totalmente localizados ao redor de certas posições no espaço. Apesar dos átomos terem alguma liberdade de movimento (vibrações da rede cristalina), em torno dessas posições, eles não podem se movimentar em larga escala. Ficam basicamente localizados ao redor de suas posições de equilíbrio.

Vamos agora considerar os líquidos, que é fase intermediária entre o sólido e o gás. Nesta fase, embora os átomos (ou moléculas) tenham uma liberdade bem maior do que nos sólidos, esta liberdade é ainda bastante limitada, devido à forte interação Inter atômica ou molecular. Olhando microscopicamente, veremos que os átomos podem se mover bem mais do que nos sólidos, porém, ainda seus movimentos estão limitados a uma certa região em torno dos seus vizinhos.

Temos os gases, conforme vimos no capítulo 2 deste curso. Num gás, todos os átomos estão em movimento frenético e ocupam todo o volume do recipiente onde está contido. Lembre-se que a ideia do gás como sendo composto por partículas microscópicas em movimento aleatório foi a consideração básica que usamos na atomística.

O quadro que acabamos de desenhar mostra que a propriedade de ter os átomos (constituintes microscópicos) localizados ou não, é o fator preponderante na determinação dos estados (fases) da matéria. A temperatura é exatamente a grandeza macroscópica que mede a energia cinética (movimento) das partículas de um gás, a nível microscópico.

Ao estudar as ligações químicas, quando os átomos se aproximam uns dos outros eles interagem devido às suas distribuições de cargas internas (elétrons nos orbitais atômicos e os prótons no núcleo), de uma forma que pode produzir uma interação eletrostática atrativa entre eles.

Com as interações e o movimento, representado pela temperatura, temos os dois ingredientes principais que determinam as chamadas transições de fase da matéria. Esses efeitos competem para localizar mais ou menos os constituintes microscópios da matéria, dando origem aos seus principais estados físicos.

À medida que aumentamos mais e mais a temperatura, damos mais e mais movimento aos constituintes microscópicos. Atingimos um ponto onde a energia de movimento passa a superar muito a energia de interação Inter atômica e molecular. A matéria muda seu estado físico através da competição entre a energia térmica (cinética) e a interação de seus constituintes.