Tradicionalmente, acredita-se que a matéria só pode ser encontrada em três estados: sólido, líquido e gasoso. No entanto, isso não é verdade. Outros estados de agregação da matéria foram observados que, embora raros, também parecem existir..
A seguir, daremos uma olhada nas principais características de cada um desses estados, quais foram descobertos mais recentemente e quais são os processos que movem um objeto de um estado para outro.
Os estados de agregação da matéria: o que são?
Na física, por estado de agregação da matéria entende-se um uma das formas características de apresentar a matéria. Historicamente, a distinção entre estados da matéria era feita com base em propriedades qualitativas, como a solidez do objeto, o comportamento de seus átomos ou sua temperatura, sendo a classificação tradicional a de líquido, sólido e gasoso.
No entanto, por meio de pesquisas em física, outras condições foram descobertas e levantadas que podem ocorrer em situações que normalmente não são possíveis de se reproduzir, como temperaturas extremamente altas ou baixas.
Abaixo veremos os principais estados da matériaTanto aquelas que compõem a classificação tradicional quanto aquelas que foram descobertas em condições de laboratório, além de explicar suas propriedades físicas e como podem ser obtidas.
Estados fundamentais
Tradicionalmente, falamos de três estados da matéria, de acordo com como seus átomos se comportam em diferentes temperaturas. Esses estados são basicamente três: sólido, líquido e gasoso. No entanto, ele foi posteriormente incorporado ao plasma entre esses estados fundamentais. O ponto forte dos quatro estados a seguir é que é possível observá-los em situações cotidianas em casa.
Compreenda os quatro estados fundamentais da agregação da matéria, em cada seção veremos como H2O, ou seja, água, se apresenta em cada um desses estados.
1. Sólido
Os objetos de estado sólido são apresentados de forma definida, ou seja, normalmente sua forma não muda, não é possível modificá-la sem aplicar uma grande força ou mudar o estado do objeto em questão.
Os átomos desses objetos se entrelaçam para formar estruturas definidas, O que lhes dá a capacidade de resistir às forças sem deformar o corpo em que se encontram. Isso torna esses objetos duros e resistentes.
H2O na forma sólida é gelo.
Objetos de estado sólido geralmente têm as seguintes características:
- Alta coesão.
- Forma definida.
- Memória de forma: dependendo do objeto, ele volta ao que era quando estava deformado.
- Eles são praticamente incompressíveis.
- Resistência à fragmentação
- Sem fluidez.
2. Rede
Se a temperatura de um sólido aumentar, é provável que perca a forma. até que sua estrutura atômica bem organizada desapareça completamente, tornando-se um líquido.
Os líquidos têm a capacidade de fluir porque seus átomos, embora continuem a formar moléculas organizadas, eles não estão tão unidos um ao outro, há mais liberdade de movimento.
O líquido H2O é água corrente.
No estado líquido, as substâncias apresentam as seguintes características:
- Menos coesão.
- Eles não têm uma forma concreta.
- Facilidade.
- Ligeiramente compressível
- Diante do frio, eles se contraem.
- Eles podem apresentar uma transmissão.
3. Gás
No estado gasoso, a matéria é composta de moléculas que não estão ligadas, têm pouca força de atração um pelo outro, O que significa que os gases não têm forma ou volume definidos.
Graças a isso, eles se expandem de forma totalmente livre, enchendo o recipiente que os contém. Sua densidade é muito menor do que a de líquidos e sólidos.
O estado gasoso de H2O é o vapor de água.
O estado gasoso possui as seguintes características:
- Quase sem coesão.
- Sem forma definida.
- Volume variável.
- Eles tendem a ocupar o máximo de espaço possível.
4. Plasma
Muitas pessoas ignoram esse estado da matéria, o que é curioso porque é o estado mais comum no universo porque é dele que as estrelas são feitas.
Em essência, o plasma é um gás ionizado, ou seja, os átomos que o compõem se separaram de seus elétrons, Que são partículas subatômicas normalmente encontradas dentro dos átomos.
Portanto, o plasma é como um gás, mas composto de ânions e cátions, que são íons carregados negativamente e positivamente, respectivamente. Isso torna o plasma um excelente condutor.
Em gases, em altas temperaturas, átomos se movem muito rápido. Se esses átomos colidirem com muita violência, os elétrons que eles contêm são liberados. Com isso em mente, é compreensível que os gases encontrados na superfície do Sol sejam constantemente ionizados, pois a alta temperatura faz com que eles se transformem em plasma.
As lâmpadas fluorescentes, quando ligadas, contêm plasma em seu interior. Além disso, o fogo de uma vela seria plasma.
Características dos plasmas:
- Eles conduzem eletricidade.
- Eles são fortemente influenciados por campos magnéticos.
- Seus átomos não formam uma estrutura definida.
- Eles emitem luz.
- Eles estão em altas temperaturas.
novos estados
Não são apenas os quatro estados já mencionados. Em condições de laboratório, muitos mais foram propostos e descobertos. A seguir, veremos vários estados de agregação da matéria que dificilmente poderiam ser observados em casa, mas que podem ter sido propositalmente criados em instalações científicas ou ter sido objeto de hipóteses.
5. Condensado de Bose-Einstein
Previsto originalmente por Satyendra Nath Bose e Albert Einstein em 1927, o condensado de Bose-Einstein foi descoberto em 1995 pelos físicos Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle e Carl Wieman.
Esses pesquisadores tiveram sucesso resfriar os átomos a uma temperatura 300 vezes menor do que a alcançada até o momento. Este condensado é composto de bósons.
Nesse estado da matéria, os átomos estão completamente parados. A substância é muito fria e tem alta densidade.
6. Condensado de Fermi
O condensado de Fermi é composto de partículas fermiônicas e se parece com o condensado de Bose-Einstein, mas em vez de usar bósons, são usados férmions.
Este estado da matéria foi criado pela primeira vez em 1999, embora só em 2003 ele pudesse se replicar com átomos em vez de férmions solares, uma descoberta feita por Deborah S. Jin.
Este estado de agregação da matéria, que está em baixa temperatura, torna o material supérfluo, ou seja, a substância não tem viscosidade.
7. supersólido
Este estado da matéria é particularmente estranho. Consiste em levar os átomos de hélio (4) a temperaturas muito baixas, próximas do zero absoluto.
Os átomos são organizados da mesma maneira que você esperaria em um sólido normal, como o gelo, só que aqui, embora estejam congelados, eles não estariam em um estado totalmente imóvel.
Os átomos começam a se comportar de maneira estranha, como se fossem sólidos e fluidos. É então que as leis da incerteza quântica começam a prevalecer.
8. Supercristal
Um supercristal é uma fase da matéria que se caracteriza pela sua superfluidez e, ao mesmo tempo, uma estrutura amorfa solidificada.
Ao contrário dos vidros normais, que são sólidos, os supercristais têm a capacidade de fluir sem nenhuma resistência e sem quebrar a estrutura cristalina adequada na qual seus átomos estão organizados.
Esses cristais são formados por interação de partículas baixa temperatura e alta densidade quântica.
9. superfluido
O superfluido é um estado da matéria em que a substância não tem viscosidade. Isso difere do que seria uma substância muito fluida, que teria uma viscosidade próxima de zero, mas que também tem viscosidade.
O superfluido é uma substância que, se estivesse em circuito fechado, fluiria indefinidamente sem atrito. Foi descoberto em 1937 por Piotr Kapitsa, John F. Allen e Don Misener.
Mudanças de status
Mudanças de estado são processos em que um estado de agregação de matéria muda para outro, mantendo a similaridade em sua composição química. A seguir, veremos as diferentes transformações que a matéria pode apresentar.
1. Fusão
É a transição do estado sólido para o estado líquido por meio do calor. O ponto de fusão é a temperatura à qual um sólido deve ser exposto à medida que derrete, e é algo que varia de substância para substância. Por exemplo, o ponto de derretimento do gelo na água é de 0 graus Celsius.
2. Solidificação
É a passagem de um líquido para um sólido por perda de temperatura. O ponto de solidificação, também chamado de congelamento, é a temperatura na qual um líquido se torna sólido.. Ele coincide com o ponto de fusão de cada substância.
3. Evaporação e fervura
Estes são os processos pelos quais um líquido muda para o estado gasoso. No caso da água, seu ponto de ebulição é 100 graus Celsius.
4. Condensação
É a mudança de estado da matéria que passa de um gás para um líquido. Pode ser entendido como o processo oposto ao da evaporação.
É o que acontece com o vapor d’água quando chove, quando sua temperatura cai e o gás se torna líquido, precipitando-se.
5. Sublimação
É o processo que consiste na mudança de estado de uma matéria que se encontra no estado sólido passando ao estado gasoso, sem passar pelo estado líquido.
Um exemplo de substância capaz de se sublimar é gelo seco.
6. Sublimação reversa
Que consiste em um gás muda para um estado sólido sem primeiro se transformar em um líquido.
7. Deionização
É a passagem de um plasma para um gás.
8. Ionização
É a passagem de um gás para um plasma.
Referências bibliográficas:
- Pérez-Aguirre, G. (2007). Química 1. Uma abordagem construtivista. México. Pearson Education.
- Valenzuela-Calahorro, C. (1995). Química Geral. Introdução à química teórica. Salamanca, Espanha. Universidade de Salamanca.
