Estados físicos da matéria — sólido, líquido, gasoso e plasma

Os estados físicos da matéria são as formas físicas que uma substância pode assumir: sólido, líquido, gasoso e plasma. A ideia geral é simples. Os sólidos mantêm forma e volume, os líquidos mantêm o volume mas assumem a forma do recipiente, os gases se espalham para preencher o recipiente, e o plasma é um estado semelhante ao gás formado por partículas carregadas.

Esses estados também são chamados de fases da matéria. Quando uma substância muda de estado, sua identidade química não muda. O que muda é o espaçamento entre as partículas, o movimento das partículas e a intensidade das interações entre elas.

O Que Determina O Estado Físico Da Matéria

No nível das partículas, cada estado corresponde a um equilíbrio diferente entre movimento e atração. Se as partículas ficam fortemente presas em suas posições, a substância se comporta como um sólido. Se elas permanecem próximas, mas podem deslizar umas sobre as outras, ela se comporta como um líquido. Se se movem livremente e se espalham, ela se comporta como um gás.

A pressão também importa, não apenas a temperatura. Um estado que é estável em certo conjunto de condições pode mudar em outro.

Sólido, Líquido, Gasoso E Plasma Explicados

O Sólido Mantém Forma E Volume

Em um sólido, as partículas ficam bem próximas e permanecem em posições fixas umas em relação às outras. Elas ainda se movem, mas principalmente por vibração. Por isso, um sólido mantém tanto a forma quanto o volume.

O Líquido Mantém O Volume, Mas Não A Forma

Em um líquido, as partículas ainda ficam próximas umas das outras, mas podem se mover umas pelas outras. Por isso, um líquido mantém um volume quase fixo enquanto assume a forma do recipiente.

O Gás Preenche O Recipiente

Em um gás, as partículas estão muito mais afastadas e se movem livremente pelo recipiente. Um gás não mantém sua própria forma nem seu próprio volume em condições comuns. Ele se expande para ocupar todo o espaço disponível.

O Plasma Contém Partículas Carregadas

O plasma costuma ser descrito como um gás ionizado. Ele se forma quando energia suficiente é fornecida para que alguns elétrons sejam separados de átomos ou moléculas. Como o plasma contém partículas carregadas, ele pode responder a campos elétricos e magnéticos de maneiras que um gás neutro comum não consegue.

Exemplo Resolvido: Água Como Gelo, Água Líquida E Vapor De Água

A água é um ótimo exemplo porque a substância continua sendo $H_2O$ em qualquer estado. A identidade permanece a mesma enquanto o comportamento das partículas muda.

O gelo é água no estado sólido. Suas moléculas ficam presas em uma estrutura organizada, por isso ele mantém sua forma.

A água líquida tem moléculas que continuam próximas umas das outras, mas se movem ao redor umas das outras, por isso ela escoa e assume a forma de um copo ou de uma garrafa.

O vapor de água é a água no estado gasoso. As moléculas estão suficientemente afastadas para que a amostra se espalhe e ocupe o espaço disponível. Na linguagem do dia a dia, as pessoas costumam chamar o vapor de água quente de "vapor", mas a nuvem branca visível acima de uma chaleira geralmente também contém pequenas gotículas líquidas.

Esse exemplo mostra a diferença entre uma mudança física e uma mudança química. Fusão e ebulição não criam uma nova substância. A amostra continua sendo água, então apenas o estado muda.

Como Acontecem As Mudanças De Estado

Quando a temperatura ou a pressão muda, a matéria pode passar de um estado para outro.

• Fusão: sólido para líquido
• Solidificação: líquido para sólido
• Vaporização: líquido para gasoso
• Condensação: gasoso para líquido
• Sublimação: sólido para gasoso
• Deposição: gasoso para sólido

Na pressão normal de sala de aula, o aquecimento geralmente leva uma substância a maior liberdade de movimento das partículas, como de sólido para líquido ou de líquido para gasoso. Mas a pressão pode alterar o resultado. Por isso, um diagrama de fases precisa considerar tanto a temperatura quanto a pressão.

Erros Comuns Sobre Os Estados Da Matéria

Confundir Mudança De Estado Com Mudança Química

Se o gelo derrete e vira água, isso não é uma reação química. As moléculas continuam sendo $H_2O$.

Pensar Que As Partículas De Um Sólido Não Se Movem

Elas se movem, sim. Em um sólido, o movimento é principalmente de vibração em torno de posições fixas, e não de deslocamento livre pela amostra.

Supor Que Um Gás Não Tem Volume

Uma amostra de gás ocupa volume, sim. O ponto principal é que ela não mantém um volume fixo próprio quando o tamanho do recipiente pode mudar.

Tratar O Plasma Como Apenas "Gás Muito Quente"

Temperaturas altas podem produzir plasma, mas a diferença importante é a ionização. O plasma contém partículas carregadas, e isso lhe dá um comportamento diferente.

Onde Você Usa Essa Ideia Em Química

Os estados da matéria aparecem logo no início da química porque servem de base para muitas ideias posteriores: curvas de aquecimento, mudanças de fase, comportamento dos gases, modelos de partículas e observações de laboratório.

Esse conceito também importa fora da aula de química. Ele ajuda a explicar por que líquidos escorrem, por que gases se comprimem mais facilmente do que líquidos, por que a geada pode se formar diretamente a partir do vapor de água nas condições certas e por que relâmpagos e estrelas envolvem plasma.

Uma Forma Rápida De Verificar Seu Entendimento

Pegue uma substância e faça as mesmas três perguntas em cada estado:

1. Ela mantém sua própria forma?
2. Ela mantém seu próprio volume?
3. Com que liberdade suas partículas se movem?

Se você consegue responder a essas três perguntas para gelo, água líquida e vapor de água, o conceito geralmente já está claro o bastante para ser usado em tópicos mais avançados.

Tente Um Caso Parecido

Faça sua própria versão com dióxido de carbono: compare o gelo seco, o dióxido de carbono gasoso e as condições em que um se transforma no outro. Esse é um bom próximo passo porque obriga você a pensar tanto em temperatura quanto em pressão, e não apenas em aquecimento.