O estado físico de uma substância é definido pela temperatura e pressão em que esta substância
encontra-se submetida. No entanto, além da temperatura e da pressão, o estado
físico de uma substância depende ainda das forças atractivas entre as partículas que constituem essa substância.
COMO DETERMINAR O ESTADO FÍSICO DE UMA SUBSTÂNCIA?
Para que possamos determinar o estado físico de uma substância a uma dada
temperatura é importante termos uma noção acerca de duas propriedades
importantes, o ponto de fusão e o ponto de ebulição. Os pontos de fusão e de ebulição são exemplos de propriedades específicas
que são muito usadas na identificação de uma substância.
DEFINIÇÕES
Ponto de fusão (P.F) é a temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para o estado líquido.
Ponto de ebulição (P.E) é a temperatura na qual uma substância passa do estado líquido para o estado de vapor (estado gasoso).
PONTOS DE FUSÃO E EBULIÇÃO vs ESTADO FÍSICO DA SUBSTÂNCIA
Com base nas definições acima podemos perceber claramente que a
temperaturas abaixo do ponto de fusão a substância sempre irá se encontrar no
estado sólido. Isso é lógico já que quando se
atinge a temperatura de fusão (ponto de fusão) essa substância começa a passar
do estado sólido para o estado líquido. E enquanto ocorre esta mudança de estado
físico (sólido para líquido) a temperatura permanece constante tal como foi
explicado quando falámos dos Diagramas de mudança de estado físico.
Por outro lado, a
temperaturas acima do ponto de fusão a substância poderá encontrar-se no líquido
ou gasoso.
Ainda assim, a
temperaturas abaixo do ponto de ebulição a substância poderá se encontrar no
estado líquido ou sólido, porém, a temperaturas acima do ponto de ebulição a substância
estará sempre no estado de vapor (estado gasoso).
Observemos o esquema abaixo:
Com este esquema podemos ver que abaixo
do ponto de fusão (P.F) a substância estará no
estado sólido. Entre o ponto de fusão (P.F) e o ponto de ebulição (P.E) a
substância estará no estado líquido e acima ponto de ebulição (P.E) estará no estado
de vapor (estado gasoso).
Perceba que a substância se
encontrará no estado líquido a temperaturas maiores que o ponto de
fusão, porém, menores que o ponto de ebulição. Com isso, conseguimos perceber o porquê de anteriormente termos dito que
“a
temperaturas acima do ponto de fusão a substância poderá encontrar-se no tanto
líquido ou gasoso” o que é lógico pois se uma dada temperatura é maior que o ponto de fusão mas menor que ponto
de ebulição, a substância obrigatoriamente estará no estado
líquido, no entanto, se essa dada temperatura for maior que o ponto de fusão e ebulição
simultaneamente, significa que a substância estará no estado de vapor (estado
gasoso).
Do mesmo modo, se uma dada temperatura for menor que o ponto de ebulição, porém,
maior que ponto de fusão, a
substância estará no estado líquido. Contrariamente, se essa dada temperatura for menor que o
ponto de fusão e ebulição ao mesmo tempo, então a substância
estará no estado sólido.
EXEMPLO
Sabe-se que a água pura tem ponto de
fusão igual a 0oC e ponto de ebulição igual a 100oC sob 1
atm. Qual é o estado físico da água a:
a) – 5oC b) 15oC c) 180oC
RESOLUÇÃO
a) Dado que a água pura tem ponto de
fusão igual a 0oC isso significa que a temperaturas abaixo de 0oC
ela encontra-se no estado sólido, pois –5oC é menor que 0oC.
b) Os 15oC estão entre o P.F e P.E da água, ou seja, 15oC é maior que o ponto de fusão da água (0oC), porém, é menor que o ponto de ebulição da água (100oC): 0oC < 15oC < 100oC. E assim conclui-se que a 15oC a água encontra-se no estado líquido.
c) Os 180oC são maiores que
0oC e maiores que 100oC, portanto, a 180oC a
água encontra-se no estado de vapor (gasoso).
Em suma podemos ter o seguinte esquema.
A seguir vejamos um exercício resolvido
de forma detalhada:
EXERCÍCIO RESOLVIDO
(UP
2016) A seguinte tabela mostra algumas propriedades físicas de algumas
substâncias.
|
Substância |
P.F (oC) |
P.E (oC) |
Solubilidade |
|
HF |
– 83,40 |
19,50 |
Solúvel |
|
HCl |
– 114,20 |
– 85,10 |
Solúvel |
|
Fe |
1535,00 |
3000,00 |
Insolúvel |
|
Hg |
– 38,89 |
356,66 |
Insolúvel |
|
CH3CH2OH |
– 117,3 |
78,50 |
Solúvel |
A partir delas podemos concluir que a temperatura
de 273 K:
A. O HF
e o HCl são gasosos, o Fe e o Hg são sólidos e CH3CH2OH é
líquido;
B. O HF
é líquido, o HCl é gasoso, o Fe e o Hg são sólidos e CH3CH2OH
é líquido;
C. O HF
é líquido, o HCl é gasoso, o Fe é sólido, o Hg e o CH3CH2OH
são líquidos;
D. O HF
é líquido, o HCl é gasoso, o Fe é sólido, o Hg é líquido e o CH3CH2OH
é gasoso.
RESOLUÇÃO
Neste caso temos que converter a temperatura dada em Kelvin (K) para
Celsius (oC). A temperatura de 273 K equivale a 0oC,
pois:
T(K) = T(oC)
+ 273 ⇒ 273 = T(oC) + 273 ⇒
T(oC) = 0oC
O que pretendemos saber é o seguinte: qual é o estado físico de cada
substância exactamente a 0oC?
HF: o ponto de fusão é
igual a -83,40 oC e isso significa que à temperaturas abaixo de
-83,40oC esta substância encontra-se no estado sólido. Deste modo a
partir de -83,40 oC o HF começa a passar do estado sólido para o
estado líquido. Por outro lado, a temperatura de ebulição de HF é de 19,50oC
e isso quer dizer que ao se atingir a temperatura de 19,50oC esta
substância começa a passar do estado líquido para o estado gasoso. Como -83,40oC
é menor que 0oC e 0oC é menor que 19,50oC isso
significa que a 0oC esta substância encontra-se no estado líquido.
HCl: o ponto de fusão é
igual a -114,20 oC e isso significa que à temperaturas abaixo de
-114,20 oC esta substância encontra-se no estado sólido. Deste modo
a partir de -114,20 oC o HCl começa a passar do estado sólido para o
estado líquido. Por outro lado, a temperatura de ebulição de HCl é de -85,10oC
e isso quer dizer que ao se atingir a temperatura de -85,10oC esta
substância começa a passar do estado líquido para o estado gasoso. Como -114,20
oC é menor que 0oC e 0oC é maior que -85,10oC
isso significa que a 0oC esta substância encontra-se no estado gasoso.
Fe: o ponto de fusão é
igual a 1535,00 oC e isso significa que à temperaturas abaixo de
1535,00 oC esta substância encontra-se no estado sólido. Deste modo
a partir de 1535,00 oC o Fe começa a passar do estado sólido para o
estado líquido. Por outro lado, a temperatura de ebulição de Fe é de 3000,00oC
e isso quer dizer que ao se atingir a temperatura de 3000,00oC esta
substância começa a passar do estado líquido para o estado gasoso. Como 0oC
é menor que 1535oC e estas temperaturas são menores que 3000oC
isso significa que a 0oC esta substância encontra-se no estado sólido.
Hg: o ponto de fusão é
igual a -38,89 oC e isso significa que à temperaturas abaixo de
-38,89 oC esta substância encontra-se no estado sólido. Deste modo a
partir de -38,89 oC o Hg começa a passar do estado sólido para o
estado líquido. Por outro lado, a temperatura de ebulição de Hg é de 356,66oC
e isso quer dizer que ao se atingir a temperatura de 356,66oC esta
substância começa a passar do estado líquido para o estado gasoso. Como 0oC
é maior que -38,89oC porém menor que 356,66oC isso
significa que a 0oC esta substância encontra-se no estado líquido.
CH3CH2OH: o ponto de fusão é
igual a -117,3oC e isso significa que à temperaturas abaixo de
-117,3oC esta substância encontra-se no estado sólido. Deste modo a
partir de --117,3oC o CH3CH2OH começa a passar
do estado sólido para o estado líquido. Por outro lado, a temperatura de
ebulição de CH3CH2OH é de 78,50oC e isso quer
dizer que ao se atingir a temperatura de 78,50oC esta substância
começa a passar do estado líquido para o estado gasoso. Como -117,3oC
é menor que 0oC e 0oC é menor que 19,50oC isso
significa que a 0oC esta substância encontra-se no estado líquido.
Assim temos: HF – estado líquido; HCl – estado gasoso; Fe – estado sólido,
Hg – estado líquido e CH3CH2OH – estado líquido.
Resposta: alternativa: C
Por: Miguel Pascoal
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