OS 5 ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA - QUÍMICA - 2024

Os estados de agregação da matéria estão ligados ao fato de ela poder existir em diferentes estados, dependendo da densidade exibida pelas moléculas que a compõem. A ciência da física é responsável por estudar a natureza e as propriedades da matéria e da energia no universo.

O conceito de matéria é definido como tudo o que compõe o universo (átomos, moléculas e íons), que forma todas as estruturas físicas existentes. As investigações científicas tradicionais consideravam os estados de agregação da matéria completos como aqueles representados nos três conhecidos: sólido, líquido ou gasoso.

No entanto, existem mais duas fases que foram determinadas mais recentemente, permitindo que sejam classificadas como tal e adicionadas aos três estados originais (o chamado plasma e o condensado de Bose-Einstein).

Estes representam formas de matéria mais raras que as tradicionais, mas que, nas condições certas, apresentam propriedades intrínsecas e únicas o suficiente para serem classificadas como estados de agregação.

Agregação de estados de matéria

Sólido

Metais são sólidos

Quando falamos de matéria no estado sólido, ela pode ser definida como aquela em que as moléculas que a compõem se unem de forma compacta, permitindo muito pouco espaço entre elas e conferindo um caráter rígido à sua estrutura.

Assim, materiais neste estado de agregação não fluem livremente (como líquidos) ou se expandem volumetricamente (como gases) e, para o propósito de várias aplicações, são considerados substâncias incompressíveis.

Além disso, podem apresentar estruturas cristalinas, que se organizam de forma ordenada e regular ou desordenada e irregular, como as estruturas amorfas.

Nesse sentido, os sólidos não são necessariamente homogêneos em sua estrutura, podendo ser encontrados aqueles quimicamente heterogêneos. Eles têm a capacidade de ir diretamente para o estado líquido em um processo de fusão, bem como de ir para o estado gasoso por sublimação.

Tipos de sólidos

Os materiais sólidos são divididos em uma série de classificações:

Metais: são aqueles sólidos fortes e densos que também costumam ser excelentes condutores de eletricidade (devido aos seus elétrons livres) e de calor (devido à sua condutividade térmica). Eles constituem grande parte da tabela periódica de elementos e podem ser unidos com outro metal ou não metal para formar ligas. Dependendo do metal em questão, eles podem ser encontrados naturalmente ou produzidos artificialmente.

Minerais

Eles são aqueles sólidos formados naturalmente por meio de processos geológicos que ocorrem em alta pressão.

Os minerais são catalogados dessa forma por sua estrutura cristalina com propriedades uniformes, e variam enormemente em tipo, dependendo do material que está sendo discutido e suas origens. Este tipo de sólido é muito comumente encontrado em todo o planeta Terra.

Cerâmica

São sólidos criados a partir de substâncias inorgânicas e não metálicas, normalmente pela aplicação de calor, e que possuem estruturas cristalinas ou semicristalinas.

A especialidade desse tipo de material é que ele pode dissipar altas temperaturas, impactos e forças, tornando-se um excelente componente para tecnologias avançadas nas áreas aeronáutica, eletrônica e até militar.

Sólidos orgânicos

São aqueles sólidos compostos principalmente pelos elementos carbono e hidrogênio, podendo também conter nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou moléculas de halogênio em sua estrutura.

Essas substâncias variam enormemente, com materiais que vão desde polímeros naturais e artificiais até cera de parafina originada de hidrocarbonetos.

Materiais compostos

São aqueles materiais relativamente modernos que se desenvolveram pela união de dois ou mais sólidos, criando uma nova substância com características de cada um dos seus componentes, aproveitando assim as suas propriedades para um material superior aos originais. Exemplos disso incluem concreto armado e madeira composta.

Semicondutores

Eles são nomeados por sua resistividade e condutividade elétrica, que os coloca entre condutores metálicos e indutores não metálicos. Eles são freqüentemente usados ​​no campo da eletrônica moderna e para acumular energia solar.

Nanomateriais

Eles são sólidos de dimensões microscópicas, o que significa que têm propriedades diferentes de sua versão maior. Eles encontram aplicações em campos especializados da ciência e tecnologia, como no campo do armazenamento de energia.

Biomateriais

São materiais naturais e biológicos com características complexas e únicas, diferentes de todos os outros sólidos devido à sua origem dada ao longo de milhões de anos de evolução. São constituídos por diversos elementos orgânicos, podendo ser formados e reformados de acordo com as características intrínsecas que possuem.

Líquido

O líquido é denominado matéria que se encontra em um estado quase incompressível, que ocupa o volume do recipiente em que se encontra.

Ao contrário dos sólidos, os líquidos fluem livremente na superfície onde estão, mas não se expandem volumetricamente como os gases; por isso, mantêm uma densidade praticamente constante. Eles também têm a capacidade de molhar ou umedecer as superfícies que tocam devido à tensão superficial.

Os líquidos são governados por uma propriedade conhecida como viscosidade, que mede sua resistência à deformação por cisalhamento ou movimento.

Com base em seu comportamento com relação à viscosidade e deformação, os líquidos podem ser classificados em fluidos newtonianos e não newtonianos, embora isso não seja discutido em detalhes neste artigo.

É importante notar que existem apenas dois elementos que são encontrados neste estado de agregação em condições normais: bromo e mercúrio, e césio, gálio, frâncio e rubídio também podem facilmente atingir o estado líquido em condições adequadas.

Eles podem ser transformados em um estado sólido por um processo de solidificação, bem como transformados em gases por ebulição.

Tipos de líquidos

De acordo com sua estrutura, os líquidos são divididos em cinco tipos:

Solventes

Representando todos aqueles líquidos comuns e incomuns com apenas um tipo de molécula em sua estrutura, os solventes são aquelas substâncias que servem para dissolver substâncias sólidas e outros líquidos em seu interior, para formar novos tipos de líquidos.

Soluções

São aqueles líquidos na forma de uma mistura homogênea, que se formaram pela união de um soluto e um solvente, podendo o soluto ser um sólido ou outro líquido.

Emulsões

Eles são representados como aqueles líquidos que foram formados pela mistura de dois líquidos tipicamente imiscíveis. São observados como um líquido suspenso dentro de outro na forma de glóbulos, podendo ser encontrados na forma W / O (água em óleo) ou O / W (óleo em água), dependendo de sua estrutura.

Suspensões

Suspensões são aqueles líquidos em que há partículas sólidas suspensas em um solvente. Eles podem ser formados na natureza, mas são mais comumente vistos no campo farmacêutico.

Sprays de aerossol

Eles são formados quando um gás passa por um líquido e o primeiro se dispersa no segundo. Essas substâncias são de natureza líquida com moléculas gasosas e podem se separar com o aumento da temperatura.

Gás

Um gás é considerado aquele estado de matéria compressível, no qual as moléculas estão consideravelmente separadas e dispersas, e onde se expandem para ocupar o volume do recipiente onde estão contidas.

Além disso, existem vários elementos que são encontrados no estado gasoso naturalmente e podem se juntar a outras substâncias para formar misturas gasosas.

Os gases podem ser convertidos diretamente em líquidos pelo processo de condensação e em sólidos pelo raro processo de deposição. Além disso, eles podem ser aquecidos a temperaturas muito altas ou passados ​​por um forte campo eletromagnético para ionizá-los, transformando-os em plasma.

Em vista de sua natureza complicada e instabilidade dependendo das condições ambientais, as propriedades dos gases podem variar de acordo com a pressão e a temperatura em que são encontrados, então às vezes você trabalha com gases supondo que eles sejam "ideais".

Tipos de gases

Existem três tipos de gases de acordo com sua estrutura e origem, os quais são descritos a seguir:

Naturais elementais

São definidos como todos os elementos que se encontram em estado gasoso na natureza e em condições normais, sendo observados tanto no planeta Terra como em outros planetas.

Nesse caso, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e gases nobres, além de cloro e flúor, podem ser citados como exemplos.

Compostos naturais

São gases formados na natureza por processos biológicos e compostos por dois ou mais elementos. Eles geralmente são compostos de hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, embora em casos muito raros também possam ser formados com gases nobres.

Artificial

São aqueles gases criados pelo homem a partir de compostos naturais, feitos para atender às necessidades que o homem tem. Certos gases artificiais, como clorofluorocarbonos, agentes anestésicos e esterilizantes, podem ser mais tóxicos ou poluentes do que se pensava, portanto, existem regulamentos para limitar seu uso massivo.

Plasma

Este estado de agregação da matéria foi descrito pela primeira vez na década de 1920 e é caracterizado por sua inexistência na superfície da Terra.

Ele aparece apenas quando um gás neutro é submetido a um campo eletromagnético bastante forte, formando uma classe de gás ionizado que é altamente condutivo à eletricidade e que também é suficientemente diferente dos outros estados de agregação existentes para merecer sua própria classificação como um estado..

A matéria neste estado pode ser desionizada para se tornar um gás novamente, mas é um processo complexo que requer condições extremas.

A hipótese é que o plasma representa o estado mais abundante da matéria no universo; Esses argumentos baseiam-se na existência da chamada “matéria escura”, proposta pelos físicos quânticos para explicar os fenômenos gravitacionais no espaço.

Tipos de plasma

Existem três tipos de plasma, que são classificados apenas por sua origem; Isso acontece até dentro de uma mesma classificação, já que os plasmas são muito diferentes entre si e não basta conhecer um para conhecê-los todos.

Artificial

É aquele plasma feito pelo homem, como os encontrados dentro de telas, lâmpadas fluorescentes e letreiros de neon, e em propelentes de foguetes.

Terra

É o plasma que se forma de uma forma ou de outra pela Terra, deixando claro que ocorre principalmente na atmosfera ou em outros ambientes semelhantes e que não ocorre na superfície. Inclui relâmpagos, vento polar, ionosfera e magnetosfera.

Espaço

É esse plasma que se observa no espaço, formando estruturas de diversos tamanhos, que variam de poucos metros a enormes extensões de anos-luz.

Este plasma é observado nas estrelas (incluindo o nosso Sol), no vento solar, no meio interestelar e intergaláctico, além de nebulosas interestelares.

Condensado de Bose-Einstein

O condensado de Bose-Einstein é um conceito relativamente recente. Ela teve sua origem em 1924, quando os físicos Albert Einstein e Satyendra Nath Bose previram sua existência de maneira geral.

Esse estado da matéria é descrito como um gás diluído de bósons - partículas elementares ou compostas associadas a serem portadores de energia - que foram resfriados a temperaturas muito próximas do zero absoluto (-273,15 K).

Nessas condições, os bósons componentes do condensado passam ao seu estado quântico mínimo, fazendo com que apresentem propriedades de fenômenos microscópicos únicos e particulares que os separam dos gases normais.

As moléculas de um condensado BE apresentam características de supercondutividade; ou seja, há ausência de resistência elétrica. Também podem apresentar características de superfluidez, o que faz com que a substância tenha viscosidade zero, podendo fluir sem nenhuma perda de energia cinética devido ao atrito.

Devido à instabilidade e à curta existência de matéria neste estado, os possíveis usos para esses tipos de compostos ainda estão sendo estudados.

Por isso, além de ser utilizada em estudos que buscavam diminuir a velocidade da luz, poucas aplicações foram alcançadas para esse tipo de substância. No entanto, há indicações de que pode ajudar a humanidade em um grande número de funções futuras.

Referências

1. BBC. (sf). Estados da matéria. Obtido em bbc.com
2. Aprendizagem, L. (sf). Classificação da matéria. Obtido emourses.lumenlearning.com
3. LiveScience. (sf). Estados da matéria. Obtido em livescience.com
4. University, P. (sf). Estados da matéria. Obtido em chem.purdue.edu
5. Wikipedia. (sf). Estado da matéria. Obtido em en.wikipedia.org