Estados da Matéria e Propriedades

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Aula 10 
 
 
 
Estados da matéria 
 
Os estados gasoso, líquido e sólido faziam parte das 
primeiras formulações sobre o funcionamento da natureza. 
Para os antigos gregos e os alquimistas medievais, seriam 
estes (mais o fogo) os constituintes de toda a matéria. Hoje 
conhecemos diversas possíveis fases para a matéria. Além 
dos três já citados e do plasma, há diversas outras como as 
fases ferromagnética, paramagnética, cristais líquidos, etc. 
 
A caracterização completa de uma fase da matéria se dá 
pelo estudo de suas propriedades termodinâmicas. 
 
Porém, podemos frequentemente obter boa descrição de 
tais fases a partir de propriedades macroscópicas. 
 
 
 
 
No caso das três fases clássicas, a existência ou não 
estrutura serve para definir a fase sólida e, em parte a fase 
líquida. 
 
 
 
 
Fase gasosa 
 
O estado gasoso é o mais bem compreendido pela ciência. 
A teoria cinética dos gases está bem desenvolvida, 
permitindo o entendimento de boa parte dos fenômenos 
relativos a este estado da matéria. 
 
Classicamente, as leis de Charles, Boyle e Avogadro 
deram origem à conhecida lei dos gases ideais: 
 
P.V = n.R.T 
 
onde P é a pressão sobre um gás, V seu volume, n o 
número de moles e T a temperatura do gás. 
 
De fato, esta equação é insuficiente para descrever o 
comportamento dos gases a pressões mais altes, por 
exemplo. 
 
 
 
Uma melhor descrição do estado gasoso é dada pela 
equação de van der Waals: 
 
 
 
 
Estado líquido e cristais líquidos 
 
O estado líquido é uma das fases mais complexas da 
matéria e seu entendimento é ainda pequeno em 
comparação com as fases gasosa e sóida, por exemplo. 
Uma outra fase cuja relevância tecnológicica tem sido 
crescente é a dos cristais líquidos. De fato, tal fase, na 
biologia, aparece em diversos sistemas muito importantes, 
como nas membranas biológicas. 
 
 
 
 
 
 
Fases sólidas 
 
Assim como no caso dos cristais líquidos, também os 
sólidos apresentam uma infinidade de tipos diferentes de 
fase. A transformação de uma fase em outra é elemento 
fundamental da tecnologia humana, desde as eras de 
descobertas dos metais e seus usos. 
 
 
 
As diversas fases sólidas estão ligadas às diferentes 
estruturas cristalinas e composição química. 
 
 
 
As transformações entre as diversas fases costumam ser 
representadas em diagramas de fase. Algumas fases, 
porém, são metaestáveis e não aparecem nos diagramas 
comuns, sendo porém de grande relevãncia. 
 
 
Redes cristalinas 
 
As diversas redes cristalinas irão definir diversas 
propriedades, químicas e físicas, em particular, suas 
propriedades mecânicas. 
 
 
 
 
 
 
 
Diagramas de fase 
 
Os diagramas de fase são guias importantes para 
determinação de processos. 
 
 
 
 
As variáveis mais comuns a serem consideradas são 
temperatura, composição e pressão, mas outras aparecem, 
tais como campo magnético ou elétrico aplicado. Os 
diagramas costumam apresentar estados de equilíbrio 
termodinâmico. A dita energia livre de Gibbs, irá determinar 
e explicar muitas das propriedades dos diagramas de fase, 
entre muitas outras aplicações. 
 
 
Soluções 
 
 
 
 
 
As propriedades das soluções também são determinadas em 
muitos aspectos por suas propriedades termodinâmicas. Por 
exemplo, a solubilidade pode ser calculada, em casos mais simples, 
a partir de umas poucas propriedades do solvente e soluto. 
Medidas de concentração 
 
A medida de concentração em soluções é defundamental 
importânicia, visto ser através desta medida que podem ser 
monitoradas as reações químicas que estão ocoreendo, 
transformações de fase, dentre muitos outros fenômenos. 
 
 
 
 
Um dos métodos empregados para se determinar 
concentração é a cromatrografia, com técnicas e 
equipamentos variados, permitindo desde uma rápida 
análise qualitativa e separação dos compostos presentes 
na solução a medidas quantitativas muito precisas. 
 
 
 
 
Uma outra técnica muito empregada é a da 
espectrofotometria, que utiliza, como se deduz do nome, 
propriedades espectrais das substâncias sendo analisadas.