AGREGAÇÃO DA MATERIA -

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO VALE DO IPOJUCA
 
FÍSICO-QUÍMICA
Professora: Lígia Sampaio 
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1. MUDANÇA DE FASE 
Do ponto de vista macroscópico a matéria pode existir em três estados de agregação distintos (fases): sólido, líquido e gasoso. Em geral, dependendo das condições de temperatura e pressão, uma mesma substância pode se apresentar em qualquer uma das três fases. 
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O que diferencia as fases da matéria?
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1. MUDANÇA DE FASE 
Quais as condições que levam as substâncias a passar de uma fase para outra?
Sob determinadas condições de temperatura e pressão, uma substância pode passar de uma fase para outra. 
Neste processo de mudança de fase absorve ou cede calor.
Quando a substância, durante a mudança de fase, absorve energia na forma de calor, essa transformação é chamada endotérmica e quando cede energia na forma de calor, é chamada exotérmica.
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 MUDANÇAS DE FASE DE UMA SUBSTÂNCIA PURA E CRISTALINA 
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 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS
 MUDANÇAS DE FASE
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 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS
 MUDANÇAS DE FASE
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 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS
 MUDANÇAS DE FASE
Solidificação e Fusão de uma substância pura e cristalina 
a – A temperatura de fusão é igual à temperatura de solidificação 
Se pudéssemos observar as moléculas de um cubo de gelo resfriado até próximo do zero absoluto, verificaríamos que elas teriam uma agitação muito pequena. 
À medida que a temperatura do gelo for aumentada, as suas moléculas vibram com maior intensidade.
 A energia cinética das moléculas aumenta à medida que o gelo absorvesse energia. 
Quando a água é resfriada, diminui a agitação de suas moléculas, ou seja, diminuem a sua energia cinética. A partir do momento em que a temperatura atinge 0 0C, as moléculas movimentam-se tão lentamente que podem se prender umas às outras para formar um sólido. 
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 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS
 MUDANÇAS DE FASE
Vaporização 
É a passagem da fase líquida para a fase gasosa. A mudança de fase em sentido inverso é chamada condensação ou liquefação.
 Conforme a maneira de se processar, a vaporização pode ser classificada com:
 evaporação, ebulição ou calefação. 
Na evaporação, a mudança de fase ocorre apenas na superfície do líquido mediante um processo lento, podendo ocorrer a qualquer temperatura. 
A ebulição é a vaporização turbulenta, com formação de bolhas de vapor em toda massa do líquido e a uma temperatura fixa que depende da pressão. Essa temperatura é chamada de temperatura de ebulição. 
A calefação é a vaporização que ocorre quando um líquido é derramado sobre uma superfície aquecida a uma temperatura muito maior que à temperatura de ebulição do líquido. 
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 PRESSÃO DE VAPOR
Quando um líquido evapora de um recipiente aberto, algumas das moléculas do vapor colidem com outras ou com moléculas de ar, retornando a massa líquida (a maioria, porem se perde). 
Se tamparmos o recipiente, o vapor se acumulará no espaço entre a superfície livre do líquido e a tampa. No início, o número de moléculas que evapora é maior do que o número de moléculas que condensam. 
O número de moléculas que voltam para o líquido (condensadas) aumentará até que a proporção das moléculas que evaporam seja igual à proporção das moléculas que condensam. Assim a quantidade de vapor será constante e nós dizemos que o vapor está saturado. 
A pressão máxima de vapor de um líquido só depende da natureza do líquido e da temperatura (lei fundamental da pressão de vapor). 
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 INFLUÊNCIA DA PRESSÃO NA TEMPERATURA DE EBULIÇÃO
À pressão normal, 1 atm, a água ferve a 100 ºC. 
P > 1 atm, logo a Temp. Ebulição será maior que 100ºC.
P < 1 atm, logo a Temp. Ebulição será menor que 100ºC.
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 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS
 MUDANÇAS DE FASE
Sublimação
EX: As bolas de naftalina colocadas em um armário para matar traças, vão aos poucos diminuindo de tamanho até desaparecer. 
O iodo, a cânfora e outros poucos sólidos sublimam como o naftaleno. 
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CURVAS DE AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO
Conforme a temperatura do sólido é aumentada, a energia cinética das moléculas é aumentada fazendo com que elas vibrem cada vez mais até que a energia se torne suficiente para vencer as forças de interação presentes no retículo cristalino, atingindo a temperatura de fusão do sólido.
Diagrama de Mudanças de Fase de uma Substância Pura
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Diagrama de Mudanças de Fase de uma Substância Pura
Neste ponto, toda a energia fornecida ao sistema é utilizada para vencer as forças de atração existentes no sólido transformando-o em líquido. Esta energia recebe o nome de calor de fusão ou ΔH de fusão. 
Quando todo o sólido se transformar em líquido a energia fornecida é utilizada para elevar a temperatura do líquido aumentando sua energia cinética. Isso ocorre até que a energia das partículas seja suficiente para libertá-las da massa líquida passando para o estado de vapor. 
Neste ponto, temos a temperatura de ebulição. Enquanto houver liquido a temperatura do sistema permanece constante e o calor absorvido recebe o nome de calor de vaporização.
Na última etapa temos somente gás e toda a energia fornecida aí é utilizada para aumentar a energia cinética das moléculas do gás.
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PONTO DE FUSÃO E EBULIÇÃO
SUBSTÂNCIA PURA - ÁGUA
Quando se aquece gelo puro a temperatura vai aumentando até se iniciar a fusão.
Durante a fusão, a temperatura mantém-se no valor 0 °C. Por isso se diz que o ponto de fusão do gelo ou de solidificação da água é 0 °C.
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Uma das formas mais compactas de se exibirem as mudanças de estado físico que uma substância pode ter é através do seu diagrama de fases.
Pontos Fundamentais
Uma fase é uma forma de matéria que é homogênea no que se refere à composição química e ao estado físico;
Uma transição de fase é a conversão espontânea de uma fase em outra;
A análise termodinâmica das fases é baseada no fato de que no equilíbrio químico de uma substância o potencial é o mesmo ao longo de toda a amostra.
 
DIAGRAMA DE FASES
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DIAGRAMA DE FASES
Potencial químico é o mesmo
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DIAGRAMA DE FASES
O diagrama de fases mostra as regiões de pressão e de temperatura em que as diversas fases são termodinamicamente estáveis.
As curvas que separam as regiões são denominadas curvas de equilíbrio e mostram os valores de P e T nos quais duas fases coexistem em equilíbrio, e seus potenciais químicos são iguais.
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DIAGRAMA DE FASES
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CURVAS DE EQUIÍBRIO
Análises do Diagrama de uma amostra de água (P= const) 
Sólido
Sólido-Líquido
Líquido
Líquido-vapor
Gás
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CURVAS DE EQUIÍBRIO
Análises do Diagrama de uma amostra de água (T= 0ºC) 
VAPOR
SÓLIDO-VAPOR
SÓLIDO
SÓLIDA-LÍQUIDA
LÍQUIDO
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1.Os patins usados no gelo não têm rodas, mas sim uma lâmina metálica longitudinal. Uma explicação sugerida para o fato de os patinadores conseguirem deslizar sobre o gelo é que a lâmina dos patins exerce uma alta pressão sobre o gelo sólido, que provoca sua fusão sob a lâmina. O deslizamento aconteceria graças à camada de água líquida que se formaria entre a lâmina e o gelo.
Qual das setas no diagrama de fases mostrado acima, corresponde a essa mudança de fase da água? Explique.
2. Qual das setas no diagrama de fases da questão anterior corresponde ao derretimento de um pedaço de gelo deixado sobre a pia? Justifique.
3. Qual das setas no diagrama de fases da questão 2 representa a ebulição da água em uma panela aberta? Explique.
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1
2
3
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