Veremos neste texto como é construído um gráfico de mudança de estado físico para qualquer substância pura, como interpretar esse tipo de diagrama e como o gráfico das misturas é representado.
Para tal, vamos considerar o exemplo da água. Imagine que pegamos um copo com gelo em uma temperatura de – 10 ºC e iniciamos um processo de aquecimento, sob pressão de 1 atm. À medida que a temperatura for aumentando, passando de -10 ºC para -9 ºC, para – 8ºC e assim sucessivamente, o gelo permanecerá no estado sólido até atingir a temperatura de 0 ºC.
Nesse ponto, ele começa a passar para o estado líquido, ou seja, começa a ocorrer a fusão. A temperatura não continuará aumentando como antes, mas permanecerá constante em 0ºC até que todo o gelo tenha derretido:
Depois da fusão de todo o sólido, a temperatura do sistema continuará a aumentar até atingir a temperatura de 100ºC. Nessa temperatura, a água que estava no estado líquido começará a passar para o estado de vapor, ou seja, ela entrará em ebulição.
Assim como aconteceu no ponto de fusão, no ponto de ebulição, a temperatura também permanecerá constante até que todo o líquido vire vapor. Depois disso, se continuarmos aquecendo o sistema, a temperatura continuará a subir:
Pronto! Esse é o gráfico ou diagrama que representa a mudança de estado físico da água ou a sua curva de aquecimento. Se fosse o processo inverso, teríamos a seguinte curva de resfriamento da água:
Um aspecto muito importante nesses gráficos é que eles são formados dois patamares, ou seja, há dois pontos em que a temperatura permanece constante por um tempo. Isso ocorre sempre na mudança de estado de uma substância pura. A única diferença são os valores dos pontos de fusão e de ebulição.
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O oxigênio, por exemplo, ao contrário da água, não é líquido, mas gasoso em temperatura ambiente (cerca de 20ºC). Isso acontece porque seu ponto de fusão ao nível do mar é igual a -223,0 ºC e seu ponto de ebulição é de -183,0 ºC. Veja o seu gráfico de mudança de estado físico:
Gráficos de misturas comuns
Se estivermos aquecendo ou resfriando uma mistura, o ponto de fusão e o ponto de ebulição não terão valores determinados e constantes, ou seja, não se formarão os dois patamares observados nos gráficos acima.
As mudanças de estados físicos ocorrerão em faixas de temperatura, e não em um valor fixo. O ponto de fusão, por exemplo, começará em uma dada temperatura e terminará em outra, e o mesmo ocorrerá com o ponto de ebulição, como mostrado no gráfico a seguir:
Duas exceções são as misturas eutética e azeotrópicas. Veja o que acontece com elas:
a) Mistura eutética
A mistura eutética comporta-se como se fosse uma substância pura durante a fusão, ou seja, nesse ponto, a temperatura mantém-se constante do início ao fim da mudança de estado de agregação.
b) Mistura azeotrópica
A mistura azeotrópica comporta-se como uma substância pura durante a ebulição, ou seja, nesse ponto, a temperatura mantém-se constante do início ao fim da mudança de estado de agregação.
Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
O ponto de fusão designa a temperatura a qual uma substância passa do estado sólido ao estado líquido.[1] Esta temperatura é a mesma quando a substância se solidifica, ou seja, passa do estado líquido para o estado sólido. É a temperatura na qual a substância sólida está em equilíbrio com a substância que dela se obtêm por fusão.[2]
- Para uma substância pura, os processos de fusão ou de solidificação ocorrem sempre a uma mesma temperatura,[2][1] e esta se mantém constante durante todo o processo, ocorrendo o mesmo para os processos de vaporização e condensação. O gelo começa a derreter-se a zero graus Celsius, e ao término da fusão toda a água formada ainda encontra-se a zero grau Celsius, mesmo que considerável quantidade de energia tenha sido fornecida ao sistema na forma de calor a fim de induzir a transformação.
Diferente do verificado para substâncias puras, na grande maioria das misturas de duas ou mais substâncias as temperaturas de fusão e vaporização não se mantêm constantes ao longo da transformação, variando do início até o final da mudança de estado. Verificam-se nestes casos que há também segregação de componentes da mistura durante a mudança de fase, sendo este o princípio - como exemplo para o caso de vaporização - usado na separação de componentes via destilação, entre outros. Para o caso de fusão tem-se a solidificação de refrigerantes como exemplo. Nas primeiras fases da solidificação há a formação de gelo "de água", havendo notória segregação do xarope que integra o refrigerante - que permanece em forma líquida - contudo agora concentrada - no interior da garrafa. Para tais misturas, as mudanças de estado físico ocorrem em faixas ou intervalos de temperatura, a cada faixa associando-se a segregação de uma de suas componentes.
Para misturas sólidas conhecidas como misturas eutéticas, misturas de duas ou mais substâncias em proporções muito bem definidas e dependentes das substâncias envolvidas, verifica-se contudo que a temperatura de fusão é, a exemplo do verificado para substâncias puras, também constante durante todo o processo, e que a fusão ou solidificação se dão sem a segregação de componentes da mistura. A temperatura de fusão de misturas eutéticas é a menor possível se comparada as demais misturas estequiometricamente possíveis dos mesmos elementos. Como exemplo de mistura eutética (ou em proporções próximas a dela) tem-se a mistura de chumbo e estanho (proporção aproximada de 60% por 40%) formando a solda utilizada em circuitos eletrônicos.
Em vista dos eutéticos deve-se ter cuidado pois nem todo material que funde-se à temperatura constante é necessariamente um material puro, podendo este caracterizar em verdade uma mistura eutética.
Comportamento similar é observado para a evaporação-condensação de misturas, sendo as misturas que transformam de fase sem segregação e à temperatura constante denominadas misturas azeotrópicas. Uma mistura azeotrópica muito conhecida é o álcool líquido "96 graus" comercializado tradicionalmente em garrafas de plástico para uso doméstico. A mistura água e o álcool etílico, quando em proporção de 96% de álcool + 4% de água, formam uma mistura azeotrópica inseparável por destilação por se comportar como se substância pura o fosse. Impossível sua separação pelo método tradicional de destilação, este é comercializado em sua forma azeotrópica. A obtenção de álcool anidro, sem água, requer tecnologia diferente e mais específica, sendo por isto este geralmente também mais caro.
Ver também[editar | editar código-fonte]
- Pontos de fusão dos elementos químicos
- Ponto de ebulição
- Estados físicos da matéria
Referências
- ↑ a b «Ponto de Fusão». Aulas de Física e Química. Consultado em 25 de maio de 2013
- ↑ a b André Luis Silva da Silva. «Pontos de Fusão e Ebulição». InfoEscola. Consultado em 25 de maio de 2013