Qual é a diferença entre uma fase e um estado da matéria?

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Em muitos contextos, os termos “fases da matéria” e “estados da matéria” são usados ​​indistintamente como se fossem sinônimos. O mesmo pode ser dito em relação às mudanças de fase e mudanças de estado. No entanto, existem diferenças sutis que fazem com que esses termos não sejam exatamente iguais.

A seguir, exploraremos essas diferenças para aprender a distinguir claramente quando estamos falando de fases e quando estamos falando de estados da matéria.

Quais são os estados da matéria?

Os estados da matéria são as diferentes maneiras pelas quais as partículas que a compõem podem ser adicionadas ou unidas. Por esta razão, eles também são chamados de estados de agregação da matéria . Esses estados são essencialmente definidos com base na mobilidade que suas partículas apresentam na estrutura da substância.

Nesse sentido, a mesma substância geralmente pode encontrar os seguintes quatro estados da matéria:

  • Estado sólido: caracterizado por ser formado por corpos com forma e volume definidos. No estado sólido, todas as partículas estão confinadas a uma posição fixa, com muito pouca liberdade de movimento. Isso dá aos sólidos um volume definido e uma forma definida.
  • Estado Líquido: nos líquidos, as partículas que compõem uma substância estão muito próximas umas das outras, mas sua união é frouxa o suficiente para permitir que as partículas fluam e deslizem de um lugar para outro com relativa liberdade. Por esta razão, os líquidos têm um volume definido, mas não uma forma definida, adquirindo a forma do recipiente que os contém.
  • Estado gasoso: Neste estado as partículas estão essencialmente separadas umas das outras, interagindo muito pouco umas com as outras. As substâncias no estado gasoso são caracterizadas por terem densidades muito baixas e não terem forma ou volume definido.
  • Plasma: Um plasma é uma mistura gasosa de elétrons livres e íons positivos (cátions) que são formados pelo aquecimento de gases a temperaturas muito altas. Essas temperaturas são tão altas que, quando colidem entre si, os átomos literalmente arrancam os elétrons uns dos outros. A matéria das estrelas está no estado de plasma, na maioria delas.

Muitas substâncias podem existir em qualquer um desses estados, enquanto outras não. A água é o exemplo típico de uma substância que podemos encontrar nos estados sólido, líquido e gasoso, ainda que todos ao mesmo tempo em condições relativamente normais. Por outro lado, a sacarose ou o açúcar de mesa comum podem existir no estado sólido (como normalmente o encontramos), e também podemos derretê-lo, tornando-se assim um líquido como quando fazemos caramelo. No entanto, se continuarmos aquecendo a sacarose fundida, em vez de se transformar em um estado gasoso, ela geralmente se decompõe ou carboniza antes de se transformar em um estado gasoso.

Além desses estados comuns, existem outros estados menos comuns que só existem em condições muito extremas de temperatura e pressão. Por exemplo, existe o condensado de Bose-Einstein que só se forma em temperaturas extremamente baixas, muito próximas do zero absoluto; o estado degenerado da matéria que existe sob condições de densidades extremamente altas, como em estrelas de nêutrons que se formam após a morte de uma estrela e plasmas de quark-gluon , que se formam apenas sob condições de energia extremamente altas.

Fatores que afetam os estados da matéria

Se uma determinada substância está na forma de um sólido, um líquido ou um gás depende de uma competição entre as forças que tentam manter suas partículas unidas e as forças que tendem a separá-las. As forças de interação que existem entre suas partículas, ou forças coesivas, tendem a unir as partículas, enquanto as vibrações térmicas tendem a separá-las. Por outro lado, a alta pressão tende a aproximar as partículas, facilitando a interação entre as partículas e tendendo a condensá-las.

Quais são as fases da matéria?

O conceito de fase é diferente do de estado. Na física e na química, uma fase da matéria refere-se a uma porção da matéria ou a uma zona ou região dentro de um sistema no qual as propriedades físicas e químicas são uniformes ou homogêneas.

Isso pode parecer um conceito semelhante ao de estado, pois há casos em que uma substância em estado físico também está na forma de uma única fase. Isso acontece, por exemplo, no caso da água. A água em estado gasoso, isto é, vapor de água, é ao mesmo tempo uma fase, pois o vapor de água é essencialmente homogêneo. O mesmo pode ser dito da água líquida e do gelo. Nesses casos, falar da fase gasosa da água é basicamente o mesmo que falar da água no estado gasoso.

No entanto, existem outras substâncias que podem existir em diferentes formas, apesar de estarem no mesmo estado. Um exemplo é o óxido de silício ou sílica, que pode existir em diferentes fases, todas elas no estado sólido. Dependendo das condições de temperatura e pressão, a sílica pode existir como quartzo-a, quartzo-β, cristobalita, tridimita, coesita e muito mais. Cada uma dessas fases está toda no estado sólido e cada uma delas tem uma estrutura particular e propriedades físico-químicas diferentes das demais.

Fases em sistemas multicomponentes

As fases e estados da matéria são fáceis de entender no caso de substâncias puras ou sistemas constituídos por um único componente. No entanto, quando misturamos vários componentes para formar sistemas binários, ternários e mais complexos, podem surgir comportamentos inesperados da matéria.

Nestes casos, um grande número de diferentes fases pode ser formado dependendo da composição do sistema e das proporções em que se encontram os diferentes componentes. As ligas são exemplos claros desses sistemas complexos nos quais podemos obter propriedades radicalmente diferentes misturando metais.

O conceito de fase também é muito útil para descrever misturas de líquidos imiscíveis, como óleo e água. Embora, como um todo, o sistema esteja em estado líquido, é evidente que existem duas fases distintas, uma formada pelo óleo flutuando sobre a fase aquosa. Note que, neste caso, não faz sentido falar de um “estado” oleoso ou orgânico e de um “estado” aquoso, mas faz sentido falar de uma fase oleosa ou orgânica e de uma fase aquosa.

Resumo das diferenças entre estado e fase da matéria

Os estados da matéria são definidos com base na mobilidade das partículas que a compõem. Em vez disso, as fases da matéria são definidas em termos das propriedades físicas e químicas da matéria, podendo encontrar-se várias fases diferentes com a mesma composição e no mesmo estado de agregação mas que, no entanto, têm propriedades diferentes.

Por outro lado, os estados da matéria podem ser sólido, líquido, gasoso e plasma, além de outros estados mais exóticos que existem em condições extremas. Por outro lado, várias fases líquidas e gasosas e múltiplas fases sólidas podem coexistir no mesmo sistema. Isso indica que o conceito de estado da matéria é um conceito mais geral ou menos específico do que a fase da matéria.

Referências

Diferença entre Fase e Estado . (2015, 11 de outubro). dokumen.tips. https://dokumen.tips/documents/difference-between-phase-and-state.html

Ehlers, EG e Potter, S. (2019, 14 de novembro). fase – Sistemas binários . Enciclopédia Britânica. https://www.britannica.com/science/phase-state-of-matter/Binary-systems

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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