A partir de qual temperatura a substância se encontra no estado gasoso

Fala Gás Nobre, hoje vamos falar sobre a temperatura de fusão e ebulição, que são as temperaturas em que uma substância passa do estado físico sólido para o líquido e do líquido para o gasoso, respectivamente.

Entende-se por temperatura de fusão a temperatura na qual uma substância pura passa do estado sólido para o líquido, ou seja, se funde, sendo específica de cada substância a temperatura de fusão é também chamada de ponto de fusão e representada pela sigla PF.

O ponto de fusão é uma característica da substância e pode ser utilizada para sua identificação em uma amostra desconhecida, por exemplo.

Já a temperatura de ebulição é a temperatura em que uma substância passa do estado físico líquido para o gasoso, ou seja, se vaporiza, assim como a temperatura de fusão, a temperatura de ebulição também é uma característica específica de cada substância.

A temperatura de ebulição é também chamada de ponto de ebulição e representada pela sigla PE, e por ser uma característica específica, também é utilizada na identificação de compostos.

Tanto o ponto de fusão quanto o de ebulição são as temperaturas em que ocorrem a mudança de estado físico em uma dada pressão, por exemplo, os pontos de fusão e ebulição da água são, respectivamente, 0º e 100ºC, quando a pressão é de 1atm (nível do mar).

As temperaturas de fusão (PF) e ebulição (PE) variam de acordo com a pressão. O gás de cozinha a 1atm e na temperatura ambiente se encontra no estado gasoso, mas sob pressão dentro do botijão encontra-se no estado líquido, por exemplo.

Leia mais em: Mudanças de Estado Físico da Matéria

Temperatura ou Ponto de Fusão (PF)

A mudança de estado sólido para o líquido, processo chamado de fusão, acontece quando as moléculas recebem energia na forma de calor.

Esta energia é convertida nas moléculas na forma de energia cinética, ou seja, agitação, consequentemente, quanto maior a agitação das moléculas, maior sua temperatura.

Quando determinada temperatura é atingida, a temperatura de fusão, a agitação das moléculas é tal que se têm uma diminuição significativa das interações internas entre as moléculas, acarretando assim na mudança de estado físico.

Durante a fusão da substância a temperatura permanece constante, pois, toda a energia está sendo usada unicamente para a mudança de estado físico.

Leia mais em:
Por que o sal faz o gelo derreter?
Por que a água quente congela mais rápido que a água fria?

O calor necessário para mudar 1g da substância do estado sólido para o líquido é chamado de calor latente de fusão, sendo representado por Lf. Trata-se de uma propriedade característica de cada substância.

Temperatura ou Ponto de Ebulição (PE)

A ebulição é caracterizada pela rápida passagem do estado líquido para o gasoso (o processo lento é chamado de evaporação).

Da mesma forma que existe uma temperatura específica em que ocorre a mudança do estado sólido para o líquido, existe para a mudança do estado líquido para o gasoso.

Análogo ao processo de fusão, a ebulição ocorre quando uma substância recebe calor, este calor é convertido em energia cinética nas moléculas. E consequentemente ocorre a mudança de estado físico devido a diminuição da atração entre as moléculas e aumento de energia.

Durante todo o processo de ebulição, ou seja, de mudança de fases, a temperatura permanecerá constante. Toda a energia fornecida está sendo usada para a mudança de estado físico.

Já o calor necessário para mudar 1g de uma substância do estado líquido para o gasoso é chamado de calor latente de vaporização e é representado por Lv, também sendo específico para cada substância. 

Alguns fatores influenciam o ponto de fusão (PF) e o ponto de ebulição (PE), como:

Pressão

Como citado anteriormente, o ponto de fusão e ebulição de uma substância são específicos para um determinado valor de pressão. Ou seja, variações no valor da pressão acarretam em variação da temperatura de fusão e ebulição de uma substância.

Posição na Tabela Periódica

Observa-se que os valores de temperatura de fusão e ebulição de substâncias simples, ou seja, formadas por um único elemento, possuem correlação com sua posição na tabela periódica, ou seja, se trata de uma propriedade periódica, como densidade ou raio atômico por exemplo.

Leia mais em: O que é a tabela periódica e como utilizá-la?

Entre os elementos químicos que apresentam as maiores temperaturas de fusão e ebulição encontram-se o tungstênio (W) e o carbono C. Devido a esta característica, o carbono é utilizado como eletrodo e o tungstênio como filamento de lâmpadas incandescentes.

Essa característica se reflete no Carbeto de Tungstênio (WC), material formado a partir destes 2 elementos e que possui aplicação industrial em máquinas e ferramentas devido a sua alta resistência térmica.

Leia mais em: Alotropia: O que você precisa saber?

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As passagens entre os três estados físicos (sólido, líquido e gasoso) têm o nome de mudanças de estado físico.

Observe o esquema a seguir e logo após leia as explicações sobre cada uma dessas mudanças.

Você já viu como num dia quente, um pedaço de gelo logo derrete depois de tirado do congelador?

Nesse caso, a água em estado sólido passa rapidamente para o estado líquido. Essa mudança de estado é conhecida como fusão.

Fusão

Passagem, provocada por um aquecimento, do estado sólido para o estado líquido.

O aquecimento provoca a elevação da temperatura da substância até ao seu ponto de fusão. A temperatura não aumenta enquanto está acontecendo a fusão, isto é, somente depois que toda a substância passar para o estado líquido é que a temperatura volta a aumentar.

O ponto de fusão de uma substância é a temperatura a que essa substância passa do estado sólido para o estado líquido.

No caso da água o ponto de fusão é de 0ºC. Assim, o bloco de gelo permanecerá a 0ºC até todo ele derreter para só depois sua temperatura começar a se elevar para 1ºC, 2ºC etc.

Mas o contrário também acontece. Se quisermos passar água do estado líquido para o sólido, é só colocarmos a água no congelador. Essa mudança de estado é chamada solidificação.

Solidificação

Passagem do estado líquido para o estado sólido, através de arrefecimento (resfriamento).
Quando a substância líquida inicia a solidificação, a temperatura fica inalterada até que a totalidade esteja no estado sólido, e só depois a temperatura continua a baixar.

No caso da água o ponto de solidificação é de 0ºC. Assim, a água permanecerá a 0ºC até que toda ela congele para só depois sua temperatura começar a diminuir para -1ºC, - 2ºC etc.

Você já percebeu que, quando uma pessoa está cozinhando, ela tem que tomar cuidado para que a água não suma da panela e a comida queime e grude no fundo? Mas para onde vai a água?

A água passa para o estado gasoso: transforma-se em vapor, que não pode ser visto. A passagem do estado líquido para o estado gasoso é chamada vaporização.

Vaporização

Passagem do estado líquido para o estado gasoso, por aquecimento. Se for realizada lentamente chama-se evaporação, se for realizada com aquecimento rápido chama-se ebulição.

Durante a ebulição a temperatura da substância que está a passar do estado líquido para o estado gasoso permanece inalterada, só voltando a aumentar quando toda a substância estiver no estado gasoso.

O ponto de ebulição de uma substância é a temperatura a que essa substância passa do estado líquido para o estado gasoso.

No caso da água o ponto de ebulição é de 100ºC. Assim toda a água permanecerá a 100ºC até toda ela tenha evaporado para somente depois sua temperatura começar a aumentar para 101ºC, 102ºC etc.

A água pode passar do estado de vapor para o estado líquido. É fácil observar essa passagem. Quantas vezes você já não colocou água gelada dentro de um copo de vidro fora da geladeira? Depois de um tempo, a superfície do lado de fora fica molhada, não é mesmo?

As pequenas gotas de água se formam porque o vapor de água que existe no ar entra em contato com a superfície fria do copo e se condensa, isto é, passa para o estado líquido. Essa mudança de estado é chamada condensação, ou liquefação.

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Condensação

Passagem do estado gasoso para o estado líquido, devido ao um arrefecimento (resfriamento).
Quando a substância gasosa inicia a condensação, a temperatura fica inalterada até que a totalidade esteja no estado líquido, e só depois a temperatura continua a baixar.

Um exemplo de condensação é o orvalho e a geada!

Às vezes, quando está frio, logo de manhã vemos que muitas folhas, flores, carros, vidraças e outros objetos que estão no ar livre ficam cobertos de gotas de água, sem que tenha chovido: é o orvalho.

O orvalho se forma quando o vapor de água presente no ar se condensa ao entrar em contato com superfícies que estão mais frias que o ar. Se a temperatura estiver muito baixa, a água pode congelar sobre as superfícies frias, formando uma camada de gelo: é a geada, que pode causar prejuízos às plantações, já que o frio pode destruir folhas e frutos.

Você já observou que certos produtos para perfumar o ambiente instalados no banheiro, por exemplo, vão diminuindo de tamanho com o tempo? Isso acontece porque eles passam diretamente do estado sólido para o estado gasoso. Essa passagem do estado sólido para o gasoso e vice-versa é chamada sublimação.

Sublimação

Passagem direta de uma substância do estado sólido para o estado gasoso, por aquecimento, ou do estado gasoso para o estado sólido, por arrefecimento. Ex. Gelo seco, naftalina.

Naftalina