Os 5 Estados de Agregação da Matéria

Os estados de agregação da matéria estão ligados ao fato de que ela pode existir em diferentes estados, dependendo da densidade exibida pelas moléculas que a compõem. A ciência da física é responsável por estudar a natureza e as propriedades da matéria e energia no universo.

O conceito de matéria é definido como tudo o que compõe o universo (átomos, moléculas e íons), que forma todas as estruturas físicas existentes. A pesquisa científica tradicional considerou os estados de agregação de matéria completos como aqueles representados nos três conhecidos: sólido, líquido ou gasoso.

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No entanto, existem mais duas fases que foram determinadas mais recentemente, permitindo que elas sejam classificadas como tal e adicionadas aos três estados originais (o chamado plasma e condensado de Bose-Einstein).

Elas representam formas de matéria mais raras do que as tradicionais, mas que, nas condições corretas, demonstram propriedades intrínsecas e únicas o suficiente para serem classificadas como estados de agregação.

Estados de agregação de matéria

Sólido

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Metais são sólidos

Ao falar sobre a matéria no estado sólido, ela pode ser definida como aquela na qual as moléculas que a compõem são unidas de forma compacta, permitindo muito pouco espaço entre elas e fornecendo um caráter rígido à sua estrutura.

Assim, os materiais nesse estado de agregação não fluem livremente (como líquidos) ou se expandem volumetricamente (como gases) e, para fins de várias aplicações, são considerados substâncias incompressíveis.

Além disso, eles podem ter estruturas cristalinas, organizadas de maneira ordenada e regular ou desordenada e irregular, como estruturas amorfas.

Nesse sentido, os sólidos não são necessariamente homogêneos em sua estrutura, e aqueles que são quimicamente heterogêneos podem ser encontrados. Eles têm a capacidade de ir diretamente ao estado líquido em um processo de fusão, bem como de passar para o gás por sublimação.

Tipos de sólidos

Os materiais sólidos são divididos em uma série de classificações:

Metais: são os sólidos fortes e densos que também costumam ser excelentes condutores de eletricidade (por seus elétrons livres) e calor (por sua condutividade térmica). Eles compõem grande parte da tabela periódica dos elementos e podem ser unidos com outro metal ou não metal para formar ligas. Dependendo do metal em questão, eles podem ser encontrados naturalmente ou produzidos artificialmente.

Minerais

São os sólidos formados naturalmente através de processos geológicos que ocorrem a alta pressão.

Os minerais são catalogados dessa maneira por sua estrutura cristalina, com propriedades uniformes, e variam muito em tipo, de acordo com o material sobre o qual se fala e suas origens. Esse tipo de sólido é muito comum em todo o planeta Terra.

Cerâmica

São sólidos criados a partir de substâncias inorgânicas e não metálicas, geralmente pela aplicação de calor, e que possuem estruturas cristalinas ou semicristalinas.

A especialidade desse tipo de material é que ele pode dissipar altas temperaturas, impactos e resistência, tornando-o um excelente componente para tecnologias avançadas do campo aeronáutico, eletrônico e até militar.

Sólidos orgânicos

São os sólidos que são compostos principalmente pelos elementos carbono e hidrogênio e também podem ter moléculas de nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre ou halogênio em sua estrutura.

Essas substâncias variam bastante, observando materiais que incluem polímeros naturais e artificiais e parafina originária de hidrocarbonetos.

Materiais compósitos

São os materiais relativamente modernos que foram desenvolvidos ao unir dois ou mais sólidos, criando uma nova substância com características de cada um de seus componentes, tirando vantagem de suas propriedades para um material superior aos originais. Exemplos disso incluem concreto armado e madeira composta.

Semicondutores

Eles são nomeados por sua resistividade e condutividade elétrica, que os coloca entre condutores metálicos e indutores não metálicos. Eles são freqüentemente usados ​​no campo da eletrônica moderna e para acumular energia solar.

Nanomateriais

São sólidos de dimensões microscópicas, o que gera que apresentam propriedades diferentes de sua versão maior. Eles encontram aplicações em campos especializados de ciência e tecnologia, como no campo de armazenamento de energia.

Biomateriais

São materiais naturais e biológicos com características complexas e únicas, diferentes de todos os outros sólidos por sua origem, dada por milhões de anos de evolução. Eles consistem em diferentes elementos orgânicos e podem ser formados e reformados de acordo com as características intrínsecas que possuem.

Líquido

O líquido é chamado de matéria que está em um estado quase incompressível, que ocupa o volume do recipiente em que está localizado.

Ao contrário dos sólidos, os líquidos fluem livremente pela superfície onde estão, mas não se expandem volumetricamente como gases; por esse motivo, eles mantêm uma densidade praticamente constante. Eles também têm a capacidade de molhar ou umedecer as superfícies em que tocam devido à tensão superficial.

Os líquidos são governados por uma propriedade conhecida como viscosidade, que mede sua resistência à deformação por corte ou movimento.

Dependendo do seu comportamento em relação à viscosidade e deformação, os líquidos podem ser classificados em fluidos newtonianos e não newtonianos, embora detalhes sobre esse assunto não sejam incluídos neste artigo.

É importante notar que existem apenas dois elementos que estão nesse estado de agregação em condições normais: bromo e mercúrio e césio, gálio, francium e rubídio também podem facilmente atingir o estado líquido em condições adequadas.

Eles podem ser passados ​​para o estado sólido por um processo de solidificação, bem como transformados em gases por ebulição.

Tipos de líquidos

De acordo com sua estrutura, os líquidos são divididos em cinco tipos:

Solventes

Representando todos os líquidos comuns e incomuns com um único tipo de molécula em sua estrutura, os solventes são aquelas substâncias que servem para dissolver substâncias sólidas e outros líquidos no interior, para formar novos tipos de líquido.

Soluções

São os líquidos na forma de uma mistura homogênea, formada pela união de um soluto e um solvente, podendo o soluto ser um sólido ou outro líquido.

Emulsões

Eles são representados como os líquidos que foram formados pela mistura de dois líquidos tipicamente imiscíveis. Eles são observados como um líquido suspenso dentro de outro na forma de glóbulos e podem ser encontrados na forma A / O (água em óleo) ou O / A (óleo em água), dependendo da sua estrutura.

Suspensões

Suspensões são aqueles líquidos em que há partículas sólidas suspensas em um solvente. Eles podem ser formados na natureza, mas são mais comumente observados no campo farmacêutico.

Aerossóis

Eles são formados quando um gás é passado através de um líquido e o primeiro é disperso no segundo. Essas substâncias são de natureza líquida com moléculas gasosas e podem ser separadas com o aumento da temperatura.

Gás

É considerado um gás para esse estado de matéria compressível, no qual as moléculas são consideravelmente separadas e dispersas e onde se expandem para ocupar o volume do recipiente onde estão contidas.

Além disso, existem vários elementos que estão naturalmente em estado gasoso e podem se ligar a outras substâncias para formar misturas gasosas.

Os gases podem ser convertidos diretamente em líquidos pelo processo de condensação e em sólidos pelo processo incomum de deposição. Além disso, eles podem ser aquecidos a temperaturas muito altas ou passados ​​por um forte campo eletromagnético para ionizá-los, transformando-os em plasma.

Em vista de sua natureza complicada e instabilidade, dependendo das condições ambientais, as propriedades dos gases podem variar de acordo com a pressão e a temperatura em que são encontradas, de modo que, às vezes, os gases são trabalhados assumindo que são “ideais”.

Tipos de gases

Existem três tipos de gases de acordo com sua estrutura e origem, que são descritos abaixo:

Elementais naturais

Eles são definidos como todos aqueles elementos que estão em estado gasoso na natureza e em condições normais, sendo observados no planeta Terra e em outros planetas.

Nesse caso, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e gases nobres, além de cloro e flúor, podem ser citados como exemplo.

Compostos naturais

São os gases que são formados na natureza por processos biológicos e são constituídos por dois ou mais elementos. Eles geralmente são formados por hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, embora em casos muito raros também possam ser formados com gases nobres.

Artificial

São os gases criados pelo homem a partir de compostos naturais, feitos para atender às necessidades que ele possui. Certos gases artificiais, como clorofluorcarbonetos, agentes anestésicos e esterilizadores, podem ser mais tóxicos ou poluentes do que se pensava anteriormente, portanto existem regulamentações para limitar seu uso em massa.

Plasma

Esse estado de agregação da matéria foi descrito pela primeira vez na década de 1920 e é caracterizado por sua inexistência na superfície da Terra.

Aparece apenas quando um gás neutro é submetido a um campo eletromagnético bastante forte, formando uma classe de gás ionizado que é altamente condutor de eletricidade e que também é suficientemente diferente de outros estados de agregação existentes para merecer sua própria classificação como estado. .

A matéria nesse estado pode ser desionizada para ser novamente um gás, mas é um processo complexo que requer condições extremas.

Supõe-se que o plasma represente o estado mais abundante da matéria no universo; Esses argumentos são baseados na existência da chamada “matéria escura”, proposta pelos físicos quânticos para explicar os fenômenos gravitacionais no espaço.

Tipos de plasma

Existem três tipos de plasma, que são classificados apenas por sua origem; Isso acontece mesmo dentro da mesma classificação, uma vez que os plasmas são muito diferentes entre si e saber que não basta conhecer todos.

Artificial

É o plasma produzido pelo homem, assim como os encontrados nas telas, lâmpadas fluorescentes e sinais de néon e nas hélices de foguetes.

Terrestre

É o plasma que é formado de uma forma ou de outra pela Terra, deixando claro que ocorre principalmente na atmosfera ou em outros ambientes semelhantes e que não ocorre na superfície. Inclui raios, vento polar, ionosfera e magnetosfera.

Espaço

É esse plasma que é observado no espaço, formando estruturas de diferentes tamanhos, variando de alguns metros a enormes extensões de anos-luz.

Esse plasma é observado nas estrelas (incluindo o nosso Sol), no vento solar, no meio interestelar e no meio intergaláctico, além das nebulosas interestelares.

Condensado de Bose-Einstein

O condensado de Bose-Einstein é um conceito relativamente recente. Sua origem é em 1924, quando os físicos Albert Einstein e Satyendra Nath Bose previram sua existência em geral.

Esse estado da matéria é descrito como um gás diluído de bósons – partículas elementares ou compostas associadas a serem portadoras de energia -, que foram resfriadas a temperaturas muito próximas ao zero absoluto (-273,15 K).

Sob essas condições, os bósons componentes do condensado passam para seu estado quântico mínimo, fazendo com que exibam propriedades de fenômenos microscópicos únicos e particulares que os separam dos gases normais.

As moléculas de um condensado BE mostram características de supercondutividade; isto é, há uma ausência de resistência elétrica. Eles também podem mostrar características de superfluidez, o que faz com que a substância tenha uma viscosidade zero, para que possa fluir sem qualquer perda de energia cinética por atrito.

Devido à instabilidade e à curta existência de matéria nesse estado, os possíveis usos para esses tipos de compostos ainda estão sendo estudados.

É por isso que, além de ser utilizado em estudos que tentaram diminuir a velocidade da luz, muitas aplicações para esse tipo de substância não foram alcançadas. No entanto, existem indicações que podem ajudar a humanidade em um grande número de funções futuras.

Referências

  1. BBC (sf). Estados da Matéria. Obtido de bbc.com
  2. Aprendizagem, L. (sf). Classificação da Matéria. Obtido em cursos.lumenlearning.com
  3. LiveScience (sf). Estados da Matéria. Obtido de livescience.com
  4. Universidade, P. (sf). Estados da Matéria. Obtido de chem.purdue.edu
  5. Wikipedia (sf). Estado da Matéria. Obtido em en.wikipedia.org

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