A diferen�a entre esses estados est� na forma de organiza��o das mol�culas, que depende da for�a de coes�o entre os �tomos e/ou entre mol�culas e a movimenta��o dessas part�culas. Veja a figura:
Vejamos cada estado separadamente.
S�LIDOS
Um corpo s�lido apresenta forma e volume bem definidos e possui uma propriedade denominada rigidez que � vari�vel conforme o s�lido.
Os �tomos de uma subst�ncia no estado s�lido est�o muito pr�ximos uns dos outros, ligados por for�as de intera��o muito intensas o que os mant�m em posi��es determinadas, definindo assim sua forma e rigidez.
A maioria dos s�lidos apresenta uma estrutura bem definida chamada de estrutura cristalina, como, por exemplo, o sal de cozinha (NaCl) que tem os �tomos de Cloro (azul) nos v�rtices de um cubo, conforme mostra a figura.
Como a temperatura est� relacionada com a agita��o molecular, quanto maior a temperatura, maior a agita��o e os �tomos e mol�culas de um s�lido passam a oscilar em torno da posi��o em que se encontram, tamb�m chamada de ponto de equil�brio.
L�QUIDOS
Uma subst�ncia no estado l�quido tem volume definido, mas n�o tem forma pr�pria, tomando a forma do recipiente em que est� contido.
Os l�quidos n�o t�m a rigidez caracter�stica dos s�lidos, por isso, a resist�ncia de suas superf�cies ou tens�o superficial � pequena e os l�quidos apresentam o que chamamos viscosidade. Os �leos, por exemplo, escoam com pouca facilidade, possuindo alta viscosidade. O fato dos l�quidos se esparramarrem sobre as superf�cies � devido a procura por um menor potencial gravitacional.
As mol�culas nos l�quidos apresentam-se mais afastadas do que nos s�lidos, pois sendo a for�a de intera��o mais fraca o que permite que elas se desloquem com certa facilidade. Assim, for�as externas, por exemplo, a for�a gravitacional, podem fazer com que as mol�culas troquem de posi��o, fazendo com que o l�quido flua ou se adapte a forma do recipiente que o cont�m.
GASES
As subst�ncias no estado gasoso n�o possuem nem forma nem volume definidos, adquirindo a forma do recipiente que as cont�m e ocupam todo o volume que estiver a disposi��o. Al�m disso, um g�s pode ser comprimido reduzindo seu volume.
Nos gases os �tomos e mol�culas possuem grandes dist�ncias entre si, quando comparadas com os l�quidos e s�lidos, portando, a intera��o molecular � muito fraca ou desprez�vel e por isso variam na forma e no volume facilmente.
No preparo de alimentos, como um churrasquinho, por exemplo, ou se o recipiente que contiver algum g�s por algum motivo se romper, dependendo do g�s, poderemos sentir o seu odor. Esses s�o exemplos da chamada difus�o do g�s. Veja AQUI.
As subst�ncias, como a �gua por exemplo, podem passar por esses tr�s estados. Mas, como isso acontece?
Quando uma subst�ncia modifica seu estado f�sico dizemos que ocorreu uma MUDAN�A DE ESTADO.
A �gua em seu estado s�lido, ou seja, o gelo para passar para o estado l�quido, necessita receber energia o que far� com que a agita��o molecular aumente at� que sua estrutura r�gida se rompa e esta muda para o estado gasoso se for fornecido mais energia � �gua l�quida e teremos, ent�o, o vapor d'�gua.
Portanto, a mudan�a de estado est� quase sempre relacionada � transfer�ncia de energia.
Se a troca de energia entre subst�ncias ocorrer na forma de calor, a quantidade de calor necess�ria para que ocorra a mudan�a de estado � chamada de calor latente ou de transforma��o.
Cada subst�ncia possui um valor para o calor latente e, em uma mesma subst�ncia, esse valor � diferente, dependendo da transi��o em que ocorre. Na tabela podemos verificar os valores do calor latente de fus�o (Lf) e de vaporiza��o (Lv) para algumas subst�ncias.
| subst�ncia | Tf (oC) | Lf (cal/g) | Tv (oC) | Lv (cal/g) |
| �gua | 0 | 79,71 | 100 | 539,60 |
| cobre | 1038,0 | 51,0 | 2582,0 | 1290,0 |
| etanol | -114,40 | 24,90 | 78,30 | 204,0 |
| ferro | 1535,0 | 64,40 | 2800 | 1515,0 |
| freon | - | - | -29,0 | 38,0 |
| merc�rio | -39,0 | 2,82 | 356,5 | 68 |
| ouro | 1063,0 | 15,8 | 2660,0 | 377,0 |
| zinco | ||||
| 419,0 | 28,13 | 906,0 | - | |
�, muitas vezes, pela quantidade de calor necess�ria para que uma subst�ncia mude de estado, que � feita a escolha materiais como, por exemplo, de um motor de um carro, que sofre varia��o de temperatura.
Se a cada fornecimento de energia a subst�ncia passa de um estado de menor agita��o molecular para um de maior agita��o, o que ocorre se um g�s receber energia?
Um g�s ao receber uma quantidade suficiente de energia, ter� suas mol�culas rompidas e os el�trons ficar�o livres para se movimentarem e alguns ser�o separados do �tomo, ficando o g�s ionizado, pois ficar� com mais cargas positivas do que negativas. Assim forma-se o plasma, que pode ser definido como um g�s eletrizado com �ons e el�trons livres.
O Sol � uma estrela composta basicamente por plasma no seu interior. Os rel�mpagos tamb�m s�o plasmas cuja descarga el�trica ioniza o ar, isto �, despoja de el�trons bilh�es de �tomos de Oxig�nio, Nitrog�nio e outros encontrados em seu trajeto. Essa trilha de �ons corresponde a um fio onde se processa a descarga principal, ou seja, o rel�mpago.
Tamb�m h� plasma nos luminosos de l�mpadas de n�on, utilizados em propagandas ou indica��o de bares e danceterias, onde o g�s ne�nio � bombardeado por el�trons (provindos de �tomos ativados pela corrente el�trica) e emitem luz vermelha. A cor da luz do luminoso depende do g�s utilizado.
Quando as subst�ncias mudam de estado, absorvem ou liberam energia. No caso da �gua gasosa, por exemplo, ela libera energia para tornar-se l�quida, e a �gua l�quida tamb�m deve liberar energia para se solidificar.
O que se modifica na subst�ncia, em uma mudan�a de estado?
Em um novo estado f�sico a subst�ncia modificou a disposi��o das suas mol�culas constituintes. Por exemplo, ao aumentar a temperatura de uma subst�ncia s�lida suas mol�culas aumentam sua energia cin�tica e passam a vibrar em torno de uma nova posi��o de equil�brio, ficando mais afastadas uma das outras (dilata��o), por�m, se a subst�ncia continuar sendo aquecida a energia cin�tica aumentar� at� que, a uma certa temperatura, na qual a energia cin�tica das mol�culas ser� t�o grande que ocorre o rompimento da rede cristalina, isto �, ocorrer� mudan�a de estado. Durante esse processo a temperatura permanece constante.
Ali�s, durante todo e qualquer processo de mudan�a de estado a temperatura n�o se modifica.
Para cada subst�ncia as mudan�as de estado ocorrem para valores determinados de press�o e temperatura. Por exemplo, a �gua entra em ebuli��o, passando do estado l�quido para o vapor, a 100oC � press�o atmosf�rica.
As mudan�as de estado recebem denomina��es espec�ficas que s�o mostradas na figura:
A fus�o, que � passagem do estado s�lido para o estado l�quido, e a solidifica��o, que � a passagem do estado l�quido para o estado s�lido, s�o processos que ocorrem a uma temperatura contante. A temperatura na qual ocorre a fus�o � denominada ponto de fus�o e a temperatura na qual ocorre a solidifica��o � denominada ponto de solidifica��o. As temperaturas de fus�o e solidifica��o dependem da press�o, por exemplo, o gelo de �gua derrete a 0oC se a press�o for 1 atm.
A condensa��o tamb�m � conhecida por liquefa��o e ocorre, por exemplo, quando deixamos um copo de �gua gelada sobre uma mesa e em pouco tempo vemos, na superf�cie externa do copo, gotas de �gua. Como o copo � imperme�vel essas gotas s�o resultado da condensa��o do vapor contido no ar.
A vaporiza��o pode ocorrer de duas maneiras:
evapora��o: � a passagem do estado l�quido para o estado gasoso apenas na superf�cie de separa��o do l�quido com o meio; ela pode acontecer a qualquer temperatura. Por exemplo, quando colocamos a roupa para secar no varal, a �gua vai evaporando numa velocidade que depende da temperatura, isto �, quanto maior for a temperatura, maior ser� a energia cin�tica m�dia das mol�culas do l�quido o que propicia um maior n�mero de mol�culas com energia suficiente para romper a intera��o entre elas e assim podem escapar, tornando-se vapor.
Outro exemplo, � quando sa�mos de uma piscina ou mar, quando geralmente sentimos frio, como conseq��ncia da evapora��o da �gua de nossa pele. Ou ainda um pequeno lago no deserto.
ebuli��o: � a mudan�a do estado l�quido para o estado gasoso, que ocorre rapidamente e de maneira tumultuosa, a temperaturas determinadas, para uma certa press�o e de acordo com a subst�ncia. Por exemplo, a �gua ferve ou entra em ebuli��o a uma temperatura de 100oC a press�o de 1 atm.
Nota-se que a sublima��o ou a mudan�a do s�lido para o vapor, ou de vapor para s�lido, ocorre sem passar pelo estado l�quido. Podemos citar, por exemplo, as bolinhas de naftalinas que s�o utilizadas em roupeiros com o objetivo de espantar tra�as. A naftalina que est� no estado s�lido passa diretamente para o estado gasoso.