Diagramas de Mudanças de Estados Físicos

Veremos neste texto como é construído um diagrama de mudança de estado físico para qualquer substância pura, como interpretar esse tipo de diagrama e como é representado o gráfico no caso de misturas.

Para tal vamos considerar o exemplo da água. Digamos que pegamos um copo com gelo em uma temperatura de – 10 ºC e iniciamos um processo de aquecimento, sob pressão de 1 atm. Você notará que à medida que a temperatura for aumentando, indo 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 e, portanto, essa temperatura é denominada de ponto de fusão da água. A temperatura não continuará aumentando como antes, mas permanecerá constante em 0ºC até que todo o gelo tenha derretido:

Gráfico da fusão

Depois que todo o sólido fundiu, passando para o estado líquido, 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 e, por isso, 100ºC é o ponto de 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:

Mudança de estado físico da água

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:

Curva de resfriamento

Um aspecto muito importante nesses gráficos é que são formados dois patamares, ou seja, dois pontos em que a temperatura permanece constante por um tempo. Isso ocorre sempre que a mudança de estado estiver ocorrendo com uma substância pura. A única diferença são os valores dos pontos de fusão e de ebulição. Por exemplo, ao contrário da água, o oxigênio não é líquido, mas sim gasoso à 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 abaixo:

Mudanças de estado físico do oxigênio

No entanto, se estivermos aquecendo ou resfriando uma mistura em vez de uma substância pura, então 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 abaixo:

Mudança de estado físico de misturas

Duas exceções são as misturas eutética e azeotrópicas. Veja o que acontece com elas:

Mistura eutética: é toda mistura que se comporta como se fosse uma substância pura durante a fusão, ou seja, nesse ponto a temperatura se mantém constante do início ao fim da mudança de estado de agregação.

Mistura azeotrópica: comporta-se como uma substância pura durante a ebulição, ou seja, nesse ponto a temperatura se mantém constante do início ao fim da mudança de estado de agregação.

Misturas eutética e azeotrópica

Fonte da página: http://www.brasilescola.com/quimica/graficos-mudanca-estado-fisico.htm