Diagramas de Aquecimento e Resfriamento de Mudança de Estado de Agregação da Matéria

Saber os valores do ponto de fusão e do ponto de ebulição de uma substância significa poder prever se, em determina temperatura, a substância estará sólida, líquida ou gasosa. Mas, você o que significa ponto de fusão e de ebulição? O ponto de fusão de uma substância é a temperatura em que ela sofre fusão (durante o aquecimento) ou solidificação (durante o resfriamento). O ponto de ebulição de uma substância é a temperatura em que ela sofre ebulição (durante o aquecimento) ou condensação (durante o resfriamento). Sendo assim, o que vai decidir por uma mudança de estado ou outra é o fato de o sistema estar sendo aquecido ou resfriado.

Diagrama de Aquecimento de uma Substância Pura

No gráfico abaixo, notamos dois trechos horizontais (dois patamares). O primeiro patamar do gráfico exprime o fato de que a fusão do sólido ocorre à temperatura constante, que é a temperatura de fusão ou ponto de fusão (P.F.) do sólido. Do mesmo modo, o segundo patamar indica que a ebulição da água ocorre à temperatura constante, que a temperatura de ebulição ou o ponto de ebulição. Notamos também,que abaixo do ponto de fusão a substância se apresenta no estado sólido, entre o ponto de fusão e ebulição se mostra no estado líquido e que acima do ponto de ebulição a substância se apresenta no estado gasoso.

Diagrama de Resfriamento de uma Substância Pura

Notamos que, acima do ponto de ebulição a substância se encontra no estado gasoso; quando a temperatura cai ao ponto de ebulição (no caso a condensação, pois estar resfriando), ocorre a mudança do gás/vapor para líquido à temperatura constante. A temperatura continua baixando e quando ela atingir o ponto de fusão (no casa a solidificação), se dar início a mudança da matéria do estado líquido para o estado sólido, também à temperatura constante.

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Diagrama de Aquecimento de um Mistura

Se tivermos uma mistura (ou substância impura), os patamares mostrados acima não serão encontrados. Assim, por exemplo, uma mistura de água e sal terá um intervalo (ou faixa) de fusão abaixo de 0 °C e um intervalo de ebulição acima de 100 °C, ao nível do mar, como podemos vê abaixo.

Para muitas substâncias, as temperaturas de fusão (ou solidificação) e ebulição (ou condensação) permanecem constantes durante toda a mudança de estado de agregação. Logo, o gráfico de aquecimento ou de resfriamento de uma substância apresenta dois patamares, um de fusão (ou solidificação) e outro na ebulição (ou condensação).

Para as misturas em geral, as temperaturas de fusão (ou solidificação) e ebulição (ou condensação) vão aumentando ou diminuindo, respectivamente, conforme a mudança de estado se processa.

Existem, porém algumas misturas bem específicas que possuem apenas um patamar na fusão (ou solidificação), que são as misturas eutéticas, ou um patamar na ebulição (ou condensação), que são as misturas azeotrópicas. Vejamos os exemplos a seguir:

Misturas Homogêneas Eutéticas

São misturas com composição definida que possuem ponto de fusão (ou de solidificação) constante, enquanto a temperatura de ebulição (ou de condensação) varia com o tempo.

O gráfico de mudança de estado de agregação em função do tempo de uma mistura homogênea eutética tem um único patamar, na fusão ou solidificação.

 Exemplo: Uma liga metálica feita com 40% de cádmio e 60% de bismuto forma uma mistura eutética com ponto de fusão igual a 140 °C, a 1atm. Observe que não é a mistura em qualquer proporção de cádmio e bismuto que forma mistura eutética, mas sim a mistura com exatamente 40% de cádmio e 60% de bismuto.

Ou ainda, como o casa da liga metálica que contém, exatamente, em massa, 62% de estanho e 38% de chumbo, Pb, que se funde à temperatura constante de 183 °C.

Misturas Homogêneas Azeotrópicas

São misturas com composição definida que possuem ponto de ebulição (ou de condensação) constante, enquanto a temperatura de fusão (ou de solidificação) varia com o tempo.

O gráfico de mudança de estado de agregação em função do tempo de uma mistura homogênea azeotrópica apresenta um único patamar, na ebulição ou na condensação.

Exemplo: A mistura com exatamente 96% de álcool etílico e 4% de água(% em volume) tem ponto de fusão variável e ponto de ebulição constante, igual a 78,2 °C.