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Gráficos de mudanças de estado físico

Química

O gráfico de mudanças de estado físico das substâncias apresenta dois patamares, e o gráfico das misturas não apresenta nenhum.
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Veremos neste texto como é construído um gráfico de mudança de estado físico para qualquer substância pura, como interpretar esse tipo de diagrama e como o gráfico das misturas é representado.

Para tal, vamos considerar o exemplo da água. Imagine que pegamos um copo com gelo em uma temperatura de – 10 ºC e iniciamos um processo de aquecimento, sob pressão de 1 atm. À medida que a temperatura for aumentando, passando 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. A temperatura não continuará aumentando como antes, mas permanecerá constante em 0ºC até que todo o gelo tenha derretido:

Gráfico da fusão do gelo

Depois da fusão de todo o sólido, 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.

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:

Gráfico de mudança de estado físico da água completo

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:

Gráfico da curva de resfriamento da água

Um aspecto muito importante nesses gráficos é que eles são formados dois patamares, ou seja, há dois pontos em que a temperatura permanece constante por um tempo. Isso ocorre sempre na mudança de estado de uma substância pura. A única diferença são os valores dos pontos de fusão e de ebulição.

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O oxigênio, por exemplo, ao contrário da água, não é líquido, mas gasoso em 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:

Gráfico de mudanças de estados físicos do oxigênio

Gráficos de misturas comuns

Se estivermos aquecendo ou resfriando uma mistura, 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 a seguir:

Gráfico de mudança de estado físico de misturas

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

a) Mistura eutética

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

b) Mistura azeotrópica

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


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Representação da curva de aquecimento da água
Representação da curva de aquecimento da água

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Gráficos de mudanças de estado físico"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/graficos-mudanca-estado-fisico.htm. Acesso em 22 de novembro de 2019.

Assista às nossas videoaulas
Lista de Exercícios
Questão 1

O gráfico abaixo representa a variação de temperatura observada no aquecimento de uma determinada substância:

Diagrama de mudança de estado de agregação de determinada substância

Relacione as colunas com informações a respeito do gráfico em questão:

Coluna 1:

  1. Faixa de temperatura em que a substância permanece sólida;
  2. Faixa de temperatura em que a substância permanece totalmente líquida;
  3. Temperatura de ebulição;
  4. Temperatura de fusão;
  5. Tempo que a fusão demora;
  6. Tempo em que a substância permanece líquida.

Coluna 2:

( ) 10 minutos.

( ) 20 ºC.

( ) Entre 10 a 20 ºC.

( ) 20 minutos.

( ) Entre 20 a 40 ºC.

( ) 40ºC.

Questão 2

O gráfico a seguir representa a curva de resfriamento da água pura à pressão constante de 1 atm.

Gráfico de mudança de estado de agregação com curva de resfriamento

Julgue se são verdadeiras ou falsas as afirmações a seguir:

  1. O fenômeno que ocorre na região B da curva é a solidificação e há duas fases em equilíbrio.
  2. Na região C da curva, há somente a fase sólida.
  3. Nas regiões B e D da curva, a temperatura permanece constante.
  4. Na região D da curva, coexistem as fases sólida e líquida.

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