Praticamente todo mundo já viu a mesma substância nos estados sólido, líquido e gasoso por volta dos cinco anos de idade, no máximo: Essa substância é a água. Abaixo de uma certa temperatura (0 ° C ou 32 ° F), a água existe em um estado "congelado" como um sólido. Entre 0 ° C e 100 ° C (32 ° F a 212 ° F), a água existe como um líquido e, após seu ponto de ebulição de 100 ° C / 212 ° F, a água existe como vapor d'água, um gás.
Outras substâncias que você pode pensar que existem apenas em um estado físico ou outro, como um pedaço de metal, também têm pontos de fusão e ebulição característicos, que podem ser bastante extremos em relação às temperaturas diárias em Terra.
O Derretendo e pontos de ebulição de elementos, como muitas de suas características físicas, dependem em grande parte de sua posição na tabela periódica de elementos e, portanto, de seu número atômico. Mas esta é uma relação frouxa, e outras informações que você pode reunir na tabela periódica de elementos ajudam a determinar o ponto de fusão de um determinado elemento.
Mudanças de estado no mundo da ciência física
Quando um sólido passa de uma temperatura muito fria para uma mais quente, suas moléculas gradualmente assumem mais energia cinética. Quando as moléculas no sólido atingem uma energia cinética média suficiente, a substância se torna um líquido, em que a substância é livre para mudar de forma de acordo com seu recipiente, bem como gravidade. O líquido derreteu. (Ir na direção oposta, de líquido para sólido, é chamado de congelamento.)
No estado líquido, as moléculas podem "deslizar" umas sobre as outras e não são fixadas no lugar, mas não têm energia cinética para escapar para o ambiente. No entanto, uma vez que a temperatura se torna suficientemente alta, as moléculas podem escapar e se distanciar, e a substância agora é um gás. Apenas as colisões com as paredes do recipiente, se houver, e entre si, limitam o movimento das moléculas de gás.
O que influencia o ponto de fusão de um elemento ou molécula?
A maioria dos sólidos assume uma forma no nível molecular chamada de sólido cristalino, feito de um arranjo repetido de moléculas fixadas no lugar para criar uma estrutura cristalina. Os núcleos centrais dos átomos envolvidos permanecem separados por uma distância fixa em um padrão geométrico, como um cubo. Quando energia suficiente é adicionada a um sólido uniforme, isso supera a energia "travando" os átomos no lugar e eles ficam livres para se movimentar.
Uma variedade de fatores contribui para os pontos de fusão de elementos individuais, de modo que sua posição na tabela periódica é apenas um guia aproximado, e outras questões também devem ser consideradas. Em última análise, você deve consultar uma tabela como a dos Recursos.
Raio Atômico e Ponto de Fusão
Você pode perguntar se átomos maiores têm pontos de fusão inerentemente mais altos, sendo talvez mais difíceis de quebrar por causa de mais matéria neles. Na verdade, essa tendência não é observada, pois outros aspectos dos elementos individuais prevalecem.
Os raios atômicos dos átomos tendem a aumentar de uma linha para a próxima, mas diminuem ao longo do comprimento da linha. Os pontos de fusão, por sua vez, aumentam nas linhas até um ponto, depois caem acentuadamente em certos pontos. O carbono (número atômico 6) e o silício (14) podem formar quatro ligações com relativa facilidade, mas os átomos um pouco acima na mesa não podem, e eles têm pontos de fusão muito mais baixos como resultado.
Existe uma tendência da tabela periódica de ponto de ebulição?
Há uma relação aproximada entre o número atômico e o ponto de ebulição dos elementos também, com o "salta" para pontos de ebulição mais baixos dentro das linhas, seguido por um aumento acontecendo aproximadamente no mesmo locais. Notavelmente, no entanto, os pontos de ebulição dos gases nobres na coluna mais à direita (período 18) são pouco mais altos do que seus pontos de fusão. O néon, por exemplo, existe na forma líquida apenas entre 25 ° C e 27 ° C!