Resumo de Química - Ponto de fusão

O ponto de fusão designa a temperatura que uma substância muda de estado em uma determinada pressão.  Nesse ponto, a substância passa do estado sólido para o estado líquido.

O gelo (estado sólido), por exemplo, começa a se transformar em água na forma líquida quando sua temperatura chega a 0 ºC. Por isso, o ponto de fusão da água é considerado 0 ºC (sob pressão de 1 atm= atmosférica).

Para transformar de líquido para vapor (ebulição), a água deve alcançar uma temperatura de 100 ºC. Logo, o ponto de ebulição da água é 100 ºC (sob pressão de 1 atmosfera).

Ponto de Fusão

Quando uma substância no estado sólido (como o gelo) recebe calor, suas moléculas começam a se agitar em um grau maior, e isso, consequentemente, provoca aumento de temperatura.

Ao atingir uma determinada temperatura – o chamado ponto de fusão -, a agitação entre as moléculas é tamanha que acaba por romper as ligações internas entre os átomos e as próprias moléculas.

Nessa sequência, a substância começa a mudar o seu estado, chegando até o estado líquido se continuar a receber calor.

Importante! Durante a fusão, a temperatura do material se mantém constante, pois o calor recebido é usado unicamente para a mudança de estado.

Cada substância pura apresenta um ponto de fusão específico. Veja alguns exemplos:

Substância    Ponto de Fusão
Oxigênio -218,8
Azoto -210
Água 0
Ouro 1064
Ferro 1538

Fatores que afetam o ponto de fusão

Existem fatores distintos que podem afetar o ponto de fusão. Algumas das principais causas são:

Forças intermoleculares: quando a atração entre as moléculas é menor, pode-se dizer que as forças intermoleculares são fracas.

Tamanho das moléculas: o tamanho também é um fator que influencia o ponto de fusão de uma substância. Embora todos os outros fatores continuem inalterados, a substância com moléculas menores derrete em temperaturas mais baixas do que as substâncias com moléculas maiores.

Demais fatores: existem outros fatores que podem acometer o derretimento de uma substância, como: pressão atmosférica, condições climáticas (umidade) a e a presença de outras substâncias.

Interferência da pressão no ponto de fusão

Como foi explicado acima, cada substância possui a sua temperatura de fusão e a sua temperatura de ebulição. Essas temperaturas, no entanto, são influenciadas pela pressão.

A maioria das substâncias, quando recebe calor durante o processo de fusão, tem seu volume expandido. Isso acontece porque ao receber calor, o grau de agitação térmica das partículas da substância se eleva, expandindo seu o volume.

De modo geral, as substâncias aumentam de volume quando sofrem fusão. Logo, quanto maior a pressão, maior será a temperatura para que a substância mude de fase.

A exceção acontece com a água no estado sólido. Por ser uma substância que possui um comportamento diferente da maior parte das outras, ao passar do estado sólido para o líquido ela ocupa maior volume.

O aumento da pressão sobre a água faz com que o seu ponto de fusão sofra uma diminuição. A tendência, nesse caso, é que ela passe para o estado líquido.

Calor latente

Também chamado de calor de transformação, o calor latente de fusão (Lf) é uma grandeza física que determina a quantidade de calor recebido ou cedido por uma substância durante o processo de mudança de estado.

O calor latente apresenta valores negativos ou positivos. Se receber calor, o valor será positivo (processo endotérmico). Isso acontece na fusão e na vaporização.

Exemplo do cubo de gelo: quando ele começa a mudar do estado sólido para o líquido, a temperatura da água se mantém constante nos dois estados.

O valor do calor latente varia de acordo com a composição da matéria.

As escalas termométricas mais usadas são:

Celsius: o ponto de fusão do gelo é de 0°C e a temperatura de fusão da água é de 100°C. Facilitada pela divisão centesimal (100 partes), essa escala teve grande aceitação. A escala Celsius é a mais usada no mundo todo, menos em países de língua inglesa. Lá eles utilizam a escala Fahrenheit.

Fahrenheit: o ponto de fusão do gelo nessa escala é de 32°F.  A temperatura de ebulição da água é de 212°F. 

Curiosidade sobre ponto de fusão

Pesquisadores identificaram um material que baterá o recorde de ponto de fusão mais elevado dentre todas as substâncias conhecidas: o tungstênio, que se liquefaz a 3.414º C.

O atual detentor do recorde é uma cerâmica refratária feita com os elementos tântalo, háfnio e carbono (Ta4HfC5), que se funde a 3.942º C.

O novo material também é feito de nitrogênio e carbono (HfN0,38C0,51), e deverá ter um ponto de fusão de 4.127º C (4.400 kelvins) - isto é cerca de dois terços da temperatura na superfície do Sol.

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