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11.10: Transições de Fase: Fusão e Solidificação
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Chemistry

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Phase Transitions: Melting and Freezing
 
TRANSCRIÇÃO

11.10: Transições de Fase: Fusão e Solidificação

Aquecer um sólido cristalino aumenta a energia média dos seus átomos, moléculas, ou iões, e o sólido fica mais quente. Em algum momento, a energia adicionada torna-se grande o suficiente para superar parcialmente as forças que seguram as moléculas ou iões do sólido nas suas posições fixas, e o sólido começa o processo de transição para o estado líquido ou fusão. Neste ponto, a temperatura do sólido pára de subir, apesar da entrada contínua de calor, e permanece constante até que todo o sólido seja derretido. Somente depois de todo o sólido ter derretido a temperatura do líquido aumentará.

Se o aquecimento for interrompido durante a fusão e a mistura sólido-líquido for colocada em um recipiente perfeitamente isolado para que não possa entrar nem sair calor, as fases sólida e líquida permanecerão em equilíbrio. Esta é quase a situação de uma mistura de gelo e água em uma garrafa térmica muito boa; quase nenhum calor entra ou sai, e a mistura de gelo sólido e água líquida permanece por horas. Em uma mistura de sólido e líquido em equilíbrio, os processos recíprocos de fusão e solidificação ocorrem a taxas iguais e, por conseguinte, as quantidades de sólido e líquido permanecem constantes. A temperatura à qual as fases sólida e líquida de uma determinada substância estão em equilíbrio é chamada de ponto de fusão do sólido ou ponto de solidificação do líquido.

A utilização de um termo ou de outro é normalmente determinada pela direção da transição de fase, sendo considerada, por exemplo, sólida para líquida (fusão) ou líquida para sólida (solidificação). A entalpia da fusão e o ponto de fusão de um sólido cristalino dependem da força das forças de atração entre as unidades presentes no cristal. As moléculas com forças de atração fracas formam cristais com pontos de fusão baixos. Os cristais constituídos por partículas com forças de atração mais fortes derretem a temperaturas mais elevadas.

A quantidade de calor necessária para mudar um mole de uma substância do estado sólido para o estado líquido é a entalpia de fusão, ΔHfus da substância. A entalpia de fusão do gelo é de 6,0 kJ/mol a 0 °C. A fusão (derretimento) é endotérmica.

Eq1

O processo recíproco, solidificação, é um processo exotérmico cuja alteração da entalpia é −6,0 kJ/mol a 0 °C:

Eq1

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 10.3: Phase Transitions.

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