Mudanças físicas: tipos e suas características, exemplos - Ciência - 2023

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o Mudanças físicas São aqueles em que se observa uma mudança na matéria, sem a necessidade de modificar sua natureza; ou seja, sem que haja quebras ou formação de ligações químicas. Portanto, assumindo uma substância A, ela deve ter as mesmas propriedades químicas antes e depois da mudança física.

Sem mudanças físicas, as variedades de formas que certos objetos podem adquirir não existiriam; o mundo seria um lugar estático e padronizado. Para que ocorram, é necessária a ação da energia sobre a matéria, seja na forma de calor, radiação ou pressão; pressão que pode ser exercida mecanicamente com as nossas próprias mãos.

Por exemplo, em uma oficina de carpintaria você pode observar as mudanças físicas que a madeira sofre. Serras, escovas, goivas e furos, pregos, etc., são elementos essenciais para que a madeira, de um bloco, e por técnicas de marcenaria, se transforme em obra de arte; como uma peça de mobília, uma treliça ou uma caixa entalhada.

Se a madeira for considerada substância A, essencialmente não sofre qualquer transformação química após o acabamento do móvel (mesmo que a sua superfície receba um tratamento químico). Se este móvel for pulverizado até virar um punhado de serragem, as moléculas da madeira permanecerão inalteradas.

Praticamente, a molécula de celulose da árvore da qual foi cortada a madeira não altera sua estrutura ao longo desse processo.

Se os móveis estivessem em chamas, suas moléculas reagiriam com o oxigênio do ar, se decompondo em carbono e água. Nessa situação haveria uma mudança química, pois após a combustão as propriedades do resíduo seriam diferentes das do móvel.

Tipos de mudanças químicas e suas características

Irreversível

A madeira do exemplo anterior pode sofrer alterações físicas de tamanho. Pode ser laminado, cortado, afiado, etc., mas nunca aumentado de volume. Nesse sentido, a madeira pode aumentar sua área, mas não seu volume; que, ao contrário, é constantemente reduzido à medida que é trabalhado na oficina.

Uma vez cortada, não pode ser restaurada à sua forma original, uma vez que a madeira não é um material elástico; em outras palavras, ele passa por mudanças físicas irreversíveis.

Nesse tipo de mudança, a matéria, embora não experimente nenhuma reação, não pode retornar ao seu estado inicial.

Outro exemplo mais colorido é brincar com uma plasticina amarela e outra azulada. Ao amassá-los e depois dar-lhes o formato de uma bola, a cor fica verde. Mesmo se você tivesse um molde para devolvê-los à sua forma inicial, você teria duas barras verdes; azul e amarelo não podiam mais ser separados.

Além desses dois exemplos, bolhas de sopro também podem ser consideradas. Quanto mais eles são soprados, o volume deles aumenta; mas, uma vez livres, nenhum ar pode ser extraído para reduzir seu tamanho.

Reversível

Embora nenhuma ênfase seja colocada em descrevê-los adequadamente, todas as mudanças no estado da matéria são mudanças físicas reversíveis. Eles dependem da pressão e da temperatura, bem como das forças que mantêm as partículas unidas.

Por exemplo, em um refrigerador, um cubo de gelo pode derreter se for deixado fora do freezer. Depois de um tempo, a água líquida suplanta o gelo do pequeno compartimento. Se este mesmo refrigerador voltar ao freezer, a água líquida perderá temperatura até que congele e se transforme em um cubo de gelo novamente.

O fenômeno é reversível porque a água absorve e libera calor. Isso é verdade, não importa onde a água líquida ou o gelo estejam armazenados.

A principal característica e diferença entre uma mudança física reversível e irreversível é que na primeira a substância (água) é considerada em si mesma; enquanto no segundo, é considerada a aparência física do material (madeira, e não celuloses e outros polímeros). Em ambos, entretanto, a natureza química permanece constante.

Às vezes, a diferença entre esses tipos não é clara e é conveniente, em tais casos, não classificar as alterações físicas e tratá-las como uma só.

Exemplos de mudanças físicas

Na cozinha

Dentro da cozinha acontecem inúmeras mudanças físicas. Fazer uma salada está saturado com eles. Tomates e vegetais são picados à vontade, modificando suas formas iniciais de forma irreversível. Se o pão for adicionado a esta salada, ele é cortado em fatias ou pedaços de um pão rústico e espalhado com manteiga.

A unção de pão com manteiga é uma mudança física, já que seu sabor muda, mas molecularmente permanece inalterado. Se outro pão for torrado, ele adquirirá força, sabor e cores mais intensos. Desta vez, diz-se que houve uma mudança química, pois não importa se essa torrada está fria ou não: ela nunca mais recuperará suas propriedades iniciais.

Alimentos que são homogeneizados no liquidificador também representam exemplos de mudanças físicas.

Do lado doce, ao derreter o chocolate, observa-se que este passa do estado sólido ao líquido. A preparação de xaropes ou rebuçados que não envolvam o uso de calor, também entram neste tipo de mudança de matéria.

Castelos infláveis

Em um parquinho de madrugada, dá para ver algumas telas no chão, inertes. Depois de algumas horas, estes são impostos como um castelo de muitas cores onde as crianças pulam dentro.

Essa mudança abrupta de volume se deve à imensa massa de ar soprada em seu interior. Assim que o parque é fechado, o castelo é esvaziado e salvo; portanto, é uma mudança física reversível.

Artesanato em vidro

O vidro em altas temperaturas derrete e pode ser deformado livremente para dar qualquer desenho. Na imagem acima, por exemplo, você pode ver como eles estão moldando um cavalo de vidro. Assim que a pasta vítrea esfriar, ela endurecerá e o enfeite ficará pronto.

Esse processo é reversível, pois ao aplicar novamente a temperatura, ele pode adquirir novas formas. Muitos enfeites de vidro são criados por essa técnica, conhecida como sopro de vidro.

Corte de diamante e lapidação mineral

Ao esculpir um diamante, ele está sujeito a constantes mudanças físicas para aumentar a superfície que reflete a luz. Este processo é irreversível e dá ao diamante bruto um valor econômico agregado e exorbitante.

Além disso, na natureza você pode ver como os minerais adotam estruturas mais cristalinas; isto é, eles mudam ao longo dos anos.

Isso consiste em um produto de mudança física de um rearranjo dos íons que compõem os cristais. Ao escalar uma montanha, por exemplo, pode-se encontrar mais pedras de quartzo facetadas do que outras.

Dissolução

Quando um sólido solúvel em água, como sal ou açúcar, é dissolvido, uma solução com sabor salgado ou doce, respectivamente, é obtida. Embora ambos os sólidos "desapareçam" na água, e esta sofra uma mudança em seu sabor ou condutividade, nenhuma reação ocorre entre o soluto e o solvente.

Sal (geralmente cloreto de sódio), consiste em íons Na⁺ e Cl^–. Na água, esses íons são solvatados por moléculas de água; mas os íons não sofrem redução nem oxidação.

O mesmo acontece com as moléculas de sacarose e frutose do açúcar, que não quebram nenhuma de suas ligações químicas ao interagir com a água.

Cristalização

Aqui, o termo cristalização se refere à formação lenta de um sólido em um meio líquido. Voltando ao exemplo do açúcar, quando sua solução saturada é aquecida até ferver e depois deixada em repouso, as moléculas de sacarose e frutose estão recebendo tempo suficiente para serem classificadas adequadamente e, assim, formar cristais maiores.

Este processo é reversível se o calor for fornecido novamente. Na verdade, é uma técnica amplamente utilizada para purificar substâncias cristalizadas de impurezas presentes no meio.

Luzes de neon

Nas luzes de néon, os gases (incluindo dióxido de carbono, néon e outros gases nobres) são aquecidos por meio de uma descarga elétrica. As moléculas de gás ficam excitadas e passam por transições eletrônicas que absorvem e emitem radiação conforme a corrente elétrica passa pelo gás em baixa pressão.

Embora os gases se ionizem, a reação é reversível e praticamente retorna ao seu estado inicial sem a formação de produtos. A luz neon é exclusivamente vermelha, mas na cultura popular esse gás é incorretamente designado para todas as luzes produzidas por esse método, independentemente da cor ou intensidade.

Fosforescência

Nesse ponto, pode surgir um debate se a fosforescência está mais relacionada a uma mudança física ou química.

Aqui, a emissão de luz é mais lenta após a absorção da radiação de alta energia, como a ultravioleta. As cores são o produto dessa emissão de luz devido às transições eletrônicas dentro das moléculas que compõem o ornamento (imagem superior).

Por um lado, a luz interage quimicamente com a molécula, excitando seus elétrons; e, por outro lado, uma vez que a luz é emitida no escuro, a molécula não apresenta nenhuma quebra de suas ligações, o que é esperado de toda interação física.

Fala-se então de uma mudança físico-química reversível, pois se o ornamento for colocado ao sol, ele reabsorve a radiação ultravioleta, que então vai liberar no escuro lentamente e com menos energia.

Referências

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