Diagrama de fases: o que é, exercícios e mais!

Boa parte dos vestibulares — incluindo os mais concorridos do Brasil, como a Fuvest — e o Enem adoram cobrar gráficos em suas provas. Essa é uma ótima maneira de verificar se o aluno está atento e ainda testar seus conhecimentos sobre os mais variados temas. Um bom exemplo, que costuma cair com muita frequência, é o diagrama de fases.

Gostaria de saber um pouco mais sobre assunto e, assim, complementar seus estudos sobre esse gráfico importantíssimo? Então, continue com a gente e tire algumas das principais dúvidas sobre esse tema!

O que é um diagrama de fases?

O diagrama de fases nada mais é do que um gráfico sobre os estados físicos de uma determinada substância, que pode ou não ser definida no enunciado. Aqui, o aluno entrará em contato com informações fundamentais para a resolução de exercícios e, portanto, saber interpretar os dados que são fornecidos é essencial.

Portanto, um diagrama de fases é um tipo especial de gráfico. Nele, tratamos exclusivamente sobre variações do estado físico da matéria com base na mudança de temperatura (ou seja, tudo a ver com a Termologia e a Calorimetria) e as reações que esse fenômeno causa em uma determinada substância.

Para isso, utilizamos conceitos como temperatura de fusão, ebulição e muitos outros, sobre os quais falaremos mais a seguir. Dessa forma, um conceito que pode ser um pouco abstrato ficará mais claro e fácil de ser visualizado!

Mudanças do estado físico da matéria

A fim de ajudá-lo a compreender melhor a interpretação de um diagrama de fases, preparamos um resumo que servirá como uma breve revisão sobre as mudanças entre os estados físicos da matéria. Confira as principais:

• solidificação: passagem do líquido para o sólido (ocorre em temperaturas mais baixas, como no caso da água líquida virando gelo);
• fusão: o contrário da solidificação, ou seja, passagem do sólido para o líquido (ocorre em temperaturas mais altas);
• vaporização: passagem do líquido para o gasoso (ocorre em temperaturas mais altas);
• condensação: o contrário da vaporização, ou seja, passagem do gasoso para o líquido (ocorre em temperaturas mais baixas).

Regiões do diagrama de fases

Além de relembrar os estados físicos da matéria e suas principais mudanças, é interessante abordarmos um pouco sobre as regiões de um diagrama de fases. Elas são:

• Região 1: estado sólido;
• Região 2: estado líquido;
• Região 3: estado gasoso.

Em nosso próximo tópico, falaremos sobre as curvas que delimitam essas regiões e os seus significados!

Como interpretar um diagrama de fases?

Agora, chegamos a um ponto essencial de nossa conversa: vamos aprender como interpretar corretamente esse tipo de gráfico! A seguir, você verá os principais pontos de um diagrama de fases e aprenderá a identificá-los adequadamente em seus planos cartesianos. Vamos lá?

Ponto triplo

É uma região do gráfico em que todos os estados da matéria coexistem simultaneamente.

Curva de solidificação

Separa os estados líquido e sólido. As substâncias que ficam nessa curva estão na transição entre essas duas fases.

Curva de sublimação

Separa os estados sólido e gasoso. As substâncias que ficam nessa curva estão na transição entre essas duas fases.

Curva de ebulição

Separa os estados líquido e gasoso. Mais uma vez, as substâncias que ficam nessa curva estão na transição entre essas duas fases.

Ponto de congelamento

O ponto de congelamento é um conceito muito relacionado com outros temas da Física e da Química, entre eles as forças intermoleculares e a energia cinética. Para que uma substância congele, é preciso que as suas moléculas percam movimento, ficando quase (ou completamente) imóveis.

Sendo assim, é fundamental que a temperatura abaixe até um determinado ponto, que será variado de acordo com a substância analisada. Assim como os pontos de ebulição são diferentes, os pontos de congelamento dependerão da quantidade de diminuição de graus necessária para que as moléculas parem de se agitar.

Além das forças e ligações intermoleculares, outro fator que determina o ponto de congelamento, assim como o ponto de ebulição, é a massa molar de uma substância. Por isso, fique ligado!

Diagrama de fases: exercícios

Chegou a hora de testar nossos conhecimentos! A seguir, você poderá conferir alguns exercícios que caíram em vestibulares de todo o Brasil. Assim, fica mais fácil ver como esse tipo de assunto é cobrado nas provas mais concorridas. E aí, tudo pronto? Então, vamos às questões!

1. (UNESP) A liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seus nutrientes saiam junto com a água, diminui bastante sua massa e seu volume, facilitando o armazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos de validade aumentados, sem perder características como aroma e sabor.

O processo de liofilização segue as seguintes etapas:

1.   O alimento é resfriado até temperaturas abaixo de 0 °C, para que a água contida nele seja solidificada.

2.   Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), a temperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada. Dessa forma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdas de proteínas e vitaminas.

O gráfico mostra parte do diagrama de fases da água e cinco processos de mudança de fase, representados pelas setas numeradas de 1 a 5.

A alternativa que melhor representa as etapas do processo de liofilização, na ordem descrita, é:

a)   4 e 1.

b)   2 e 1.

c)   2 e 3.

d)   1 e 3.

e)   5 e 3.

Resposta: C

2. (UFMG) Considere estas informações:

• a temperaturas muito baixas, a água está sempre na fase sólida;
• aumentando-se a pressão, a temperatura de fusão da água diminui.

Assinale a alternativa em que o diagrama de fases pressão versus temperatura para a água está de acordo com essas informações.

Resposta: D

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