Você sabe o que é a matéria e quais são os seus diferentes estados?

Você provavelmente já estudou — ou ainda está estudando — esse assunto em suas aulas de física e química. Mas que tal reforçar todos os conceitos e informações dos estados da matéria para você nunca mais esquecer?

Para começo de conversa, a matéria nada mais é do que o "material" do universo — os átomos, moléculas e íons que compõem todas as substâncias físicas.

Dessa forma, matéria é tudo que tem massa e ocupa espaço, enquanto o seu estado físico tem a relação com a velocidade do movimento de suas partículas, lembrando que alguns desses estados podem ser alterados por temperatura ou pressão.

Energia

Para compreender os estados da matéria, também é necessário saber um pouco mais sobre as energias. A energia é a capacidade de causar a mudança, sendo que ela não pode ser criada ou destruída; ela só pode ser conservada e convertida de uma forma para outra. Por exemplo, a "energia potencial" é aquela armazenada no objeto, devido à sua posição.

Já a "energia cinética" é aquela que está em movimento e que causa mudanças. Qualquer objeto ou partícula que está em movimento tem energia cinética com base em sua massa e velocidade e ela pode ser convertida em outras formas de energia, tais como a elétrica ou térmica.

Cinco fases

Há cinco fases conhecidas de estados da matéria, sendo que as três mais estudadas são: a sólida, a líquida e a gasosa. Mas ainda existe o estado de plasma e condensado de Bose-Einstein, que são fases estudadas em níveis mais avançados da física.

Sólido

No estado sólido, as partículas estão concentradas firmemente para que não sejam capazes de se movimentar muito, estando em uma agitação baixa. Ou seja, a sua energia cinética também é baixa. Os elétrons de cada átomo estão em movimento, criando uma pequena vibração, mas mantendo os átomos fixos em sua posição.

Com isso, os sólidos têm uma forma definida. Eles não se acomodam na forma do recipiente em que são colocados. Por exemplo, se uma barra de ouro é colocada em um prato, ela não se espalha tomando a forma dele.

Os sólidos também têm um volume definido. As partículas de um sólido já estão tão concentradas que o aumento de pressão em conjunto não é capaz de comprimir o sólido para um volume menor.

Líquido

Na fase líquida, as partículas de uma substância têm mais energia cinética do que aquelas na forma de um sólido. As partículas líquidas são mais dispersas, mas ainda estão muito próximas umas das outras. E, assim como os sólidos, os líquidos possuem volume definido e não podem ser comprimidos, porém a sua forma pode variar.

As partículas de uma substância líquida têm espaço apenas o suficiente para fluir em torno de si, de modo que a sua forma seja variável. Um líquido muda de forma de acordo com o seu recipiente. A força é distribuída uniformemente por todo o líquido, de modo que, quando um objeto é colocado num líquido, as partículas são deslocadas por ele.

Gasoso

As partículas de gás têm uma grande quantidade de espaço entre elas e têm alta energia cinética. Se não confinadas, as partículas de um gás se espalham por tempo indeterminado. Já se confinadas, o gás vai se expandir para preencher o recipiente.

Quando um gás é colocado sob pressão através da redução do volume do recipiente, o espaço entre as partículas é reduzido e a pressão exercida por suas colisões aumenta. Se o volume do recipiente é mantido constante, mas a temperatura do gás aumenta, a pressão aumentará também.

Partículas de gás têm energia cinética suficiente para superar as forças intermoleculares que mantêm sólidos e líquidos em conjunto. Portanto, um gás não tem volume nem forma definidos.

Plasma

Plasma não é um estado comum da matéria aqui na Terra, mas pode ser o estado mais comum da matéria no universo. O plasma é composto de partículas altamente carregadas com muita energia cinética.

Os gases nobres (hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio e radônio) são muitas vezes usados para fazer sinais brilhantes, usando a eletricidade para ionizá-los ao estado de plasma. Estrelas são essencialmente bolas de plasma superaquecidas.

Condensado de Bose-Einstein

Em 1995, cientistas da tecnologia criaram um novo estado da matéria, o condensado de Bose-Einstein. Usando uma combinação de lasers e ímãs, Eric Cornell e Carl Weiman arrefeceram uma amostra de rubídio a poucos graus do zero absoluto. Nesta temperatura extremamente baixa, o movimento molecular chega bem perto de cessar completamente.

Com isso, como não há quase nenhuma energia cinética sendo transferida de um átomo para outro, e eles começam a se acumular. Dessa forma, não existem mais milhares de átomos separados, apenas um "superátomo". O condensado é usado para estudar a mecânica quântica em um nível macroscópico.

Os cientistas observaram também que a luz parece diminuir à medida que passa através de um estado condensado de Bose-Einstein, permitindo o estudo do paradoxo partícula/onda. Uma matéria nesse estado também tem muitas das propriedades de um superfluido sem fricção e também é usada para simular as condições que podem ser aplicadas em buracos negros.