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Grade 7Matéria e suas propriedadesMudanças nos estados da matéria


Sublimação e deposição


A matéria pode existir em diferentes estados: sólido, líquido e gasoso. A matéria pode mudar de um estado para outro ao adicionar ou remover energia. Muitas vezes, essas mudanças ocorrem em sequência, como um sólido derretendo para se tornar um líquido e depois evaporando para se tornar um gás. No entanto, existem alguns processos interessantes chamados sublimação e deposição que quebram a sequência normal ao pular um estado. Vamos olhar esses fenômenos fascinantes em detalhes.

Compreendendo a sublimação

A sublimação é um processo no qual uma substância sólida muda diretamente para um gás sem primeiro se tornar um líquido. Isso pode acontecer em condições específicas de temperatura e pressão. Um exemplo comum de sublimação é o gelo seco. O gelo seco é a forma sólida do dióxido de carbono (CO 2). Em temperatura ambiente, o gelo seco não derrete em dióxido de carbono líquido; em vez disso, sublima diretamente em gás de dióxido de carbono:

 Sólido: CO 2(s) → Gás: CO 2(g) 
Gelo seco (CO 2 sólido) Gás CO 2

Outro exemplo de sublimação é o iodo. Quando os cristais de iodo são aquecidos, eles se transformam diretamente em vapor de iodo roxo sem se tornarem líquidos, formando atrativas nuvens roxas.

Onde vemos a sublimação?

A sublimação não é apenas uma curiosidade de laboratório. Ela ocorre naturalmente e tem aplicações práticas:

  • Na natureza: A sublimação do gelo ocorre em clima frio, onde o gelo pode se transformar diretamente em vapor de água sem derreter. É frequentemente vista no processo de desaparecimento do gelo, mesmo quando a temperatura permanece abaixo de zero.
  • No dia a dia: As bolas de naftalina, geralmente feitas de naftaleno, sofrem sublimação. Elas lentamente passam de sólido diretamente para vapor químico, ajudando a afastar traças.
  • Tecnologia e indústria: A liofilização é uma técnica que utiliza a sublimação para preservar alimentos congelando-os e, em seguida, reduzindo a pressão ao redor, permitindo que a água congelada nos alimentos sublime.

Descoberta da deposição

A deposição é o processo oposto à sublimação. Na deposição, um gás muda diretamente para um sólido sem primeiro se tornar um líquido. Um exemplo típico de deposição é a formação de geada. Quando o ar úmido entra em contato com uma superfície fria, o vapor de água se transforma diretamente em cristais de gelo sólidos:

 Gás: H 2 O (g) → Sólido: H 2 O (s) 
Vapor d'água (gás) Cristais de gelo (H 2 O sólido)

Deposição em nosso ambiente

A deposição é um fenômeno comum e um processo essencial para uma variedade de ecossistemas e indústrias:

  • Fenômenos naturais: A geada, que se forma em folhas e vidros de janelas em manhãs frias, é causada pelo vapor de água atmosférico depositando-se diretamente como cristais de gelo.
  • Processos industriais: Indústrias utilizam a deposição em processos como a deposição química de vapor para criar filmes finos e revestimentos de materiais como metais em placas de circuitos.

Comparação entre sublimação e deposição

Vamos comparar a sublimação e a deposição e entender como esses processos se encaixam no esquema mais amplo de mudanças de fase:

  • Sublimação: Uma transição direta de sólido para gás. Energia é absorvida do ambiente, dando às partículas do sólido energia suficiente para escaparem como gás.
  • Deposição: Transição direta de gás para sólido. As partículas de gás perdem energia ao se estabelecerem como sólidos, liberando energia no ambiente circundante.

Esses processos estão intrinsecamente ligados e ocorrem em um único ponto sob condições de equilíbrio, como em sistemas fechados onde a pressão parcial de um gás corresponde à sua pressão de sublimação.

Princípios científicos por trás da sublimação e deposição

Para entender como sublimação e deposição funcionam, é necessário entender alguns conceitos científicos:

  • Diagrama de fase: Uma representação gráfica que mostra as condições de temperatura e pressão sob as quais as substâncias existem em diferentes estados. Mostra as regiões onde sublimação e deposição são termodinamicamente favoráveis.
  • Ponto triplo: O conjunto único de condições em que todas as três fases (sólido, líquido, gás) coexistem em equilíbrio. Acima e abaixo do ponto triplo de uma substância, a sublimação e a deposição podem ocorrer.

Por exemplo, o diagrama de fase do dióxido de carbono mostra que acima de seu ponto triplo (temperatura de -56,6°C e pressão de 5,2 atm), ele pode mudar diretamente de sólido para gás através da sublimação.

Experimentos com sublimação e deposição

Tanto a sublimação quanto a deposição podem ser detectadas através de experimentos seguros e simples que demonstram esses fenômenos:

Experimento de sublimação

  • Coloque um pequeno pedaço de gelo seco em uma tigela.
  • Observe como o gelo seco se transforma diretamente em gás de dióxido de carbono – que aparece como névoa em certo nível de umidade.

Experimentos de deposição

  • Coloque um objeto frio, como uma superfície de metal frio, em um ambiente úmido.
  • Observe como a deposição faz com que gelo se forme em sua superfície.

Conclusão

Os processos de sublimação e deposição, embora menos frequentemente observados do que a fusão ou ebulição, são importantes para entender as transições de fase na matéria. Eles fornecem rotas diretas do sólido para o gás e vice-versa sob certas condições, revelando aspectos fascinantes da química e da física.


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