A relação entre os estados físicos da matéria e a propriedade de impenetrabilidade é que quando a matéria se encontra em estado sólido ela é impenetrável e incomprimível, quando no estado líquido é penetrável e incomprimível e quando no estado gasoso ela é penetrável e compressível.

Tópicos deste artigo

1 – Mapa Mental: Matéria

2 – Propriedades gerais da matéria

No segundo tópico, são apresentadas as propriedades gerais da matéria. São abordados aspectos como massa, volume e densidade, bem como a diferenciação entre substâncias puras e misturas.

3 – Propriedades específicas da matéria

O terceiro ponto trata das propriedades específicas da matéria. Aqui são mencionadas características como ponto de fusão, ponto de ebulição e condutividade elétrica. Também se explora a diferença entre sólidos, líquidos e gases em relação às suas propriedades físicas.

Mapa Mental: Estados da Matéria e Impenetrabilidade

De maneira geral, as características da matéria são classificadas em dois grupos: propriedades gerais e propriedades específicas. Essas categorias serão abordadas a seguir.

A ocorrência da impenetrabilidade

O conceito de impenetrabilidade significa que duas partes diferentes de matéria não podem ocupar o mesmo lugar ao mesmo tempo. Isso quer dizer que, se já existe alguma coisa em um determinado espaço, outra coisa não pode entrar nesse mesmo espaço ao mesmo tempo.

Podemos entender melhor esse conceito com um exemplo simples. Imagine que temos um copo cheio de água e queremos colocar dentro dele um pedaço de esparadrapo e três colheres de sal. Se tentarmos fazer isso ao mesmo tempo, veremos que é impossível: a água ocupa todo o espaço do copo e não há espaço para mais nada.

Essa propriedade da impenetrabilidade é uma característica fundamental dos estados da matéria. Ela nos mostra como os objetos físicos interagem entre si no mundo real, impedindo que dois corpos ocupem o mesmo lugar simultaneamente. É por causa dessa propriedade que conseguimos distinguir diferentes substâncias e perceber a existência das fronteiras entre elas.

Tipos de propriedades da matéria

As características da matéria são fundamentais para a identificação de uma substância e podem ser classificadas em diferentes categorias, tais como:

– Propriedades físicas: relacionadas às características observáveis sem que ocorra uma mudança na composição química da substância, como cor, odor, ponto de fusão e ponto de ebulição.

– Propriedades funcionais: referentes ao desempenho ou função específica da substância em determinado contexto ou aplicação.

– Propriedades químicas: relacionadas à capacidade da substância reagir com outras substâncias e sofrer transformações químicas.

– Propriedades organolépticas: associadas aos sentidos humanos, como o gosto, cheiro e textura.

Essas são apenas algumas das várias categorias existentes para classificar as propriedades da matéria.

Relacionando os estados da matéria à propriedade de impenetrabilidade

As características que a matéria possui, independentemente do seu estado físico (sólido, líquido ou gasoso), são conhecidas como propriedades gerais da matéria.

Um objeto tende a permanecer em seu estado atual, seja de repouso ou em movimento, a menos que uma força externa o influencie.

A massa é uma propriedade física que está relacionada à inércia de um corpo e sua resistência a ter seu movimento acelerado. Em termos gerais, podemos associar a massa à quantidade de partículas presentes em um material.

O volume é a medida do espaço ocupado por uma substância, independentemente de seu estado físico.

É impossível que duas substâncias ocupem o mesmo espaço simultaneamente. Um exemplo disso é quando queremos encher uma garrafa com água, precisamos garantir que o ar seja expulso dela antes.

A compressibilidade é a capacidade da matéria de reduzir seu volume quando submetida a uma força externa. Um exemplo disso pode ser observado ao tampar a ponta de uma seringa e empurrar o gás em seu interior com o êmbolo.

A elasticidade é a propriedade de um material em retornar à sua forma original após ser esticado ou comprimido por uma força externa.

A divisibilidade da matéria é a sua capacidade de ser subdividida várias vezes sem sofrer alterações em sua composição química.

Relacionando os estados da matéria à propriedade de impenetrabilidade

Cada matéria possui características únicas, o que significa que uma característica presente em uma matéria não necessariamente estará presente em outra.

A capacidade da matéria de despertar os sentidos é conhecida como sua característica sensorial. Isso significa que ela pode estimular pelo menos um dos cinco sentidos humanos: visão, audição, olfato, paladar ou tato. Existem diversos exemplos dessa característica em diferentes materiais e objetos do nosso cotidiano.

Quando consumimos sal, podemos sentir o sabor salgado em nosso paladar. Ao fritar um bife em uma panela, ouvimos o som característico desse processo. Quando passamos uma toalha no rosto e sentimos sua textura áspera, isso é percebido pelo tato. Durante a explosão de fogos de artifício, nossa visão captura as luzes brilhantes que se formam. E ao descascar uma mexerica, liberamos um aroma agradável que pode ser sentido pelo olfato.

A capacidade de certas substâncias em desempenhar uma função específica ou provocar a mesma sensação é conhecida como característica. Alguns exemplos dessa propriedade são: [insira exemplos aqui].

Todas as substâncias ácidas têm um sabor azedo quando consumidas e podem passar pelo processo de ionização, produzindo íons.

Todas as substâncias básicas causam a sensação de adstringência quando são ingeridas, resultando em uma boca seca e apertada. Além disso, essas substâncias têm a capacidade de se dissociar em água, liberando íons.

Todas as substâncias salinas têm um sabor salgado quando consumidas e podem se dissociar em íons quando misturadas com água.

A capacidade de uma substância se converter em outra através de um processo conhecido como fenômeno químico é chamada de reatividade. Geralmente, esse tipo de transformação ocorre quando a substância é exposta a condições específicas, tais como temperatura elevada, presença de catalisadores ou eletrólise.

A transformação de uma matéria em outra ocorre quando elas possuem características químicas semelhantes, especialmente átomos de elementos químicos em comum. Por exemplo, se desejamos produzir iogurte, é necessário utilizar leite e não suco de uva.

Um exemplo muito conhecido de fenômeno químico é quando os gases oxigênio (O2) e hidrogênio (H2) são submetidos a altas pressões e temperaturas, resultando na formação da água. Nesse processo, esses dois gases se combinam para produzir uma substância completamente nova.

Quando combinamos os gases cloro (Cl 2 ) e hidrogênio (H 2 ), não é possível obter o resultado desejado. Nessa situação, ocorre a formação do ácido clorídrico (HCl).

As propriedades da matéria são estabelecidas através de experimentos.

A solubilidade é a propriedade de uma substância em dissolver outra. Um exemplo disso é a água, que tem a capacidade de dissolver o sal de cozinha, conhecido como cloreto de sódio. É importante mencionar que fatores como quantidade do soluto, solvente e temperatura podem influenciar na solubilidade.

A tabela a seguir apresenta um caso ilustrativo da influência dos fatores como temperatura, quantidade de soluto e solvente.

A tabela apresenta os valores de solubilidade da sacarose em água.

Na tabela fornecida, é possível notar que a quantidade de sacarose que pode ser dissolvida em 100 mL de água varia dependendo da temperatura. A uma temperatura de 10°C, é possível dissolver 190,5 g de sacarose nessa quantidade de água. No entanto, se a mesma quantidade de água estiver a uma temperatura mais alta, como 50°C, será possível dissolver até 260,4 g de sacarose.

A densidade é a medida da quantidade de matéria em relação ao espaço ocupado por ela. É possível calcular a densidade utilizando a fórmula: .

A temperatura é o fator determinante para a transição de uma substância do estado sólido para o líquido. Um exemplo disso é o ferro, que atinge seu ponto de fusão a 1535 °C.

O ponto de ebulição (PE) é a temperatura na qual uma substância passa do estado líquido para o estado gasoso.

A transição de uma substância do estado líquido para o estado gasoso é determinada pela temperatura. Um exemplo disso ocorre com o mercúrio, um metal que se transforma em gás quando atinge a marca de 356,9 °C.

A tenacidade é a propriedade de um material resistir ao impacto quando colide com outro. Por exemplo, quando uma pedra é lançada contra o vidro e este se quebra, isso indica que a pedra possui maior tenacidade do que o vidro.

A dureza é a propriedade de um material que determina sua capacidade de riscar outro. Por exemplo, quando uma pedra arranha o vidro de uma janela, isso significa que a pedra é mais dura do que o vidro.

A autoria da lei da impenetrabilidade

Um bom exemplo dessas últimas é a lei da impenetrabilidade da matéria, formulada, entre outros, por Newton. Essa lei estabelece que dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. Através dessa propriedade fundamental da matéria, podemos relacionar os diferentes estados físicos com a sua capacidade de se misturar ou ocupar um determinado volume.

1. Estado sólido: Nesse estado, as partículas estão fortemente ligadas e organizadas em uma estrutura rígida. Devido à sua alta densidade e baixa energia cinética das partículas, os objetos no estado sólido são geralmente impenetráveis ​​e mantêm sua forma e volume definidos.

2. Estado líquido: No estado líquido, as partículas têm mais liberdade de movimento do que no estado sólido. Elas ainda estão próximas umas das outras e possuem interações moleculares significativas. Os líquidos também são considerados impenetráveis ​​porque suas moléculas não podem ser comprimidas facilmente para permitir a penetração de outro objeto.

3. Estado gasoso: O gás é caracterizado pela grande distância entre as moléculas individuais e pela alta energia cinética delas. As partículas gasosas se movem livremente em todas as direções dentro de seu recipiente sem qualquer arranjo específico ou ordem molecular fixa. Embora os gases possam ser comprimidos facilmente para reduzir seu volume total, eles ainda obedecem à lei da impenetrabilidade quando encontram outros objetos.

4-10 (opcional): Outros estados intermediários como plasma (estado altamente energético), condensados de Bose-Einstein (estado quântico) e outros estados exóticos também podem ser relacionados à propriedade da impenetrabilidade, dependendo das características específicas desses estados.

Os 7 estados da matéria

No estado sólido, as moléculas estão muito próximas umas das outras e isso confere à matéria uma forma determinada e fixa. Além disso, o volume do sólido não se expande nem se comprime facilmente.

Já no estado líquido, as moléculas possuem maior mobilidade em relação ao estado sólido. Elas ainda estão próximas umas das outras, mas com mais espaço entre si. Isso permite que a matéria adquira a forma do recipiente que a contém, porém mantendo um volume constante.

No estado gasoso, as moléculas estão bastante separadas e têm grande liberdade de movimento. Nesse caso, a matéria não possui uma forma definida e seu volume pode ser facilmente alterado pela compressão ou expansão.

O plasma é um estado da matéria encontrado em altíssimas temperaturas ou baixíssima pressão. Nele, os átomos perdem seus elétrons formando íons positivos e elétrons livres. O plasma é altamente condutor de eletricidade e exibe propriedades magnéticas.

Além dos estados tradicionais da matéria (sólido, líquido e gasoso), existem outros estados menos comuns como o condensado de Bose-Einstein (formado por átomos ultrafrios) , gás fermiônico (composto por partículas chamadas férmions) superfluido polaritonico (que ocorre quando luz interage com material semicondutor). Esses estados apresentam características únicas relacionadas às propriedades quânticas da matéria.

Os cinco estados da matéria

Existem cinco estados conhecidos da matéria: sólido, líquido, gás, plasma e condensado de Bose-Einstein (ou luz líquida). Cada um desses estados possui características únicas que estão relacionadas à propriedade da impenetrabilidade.

No estado sólido, as partículas estão organizadas em uma estrutura rígida e compacta. Elas possuem pouco movimento térmico e estão fortemente ligadas umas às outras. Isso faz com que os sólidos tenham forma definida e sejam praticamente incompressíveis. A impenetrabilidade é evidente nesse estado, pois não é possível atravessar ou penetrar facilmente na estrutura dos sólidos.

Já no estado líquido, as partículas têm mais liberdade de movimento do que nos sólidos. Elas ainda estão próximas umas das outras, mas não tão rigidamente quanto nos sólidos. Os líquidos são capazes de fluir e tomar a forma do recipiente em que são colocados. Apesar disso, eles também apresentam impenetrabilidade porque suas partículas ocupam espaço e não podem ser comprimidas facilmente.

P.S.: A propriedade da impenetrabilidade está presente tanto nos estados sólido quanto no líquido porque ambas as estruturas possuem partículas próximas umas das outras impedindo a penetração fácil de outros objetos ou substâncias.

Por outro lado, no estado gasoso as partículas têm maior liberdade de movimento em comparação aos estados anteriores. Elas se encontram dispersas pelo espaço ocupando todo o volume disponível do recipiente em que são colocadas. Os gases não possuem forma ou volume definidos, podendo se expandir e se comprimir facilmente. Apesar disso, a impenetrabilidade ainda está presente nos gases, pois as partículas ocupam espaço e não podem ser atravessadas por outras substâncias.

P.S.: A propriedade da impenetrabilidade é observada nos gases devido à ocupação do espaço pelas partículas gasosas, o que impede a penetração fácil de outros objetos ou substâncias.

Diferenças entre os estados da matéria

A propriedade da impenetrabilidade está diretamente relacionada aos diferentes estados físicos da matéria. Esses estados são determinados pela organização e proximidade das partículas que compõem a substância em questão.

No estado sólido, as partículas estão fortemente ligadas umas às outras, formando uma estrutura rígida e compacta. Nesse estado, as partículas não possuem liberdade de movimento significativa e ocupam posições fixas dentro do material. Isso faz com que os sólidos tenham forma definida e sejam praticamente incompressíveis. A impenetrabilidade é evidenciada nesse estado pelo fato de que duas substâncias sólidas não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo.

Já no estado líquido, as partículas estão menos próximas umas das outras em comparação com o estado sólido. Elas ainda mantêm certa coesão entre si, mas possuem maior mobilidade. As partículas líquidas podem deslocar-se livremente dentro do volume do líquido, permitindo assim que ele adote a forma do recipiente onde está contido. Apesar dessa fluidez característica dos líquidos, eles também apresentam impenetrabilidade: dois líquidos não conseguem ocupar o mesmo espaço simultaneamente.

Por fim, no estado gasoso as partículas estão muito mais afastadas umas das outras em relação aos outros estados físicos da matéria. Os gases têm alta mobilidade molecular e preenchem completamente qualquer recipiente no qual estejam contidos. Diferentemente dos sólidos e líquidos, os gases são altamente compressíveis devido à grande distância entre suas moléculas. No entanto, mesmo com essa compressibilidade, a impenetrabilidade ainda é uma propriedade presente nos gases: dois gases não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo.

P.S.: A propriedade da impenetrabilidade está relacionada à impossibilidade de duas substâncias ocuparem o mesmo espaço simultaneamente. Essa característica é evidenciada nos estados sólido, líquido e gasoso da matéria, onde as partículas apresentam diferentes níveis de organização e proximidade entre si.

Propriedade física da matéria

As propriedades físicas são características específicas de uma determinada substância ou material que podem ser observadas quando há ação mecânica ou térmica. Essas propriedades nos ajudam a entender e descrever as diferentes formas como a matéria se comporta.

Uma das propriedades físicas mais importantes é a densidade, que representa a quantidade de massa presente em um determinado volume. Ela está relacionada à impenetrabilidade da matéria, pois duas substâncias não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. Por exemplo, se colocarmos uma pedra em um copo com água, notaremos que ela afunda porque sua densidade é maior do que a da água.

Outra propriedade importante é o ponto de fusão, que indica a temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para o líquido. Cada material possui seu próprio ponto de fusão característico. Quando atingimos essa temperatura, as partículas da substância começam a vibrar mais intensamente e perdem sua organização rígida no estado sólido.

P.S.: É interessante destacar também outras propriedades físicas como dureza (resistência à deformação), ponto de ebulição (temperatura na qual ocorre mudança do estado líquido para gasoso), calor específico (quantidade de energia necessária para elevar 1g da substância em 1°C), permeabilidade (capacidade de permitir ou impedir passagem de fluidos) e condutibilidade (habilidade para conduzir calor ou eletricidade).

Essas diversas propriedades estão diretamente relacionadas aos estados da matéria e contribuem para nossa compreensão sobre como os materiais se comportam em diferentes condições. Ao estudar essas características, podemos entender melhor as propriedades específicas de cada substância e como elas interagem com o ambiente ao seu redor.

P.S.: É importante ressaltar que a impenetrabilidade da matéria está relacionada à sua densidade, pois duas substâncias não podem ocupar o mesmo espaço simultaneamente. Isso ocorre porque as partículas que compõem a matéria possuem um tamanho e formato definidos, impedindo assim que ocupem o mesmo lugar ao mesmo tempo.

Significado da impenetrabilidade da matéria

Impenetrabilidade é a propriedade da matéria que impede duas porções de ocuparem o mesmo espaço ao mesmo tempo. Isso significa que cada pedaço de matéria tem seu próprio lugar e não pode ser atravessado por outro objeto. Mesmo que essa propriedade não seja visível a olho nu, ela está presente em todos os estados da matéria: sólido, líquido e gasoso.

No estado sólido, as partículas estão muito próximas umas das outras e organizadas em uma estrutura fixa. Por isso, elas ocupam espaços bem definidos e não podem ser penetradas facilmente por outros objetos. Já no estado líquido, as partículas estão mais soltas e se movimentam com maior liberdade dentro do material, mas ainda assim mantêm sua impenetrabilidade.

No estado gasoso, as partículas estão bastante afastadas umas das outras e se movem rapidamente em todas as direções. Apesar dessa maior distância entre elas, ainda existe a propriedade da impenetrabilidade: dois gases diferentes não podem ocupar o mesmo volume ao mesmo tempo.