Estados da Matéria: Sólidos

O sólido é um dos três principais estados da matéria, junto com o líquido e o gasoso. Em um sólido, as partículas são ‘embaladas’ juntas e não estão livres para se mover dentro da substância.

O movimento molecular das partículas em um sólido está confinado a vibrações muito pequenas dos átomos em torno de suas posições fixas. Portanto, os sólidos têm uma forma fixa que é difícil de mudar. Os sólidos também têm um volume definido. Isto é, eles mantêm seu tamanho, não importa como você tente mudá-los.

Os sólidos são divididos em duas categorias principais: sólidos cristalinos e sólidos amorfos. Isso leva em consideração como as partículas são organizadas.

Sólidos cristalinos

Sólidos cristalinos, ou cristais, são considerados “sólidos verdadeiros”. Minerais são sólidos cristalinos. Sal de cozinha é um exemplo desse tipo de sólido. Em sólidos cristalinos, os átomos, íons ou moléculas são dispostos em um padrão ordenado e simétrico que é repetido em todo o cristal.

A menor estrutura repetitiva de um sólido é chamada de célula unitária, que é como um tijolo na parede. Células unitárias se combinam para formar uma rede chamada ‘rede cristalina’.

Além do arranjo regular de partículas, os sólidos cristalinos têm várias outras propriedades características. Eles são geralmente incompressíveis, o que significa que não podem ser comprimidos em formas menores.

Por causa da estrutura geométrica repetida do cristal, todas as ligações entre as partículas têm força igual. Isto significa que um sólido cristalino terá um ponto de fusão distinto, porque a aplicação de calor romperá todas as ligações ao mesmo tempo.

Sólidos cristalinos também exibem anisotropia. Isso significa que propriedades como índice de refração (quanto a luz se dobra ao passar pela substância), condutividade (quão bem ela conduz eletricidade) e resistência à tração (a força necessária para quebrá-la) irão variar dependendo da direção a partir da qual uma força é aplicado.

Tipos de sólidos cristalinos

Existem quatro tipos de sólidos cristalinos: sólidos iônicos, sólidos moleculares, sólidos covalentes de rede e sólidos metálicos.

Sólidos metálicos

Os metais são sólidos opacos e brilhantes, maleáveis ​​e dúcteis. Maleável significa que eles são macios e podem ser moldados ou pressionados em folhas finas. Já os dúcteis podem ser puxados em fios. Em uma ligação metálica, os elétrons de valência não são doados ou compartilhados como estão na ligação iônica e covalente.

Em vez disso, as nuvens de elétrons dos átomos adjacentes se sobrepõem, de modo que os elétrons se tornam deslocalizados. Os elétrons se movem com relativa liberdade de um átomo para outro em todo o cristal.

Um metal pode ser descrito como uma rede de cátions positivos dentro de um “mar” de elétrons negativos. Essa mobilidade eletrônica significa que os metais são altamente condutores de calor e eletricidade.

Os metais tendem a ter altos pontos de fusão, embora notáveis ​​exceções sejam o mercúrio, que tem um ponto de fusão de menos 38,8 graus Celsius e o fósforo, com um ponto de fusão de 44 graus Celsius.

Uma liga é uma mistura sólida de um elemento metálico com outra substância. Enquanto metais puros podem ser excessivamente maleáveis ​​e pesados, as ligas são mais viáveis. O bronze é uma liga de cobre e estanho, enquanto o aço é uma liga de ferro, carbono e outros aditivos.

Sólidos amorfos

Em sólidos amorfos (literalmente “sólidos sem forma”), as partículas não têm um padrão reticulado de rede. Eles também são chamados de “pseudo-sólidos”. Exemplos de sólidos amorfos incluem vidro, borracha, géis e a maioria dos plásticos.

Um sólido amorfo não tem um ponto de fusão definido. Em vez disso, ela se funde gradualmente ao longo de uma faixa de temperaturas, porque as ligações não se quebram de uma só vez. Isso significa que um sólido amorfo se fundirá em um estado macio e maleável (pense em cera de vela ou vidro derretido) antes de se transformar completamente em líquido.

Sólidos amorfos não têm simetria característica, portanto não possuem planos regulares de clivagem quando cortados. As bordas podem ser curvas. Eles são chamados de isotrópicos porque propriedades como índice de refração, condutividade e resistência à tração são iguais, independentemente da direção na qual uma força é aplicada.