O que acontece as moléculas de uma substância quando a temperatura aumenta?

Quando uma substância é aquecida, ela recebe energia de forma que suas moléculas ficam agitadas, passando a ocupar um maior volume, ou seja, sofre dilatação. O oposto ocorre quando uma substância é resfriada, pois ela perde energia e suas moléculas tendem a ficar bem próximas umas das outras, causando uma contração no volume. Isso faz com que, normalmente, a matéria no estado sólido ocupe menos volume do que quando está no estado líquido.

Ao contrário do que acontece com a maioria das substâncias, a água possui um comportamento anômalo: quando é aquecida, entre os intervalos de 0 e 4º C, ela sofre contração e depois começa a dilatar-se, ou seja, quando a água está em seu estado sólido, ela tem volume maior do que no estado líquido nesse intervalo de temperatura. Esse comportamento irregular da água pode ser representado com o seguinte gráfico:

Se o volume da água diminui durante esse intervalo e sua massa é mantida constante, consequentemente a densidade da água, que é a razão entre a massa e o volume, será máxima quando a água estiver a 4ºC. Observe o gráfico:

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Mas qual é a razão para a dilatação anômala da água? Essa explicação é encontrada em sua constituição molecular. As moléculas da água são unidas por meio de ligações químicas denominadas Ligações de hidrogênio.

Quando a temperatura da água aumenta, acima de 0ºC, as ligações de hidrogênio começam a romper-se, ocorrendo uma aproximação entre as moléculas. Esse efeito supera a agitação térmica molecular, que causa o afastamento das moléculas e faz com que elas ocupem volume maior de tal forma que ocorre contração em seu volume.

Quando a temperatura supera os 4ºC, o número de ligações de hidrogênio já é bem reduzido. Dessa forma, começa a prevalecer o afastamento molecular, havendo, portanto, aumento em seu volume.

Esse comportamento irregular da água explica vários fenômenos naturais, entre eles o fato de o gelo flutuar na água, que é o que ocorre nas regiões muito frias, onde a superfície dos lagos fica congelada enquanto no fundo a água permanece líquida. Como a água tem densidade máxima a 4ºC, ela permanece no fundo, impossibilitando a convecção térmica, que é uma troca de calor em razão da diferença de densidade.

Por Mariane Mendes
Graduada em Física

As forças intermoleculares são aquelas responsáveis por manterem moléculas unidas na formação dos diferentes compostos, estas forças influem sobre o estado físico e a temperatura das substâncias, veja como:

1. A temperatura de ebulição (T.E.) de uma substância é influenciada pela interação intermolecular que ocorre entre suas moléculas: quanto mais intensa for esta força maior será a T.E.

Ordem crescente da intensidade de interação →

2. As interações exercidas entre moléculas obedecem também ao estado físico das substâncias.

Podemos encontrar compostos em diferentes estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Mas você sabe por que eles se apresentam assim? Tudo depende da interação entre as moléculas, ou seja, em cada estado físico elas se organizam de uma determinada forma. Sabe-se também que uma substância pode mudar de estado físico, é aí que surge a dúvida: como as forças intermoleculares influem neste processo?

A desorganização das moléculas ocorre na passagem da substância de um estado físico para outro, por exemplo, sólido para o líquido (fusão), ou do líquido para o gasoso (vaporização). Durante este processo as forças intermoleculares são rompidas em razão do afastamento das moléculas.

Resumindo: Quanto menos intensas forem as forças intermoleculares, mais volátil será a substância e menor será a sua temperatura de ebulição (T.E.).

Em geral, um composto é considerado volátil em razão das suas fracas interações intermoleculares, neste caso as moléculas se afastam levando o líquido ao estado gasoso.

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Por Líria Alves
Graduada em Química
Equipe Brasil Escola

Química Geral - Química - Brasil Escola

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

SOUZA, Líria Alves de. "Força intermolecular influi na temperatura e estado físico da molécula?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/forca-intermolecular-influi-na-temperatura-estado-.htm. Acesso em 15 de agosto de 2022.

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