Levando em consideração a organização das moléculas de uma substância qualquer (menos a água) em cada uma das fases; gás, líquida e sólida:
- Organize as fases em ordem crescente de densidade. Justifique.
- Observando esse gráfico da estrutura do gelo, explique porque a água é incomum e tem uma ordem de densidade diferente das outras substâncias.
Passo 1
a) Para escrever as densidades em ordem, precisamos lembrar de duas coisas:
- A definição de densidade:
- A interação entre as moléculas em cada fase.
Na fase gás, as moléculas estão agitadas e tem pouca interação entre elas, já que as forças atrativas intermoleculares são bem fracas. Na fase líquida as interações já estão um pouco mais fortes, e as moléculas mais perto umas das outras. Já na fase sólida, as forças atrativas intermoleculares estão beeeeem fortes e as moléculas praticamente não se movem umas em relação às outras.
Como as moléculas estão mais próximas, mais “compactas”, o volume que elas ocupam é menor, e, portanto, a densidade é maior se a massa fica constante.
Se só estamos fazendo transições de fase, o número de moléculas envolvida não muda e a massa permanece constante. Assim, o sólido tem uma densidade maior que o líquido, que tem uma densidade maior que o gás.
A ordem fica: .
Passo 2
b) A água é um pouco diferente por conta das suas interações intermoleculares. As pontes de hidrogênio que as moléculas fazem no gelo são muito fortes, organizadas e espaçadas (como representadas na imagem do enunciado). Quando a água derrete, algumas dessas pontes de hidrogênio são quebradas e as moléculas podem se aproximar mais umas das outras. Assim, o volume da água na fase líquida é menor do que na fase sólida, porque a fase líquida é mais compacta.
Logo, a densidade da água na fase líquida é maior do que na fase sólida.
Esse comportamento anormal faz com que o gelo boie na água.
Resposta
- A ordem crescente de densidade é: .
- O caso da água é diferente porque as ligações de hidrogênio formadas no estado sólido são muito espaçadas e, portanto, a fase líquida é mais compacta que a sólida. Por isso, a densidade do líquido é maior que a do sólido.