Existem somente 3 estados da matéria?
 |
| Os mais conhecidos estados da matéria: sólido ( a), líquido ( b) e gasoso ( c); cada um deles apresentam diferentes estados de organização e livre movimentação entre os seus constituintes básicos ( íons ou moléculas) |
No nosso cotidiano, assim como no resto do Universo visível, são quatro os estados da matérias mais comuns: sólido, líquido, gasoso e plasma.
1. No sólido, como o gelo, as partículas ( nesse caso, moléculas) estão fixas, bem presas umas às outras pelas forças intermoleculares, com pouquíssimo grau de liberdade, podendo apenas vibrar;
2. No líquido, como a água em temperatura/pressão ambientes, as partículas ganham um bom grau de liberdade, tornando-se um fluído que pode assumir diversas formas;
3. No gasoso, como o vapor d´água, as partículas ganham alto grau de liberdade, podendo ocupar o espaço que quiserem, já que estão fracamente ligadas entre si;
4. No plasma, as partículas estão divididas em íons e elétrons, não existindo mais forças intramoleculares ( que prendem os átomos na estrutura unitária das moléculas, por exemplo). Um verdadeiro fluído de cargas é formado. Para se chegar nesse estado, é preciso de altíssimas temperaturas ou exposição à enormes diferenças de potencial elétrico. O plasma possui grande condutividade elétrica, produzindo correntes elétricas e campos magnéticos. Ainda no exemplo da água, podemos citar os raios elétricos formados nas nuvens de chuva ( Sim! Os raios responsáveis pelos relâmpagos e trovões são um estado de matéria). O plasma é o estado mais comum quando consideramos todo o Universo, principalmente quando sabemos que ele é o componente principal das estrelas. O fogo é outro exemplo.
 |
| Na sequência, temos água sólida, líquida, gasosa ( nuvens) e na forma de plasma ( raios elétricos) |
Além desses quatro estados, temos outros que só são alcançados em situações muito extremas e específicas. O Condensado de Bose–Einstein é um deles, formado quando a matéria alcança temperaturas próximas do zero absoluto ( 0 K ou 273,15°C negativos), e é onde comportamentos quânticos muito estranhos começam a surgir. O isótopo ´4´ do hélio em estado de superfluído é um exemplo disso e uma das suas mais notáveis características é não possuir viscosidade ou tensão superficial. Com isso, o superfluído de hélio, se estiver contido em um recipiente aberto, passa a ´subir´ pelas paredes, desafiando a gravidade, até fugir completamente de lá! Além disso sua condutividade térmica é tão alta que não se forma bolhas no seu interior enquanto ele está fervendo, porque o calor passa rapidamente do fundo para a superfície, ou seja, as bolhas só são formadas na camada superficial! (1)
Outros exemplos de estados estão no plano teórico quântico, ainda não tendo sido testemunhados. E outros, mesmo não estando visíveis para nós, existem em majoritária abundância em nosso Universo, como a Matéria Escura, porém, ninguém ainda pode confirmar como ela seria ( apenas conhecemos seus efeitos gravitacionais).
(1) Esse é mais um exemplo de distribuição energética em um sistema de partículas que contradiz o princípio matemático consolidado por Boltzmann. Os átomos de hélio superfluído gostam de ficar próximos um do outro independente da distribuição de energia no sistema e por isso conseguem vencer a barreira imposta pela gravidade através de uma probabilidade quântica ´especial´.
ATUALIZAÇÃO: Neste começo de ano foi anunciado que um novo estado da matéria envolvendo o hidrogênio, o elemento mais leve do Universo e bem conhecido pelo público através do trágico acidente com o balão de transporte aéreo Luftschiffbau-Zeppelin GmbH, um dos símbolos nazistas da Alemanha, o qual pegou fogo devido à uma falha que causou um vazamento do gás e sua violenta combustão a partir de faíscas elétricas.
Nunca antes havia-se conseguido solidificar o gás hidrogênio com a tecnologia humana, mas cientistas na Escócia parecem ter conseguido tal feito. Colocando uma pequena quantidade de hidrogênio líquido entre dois diamantes, e aplicando uma pressão sobre os dois de 384 gigapascals, ou quase 4 milhões de vezes maior que a pressão atmosférica ao nível do mar, eles conseguiram criar gás hidrogênio sólido! Com análises de lasers, parece que ele se transformou em um sólido metálico, mas é difícil de se afirmar com certeza pois faltaria testes de condutividade elétrica, algo impossível com a finíssima camada deixada entre um apertado espaço entre os dois diamantes.
Outra forma de confirmar a existência de um sólido metálico nesse tipo de experimento seria se a pressão exercida sobre o hidrogênio fosse entre 400 e 450 gigapascals, algo que não é possível devido ao fato dos diamantes se quebrarem com tal força. O gás hidrogênio é um composto molecular, mas, teoricamente, para se chegar a um sólido, ele provavelmente assumiria um estado metálico, com seu íon H+ rodeado pelos elétrons em uma conformação eletrônica de metais. É previsto, também, que a maior parte dos Gigantes Gasosos, como Júpiter, é formada pelo hidrogênio nessa fase, chamada, agora, de ´Hidrogênio Fase 5´, um novo estado da matéria alcançado em laboratório. Publicação completa: http://www.nature.com/nature/journal/v529/n7584/full/nature16164.html
