A volatilidade de uma substância química é uma propriedade física que descreve a facilidade com que ela passa do estado líquido ou sólido para o estado gasoso em uma determinada temperatura e pressão. Em outras palavras, é a tendência de uma substância evaporar ou vaporizar. Substâncias altamente voláteis têm maior probabilidade de se transformar em vapor, enquanto substâncias com baixa volatilidade tendem a permanecer no estado líquido ou sólido.

Fatores que influencia a volatidade de uma substância

Em princípio, a volatilidade de uma substância é influenciada por diversos fatores. Assim, aqui colocamos 4 fatores para você. 

1. Forças intermoleculares: As forças intermoleculares presentes na substância afetam sua volatilidade. Substâncias com forças intermoleculares fracas, como o caso de gases nobres, tendem a ser altamente voláteis. Ou seja, suas moléculas podem facilmente escapar para a fase gasosa. Por outro lado, substâncias com forças intermoleculares mais fortes, como ligações de hidrogênio ou interações dipolo-dipolo, tendem a ser menos voláteis.

2. Massa molar: Em geral, substâncias com menor massa molar são mais voláteis do que substâncias com maior massa molar. Isso ocorre porque moléculas menores possuem menor massa e, portanto, têm maior velocidade média, o que facilita sua transição para a fase gasosa.

3. Temperatura: Aumentar a temperatura de uma substância aumenta a agitação térmica das partículas. Assim, aumenta sua taxa de evaporação e, portanto, a volatilidade da substância.

4. Pressão: A pressão também pode afetar a volatilidade de uma substância. Ou seja, quando se trata de substâncias que podem existir em diferentes estados físicos sob diferentes pressões. Por exemplo, a pressão pode afetar o ponto de ebulição de uma substância, influenciando sua volatilidade.

A substância mais volátil

A substância química mais volátil é o elemento químico hélio (He). O hélio é um gás nobre, o segundo elemento mais leve do universo, e possui o menor ponto de ebulição de todos os elementos químicos, o que o torna altamente volátil em condições padrão de temperatura e pressão (25 °C e 1 atm).

O ponto de ebulição do hélio é extremamente baixo, a -268,93 °C (4,22 K), o que significa que, mesmo em temperaturas muito baixas, como as encontradas no espaço sideral, o hélio permanece no estado gasoso. Em condições normais de temperatura e pressão na Terra, o hélio não liquefaz e é usado para encher balões, como um gás não inflamável em sistemas de mergulho, em ressonância magnética (RM), e outros usos que exigem suas propriedades únicas.

O hidrogênio (H₂) é outra substância química altamente volátil, com um ponto de ebulição ainda mais baixo que o do hélio (-252,87 °C ou 20,28 K). No entanto, o hidrogênio é mais propenso a formar moléculas com outras substâncias, como o oxigênio para formar água, tornando o hélio, um gás nobre, a substância mais volátil entre os elementos químicos puros.

A substância menos volátil

A substância química menos volátil são substâncias sólidas com estruturas moleculares complexas e forte ligação intermolecular. Essas substâncias têm altos pontos de ebulição e, portanto, não tendem a evaporar facilmente em condições normais de temperatura e pressão.

Dessa forma, colocamos para você 4 classes de substâncias químicas menos voláteis. Ai vão elas para você.

1. Sais iônicos: Os sais iônicos são compostos sólidos formados por íons positivos e negativos, ligados por forças eletrostáticas. Como os íons estão fortemente atraídos uns pelos outros, os sais iônicos têm pontos de ebulição muito elevados e não são voláteis.

2. Sólidos covalentes: Substâncias covalentes com estruturas sólidas tridimensionais, como diamante (C), silício (Si), quartzo (SiO₂), e outros materiais covalentes, têm fortes ligações covalentes entre os átomos. Essas ligações são difíceis de quebrar, tornando essas substâncias sólidas menos voláteis.

3. Metais: Os metais têm ligações metálicas, que envolvem um “mar” de elétrons móveis que mantêm os átomos do metal unidos. Essa ligação metálica é forte e torna os metais sólidos muito menos voláteis do que gases ou líquidos.

4. Polímeros de alto peso molecular: Alguns polímeros de alto peso molecular, como polietileno de alta densidade (HDPE) e polipropileno (PP), possuem grandes cadeias moleculares que estão fortemente interligadas. Essas substâncias são sólidas em temperatura ambiente e apresentam pontos de fusão elevados, tornando-as menos voláteis.

Em resumo, as substâncias químicas menos voláteis são aquelas com forte ligação intermolecular e estruturas sólidas, o que resulta em altos pontos de ebulição e baixa tendência de evaporação sob condições normais de temperatura e pressão.

Aplicações da volatilidade para você

A volatilidade química tem diversas aplicações práticas em diferentes áreas da química e de outras ciências. Assim, colocamos para você 6 das principais aplicações para você. Que são:

1. Destilação: A destilação é um processo amplamente utilizado para separar substâncias líquidas com diferentes pontos de ebulição. A volatilidade das substâncias é fundamental nesse processo, pois as substâncias mais voláteis têm maior probabilidade de vaporizar primeiro. 

2. Extração: Em processos de extração, a volatilidade de certas substâncias é útil a para separá-las de uma matriz sólida ou líquida. Por exemplo, em processos de extração com solventes, a substância desejada é frequentemente dissolvida em um solvente volátil, que pode ser facilmente evaporado posteriormente, deixando a substância desejada isolada.

3. Cromatografia em fase gasosa (Gas Chromatography – GC): A volatilidade é um conceito-chave em cromatografia em fase gasosa, uma técnica analítica usada para separar e identificar componentes de uma mistura. Então, injeta-se a amostra em um gás portador, e a separação ocorre com base nas diferentes taxas de volatilização dos componentes da amostra.

4. Estabilidade de produtos químicos: A volatilidade é uma consideração importante na formulação de produtos químicos, como tintas, vernizes, solventes e produtos de limpeza. Controlar a volatilidade desses produtos é fundamental para garantir a segurança, o desempenho adequado e a minimização da emissão de compostos orgânicos voláteis (VOCs) no ambiente.

5. Análise de vapores e odores: Em algumas situações, utiliza-se a análise da volatilidade para identificar e caracterizar vapores ou odores específicos. Por exemplo, em estudos de qualidade do ar ou investigações de poluição ambiental, analisa-se a volatilidade de certas substâncias para determinar sua presença e impacto.

6. Farmacologia e toxicologia: A volatilidade é um fator relevante ao considerar a absorção, distribuição e eliminação de medicamentos e substâncias tóxicas no organismo. Substâncias mais voláteis podem ser rapidamente absorvidas pelo corpo ou apresentar maior toxicidade inalatória.

Considerações finais

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