Ciência

Por que a água evapora à temperatura ambiente?

Por que a água evapora à temperatura ambiente?
Escrito por Gilvan Alves

A agua evapora à temperatura ambiente porque as moléculas no topo do líquido têm menos atração intermolecular do que aquelas dentro do volume. Quando a camada superior é exposta à luz solar, algumas moléculas ganham energia cinética suficiente para escapar para a atmosfera. A umidade também afeta a facilidade com que a água pode evaporar. Se o ar já estiver saturado com vapor de água, a evaporação será interrompida.

Fomos ensinados na escola que quando a água ferve, ela muda de fase de líquido para vapor. Para causar essa mudança, é necessária uma alta temperatura, chamada de ponto de ebulição. Para a água, este ponto é de 100 o C. No entanto, lembre-se que quando chove, as poças evaporam depois que o céu clareia, principalmente quando o sol aparece. Na evaporação, a fase da água também muda de líquida para vapor, e isso acontece em temperaturas que não chegam nem perto de 100 o C.

Então porque isso acontece? 

A resposta está nas propriedades físicas e químicas das moléculas de água e nas ligações formadas entre essas moléculas (ligações intermoleculares).

Propriedades Químicas das Moléculas de Água

Uma molécula de água é composta por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio. As ligações entre os átomos de O e H são formadas pelo compartilhamento de elétrons. Essas ligações são chamadas de ligações covalentes. Cada elemento tende a atingir o estado energeticamente mais baixo (isto é, o estado mais estável) perdendo ou ganhando elétrons para alcançar a configuração de gás nobre mais próxima. 

O oxigênio contém seis elétrons na camada mais externa e requer dois elétrons para completar o octeto e entrar na configuração do gás nobre Neon. O hidrogênio tem um elétron em sua camada mais externa e, ganhando um elétron, pode atingir a configuração do gás nobre Hélio. Assim, um átomo de Oxigênio compartilha dois elétrons e dois átomos de Hidrogênio compartilham um elétron cada um para formar uma molécula de água, ou seja, H 2 O. 

Diagrama de Água Hidrogênio Oxigênio H2O

Uma molécula de água tem uma forma ligeiramente dobrada devido aos elétrons no átomo de oxigênio. Isso contribui para a ligação de hidrogênio intermolecular.

O oxigênio tem uma alta tendência a atrair elétrons para si. Essa propriedade é chamada de eletronegatividade . Devido à alta eletronegatividade, os elétrons passam mais tempo perto de O, e uma carga parcial negativa se desenvolve em O. Da mesma forma, uma carga parcial positiva se desenvolve em H. A geometria de uma molécula de água é tal que há uma separação de positivo (perto de dois H átomos) e cargas negativas (em O).

Quando duas moléculas de água estão próximas uma da outra, o O parcialmente negativo de uma molécula tende a atrair o átomo H parcialmente positivo da outra molécula, resultando em uma ligação fraca, chamada ligação de hidrogênio . Esta ligação existe entre duas moléculas diferentes (ligação intermolecular). Como uma ligação de hidrogênio é fraca, é necessária menos energia para quebrá-la, e é por isso que a água permanece líquida à temperatura ambiente.

Temperatura e Energia Molecular

A temperatura é uma medida da energia cinética média possuída por uma molécula. Quanto maior a temperatura, maior a energia média e mais fácil é para as moléculas superarem a atração intermolecular e se moverem mais livremente. Para que um líquido mude de fase para vapor, duas forças precisam ser superadas.

Diagrama dos Estados da Mater quatro estados Gás Líquido Sólido

O aumento da temperatura aumenta a energia das moléculas a pressão constante, aproximando-as da fase de vapor. (Crédito da foto: udaix/Shutterstock)

A primeira é a atração intermolecular de moléculas próximas, chamadas forças coesivas. A segunda é a pressão descendente exercida pela atmosfera. Quando um líquido muda de fase para vapor, suas moléculas adquiriram energia cinética suficiente para superar todas as forças intermoleculares e também superar a pressão descendente exercida pela atmosfera ao seu redor.

Umidade

A quantidade de vapor de água presente na atmosfera é chamada de umidade . A qualquer temperatura, a atmosfera pode conter apenas uma quantidade fixa de vapor de água. Quanto maior a temperatura, maior a quantidade de vapor de água presente na atmosfera. A concentração de vapor de água na atmosfera tem um limite superior, além do qual nenhum vapor de água pode ser retido. 

Evaporação à temperatura ambiente

Suponha que a água esteja espalhada finamente sobre uma mesa. As moléculas estão dispostas em camadas. As moléculas na camada superior experimentam forças intermoleculares atrativas apenas na parte inferior e nas laterais, enquanto as moléculas dentro da massa líquida experimentam atração intermolecular de todas as direções. Assim, as moléculas no topo experimentam menos forças intermoleculares líquidas do que aquelas dentro da massa. Como essas forças intermoleculares (ligações de hidrogênio) são fracas, quando a camada superior é exposta à luz solar, algumas moléculas ganham energia cinética suficiente para escapar para a atmosfera à temperatura ambiente.

Ilustração em vetor de evaporação.  Substância de superfície líquida rotulada muda para esquema de estado gasoso.  Diagrama de explicação educacional com fenômeno da natureza quando o sol aquece a água morna e aciona o vapor ascendente

Na evaporação, ao contrário da ebulição, apenas algumas moléculas na superfície possuem energia suficiente para entrar na fase de vapor. (Crédito da foto: VectorMine/Shutterstock)

Além disso, quanto menor a umidade, mais fácil é para o líquido evaporar. À medida que a evaporação continua, a concentração de vapor de água na atmosfera aumenta. Além de um limite crítico, não mais vapor de água pode ser retido pela atmosfera. Isso é chamado de estado saturado. Se o estado de saturação não for alcançado, a evaporação continua. 

Assim, uma combinação de umidade e alta energia molecular possibilita que algumas moléculas na superfície evaporem, mesmo em temperaturas mais baixas!

Sobre o autor

Gilvan Alves

25 Anos de idade, Técnico em Rede de Computadores, Sempre em busca de aprender algo novo todos os Dias!

Deixe um comentário