A maioria dos metais sólidos, como o ferro, o alumínio, o cobre e o chumbo, podem atingir o ponto de fusão ao alcançar até milhares de graus Celsius; a partir daí, são considerados líquidos. Por exemplo, o tungstênio precisa alcançar uma temperatura significativamente alta, de 3422 °C, para se transformar em líquido. No entanto, existem metais encontrados na Terra que podem derreter em climas muito mais frios.
Alguns materiais com o ponto de fusão relativamente baixo se transformam em líquidos em temperaturas consideradas geladas até para os seres humanos e animais. No caso do césio, ponto de fusão é alcançado em apenas 28,4 °C. Contudo, existe um único metal que é completamente líquido à temperatura ambiente, pois seu ponto de fusão é de -38 graus Celsius: o mercúrio.
A resposta mais simples é que o mercúrio pode existir tanto no estado sólido quanto no líquido, isso vai depender do clima onde o material está localizado. Por exemplo, se estiver em qualquer região natural ao redor do Brasil, estará sempre em forma líquida. Mas se estivesse na Rússia, o metal seria transformado em sólido durante o inverno intenso — dependendo da temperatura, mas há cidades que passam de -42 graus Celsius.
Conforme o professor de ciência e engenharia de materiais do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), Craig Carter, o ponto de fusão específico de cada metal está relacionado às ligações dos átomos que compõem esses materiais.
Apesar de não ser um bom condutor de calor, o mercúrio é um bom condutor de eletricidade.Fonte: Getty Images
Ele usa uma bola de beisebol para explicar o que acontece dentro desses metais. Por exemplo, se um arremessador bater na bola, ela será lançada para longe em uma direção e velocidade única; contudo, se forem diversas bolas microscópicas, elas se moverão em diferentes direções, mas em uma velocidade única. Isso acontece devido à energia cinética.
“Um metal está cheio de ligações entre os átomos que o compõem. O que determina o ponto de fusão de um material tem tudo a ver com a energia associada às ligações. A formação da ligação transforma parte da energia cinética em energia de ligação. A energia de uma ligação no mercúrio é muito baixa, tendendo a se desorganizar em temperaturas mais baixas”, disse Carter em uma publicação oficial do MIT.
Mercúrio é líquido e sólido
Parte da energia cinética de um metal é convertida na energia de ligação, mas as ligações de energia são tão reduzidas no mercúrio que não é necessário muito movimento entre os átomos. Em outras palavras, as distâncias entre os átomos do material diminuem quando é colocado em um ambiente com menos de -38 graus Celsius, então, eles param de se mover e o mercúrio se transforma em um sólido.
Assim como acontece com a água ao passar pelos estados líquido, sólido e gasoso, o metal se tornará líquido sempre que atingir temperaturas mais altas, pois os átomos ficam mais desorganizados — essa desorganização tende a ser favorecida, fazendo com que os metais se tornem líquidos. Em climas mais frios, os átomos estão mais organizados e, portanto, encontram-se no estado sólido.
Os vizinhos de mercúrio na tabela periódica, ouro e tálio, costumam entrar em ponto de fusão ao alcançar 1 mil e 300 graus Celsius, respectivamente.Fonte: Getty Images
“Os líquidos são mais desorganizados do que os sólidos, portanto, em baixas temperaturas, os sólidos tendem a ser favorecidos. Se você deseja processar materiais, precisa saber como os metais se comportam em diversas temperaturas. Antes do advento das obturações de resina composta, os dentistas preenchiam as cavidades com uma substância que tinha um ponto de fusão muito baixo”, Carter acrescenta.
O ponto de fusão não é igual para todos os metais encontrados na Terra; se você misturar diferentes metais e criar uma liga fundida, o ponto de fusão também mudará e o comportamento do material mudará. Então, mesmo que o mercúrio seja um líquido a -38 graus Celsius, se ele for misturado com prata, estanho ou cobre, o material pode permanecer sólido em temperaturas comuns.
Além do mercúrio, os cientistas apontam que o bromo também tem boa resistência ao ponto de fusão; ele derrete a -7,2 °C — porém, o bromo é um elemento não metálico do grupo dos halogênios.
Outros dois elementos transurânicos, chamados de Copernicium e Fleróvio, também podem ser líquidos à temperatura ambiente da Terra. Nenhum dos dois é encontrado naturalmente no planeta, mas ambos podem ser produzidos artificialmente.
Gostou do conteúdo? Então, fique por dentro de mais curiosidades da ciência aqui no TecMundo. Se desejar, aproveite para descobrir como surgiu a tabela periódica.
