O que é matéria

Uma astronauta na Lua pesa um sexto do que pesa na Terra, mas sua massa não muda.

Na química, a definição de matéria cabe em uma frase: tudo o que ocupa espaço e tem massa. Um tijolo é matéria, assim como a água em um copo. O ar também é matéria, embora você não consiga vê-lo. Ao soprar em um balão, ele incha porque o ar que entra precisa de espaço. Luz, som e calor não são matéria. Eles transportam energia, mas não têm massa própria nem preenchem um recipiente.

Massa não é o mesmo que peso

A massa mede a quantidade de matéria de um objeto. Podemos medi-la em uma balança, comparando o objeto com massas-padrão, ou pela força necessária para acelerá-lo: um carro exige muito mais força do que uma bicicleta. O peso é a força com que a gravidade atrai essa massa. Ele é proporcional à massa, mas depende do lugar. A gravidade da Lua é cerca de um sexto da terrestre, então uma astronauta lá pesa cerca de um sexto do que pesa aqui. Sua massa, a quantidade de matéria do seu corpo, continua igual. Em órbita, ela pode sentir ausência de peso, mas nunca fica sem massa.

Três estados do dia a dia

Na Terra, a matéria costuma aparecer em um de três estados. Um sólido é rígido e mantém a própria forma; uma colher continua com a mesma forma na gaveta ou em uma xícara. Um líquido escoa e assume a forma do recipiente, mas a gravidade deixa sua superfície superior plana. Em órbita, a água e a nave caem livremente juntas. Nada achata a água, e uma porção dela se reúne em uma esfera. Um gás preenche todo o recipiente, assumindo sua forma e seu volume. Ao comprimir um sólido ou um líquido, seu volume quase não muda; um gás, porém, diminui bastante.

Existe um quarto estado, raro na Terra, mas comum no universo. O plasma é um gás em que muitas partículas têm carga elétrica. As estrelas são feitas dele. Também podemos vê-lo nos relâmpagos, em maçaricos de corte a plasma e em algumas telas de televisão mais antigas. Certos materiais parecem pertencer a mais de um estado. A areia escoa como um líquido, mas cada grão é sólido. Uma nuvem se desloca como um gás, mas é ar misturado com minúsculas gotas de água líquida ou cristais de gelo.

A matéria não se perde ao se transformar

Quando o gelo derrete ou a água ferve, a substância não surge nem desaparece. A quantidade total de matéria permanece a mesma em uma mudança de estado e em uma reação química. Essa é a lei da conservação da matéria. No dia a dia, nem sempre percebemos isso porque parte dos produtos costuma escapar na forma de gases. Em um recipiente fechado, porém, a balança não registra mudança. Uma chaleira parece perder água ao ferver; a água continua lá, espalhada pela cozinha na forma de vapor.

O modelo deste curso explica esses fenômenos por meio de partículas: átomos ou moléculas que estão sempre em movimento. No sólido, elas ficam em posições fixas e só podem vibrar. No líquido, continuam próximas, mas deslizam umas pelas outras. No gás, ficam distantes e seguem em linha reta até colidir com algo. A temperatura indica a rapidez desse movimento. A teoria cinético-molecular dá uma relação precisa: a energia cinética média das partículas é proporcional à temperatura medida em kelvins.