Metastabilidade

Metastabilidade é um conceito usado em física, química e ciência dos materiais para descrever o estado de um sistema que permanece estável frente a pequenas perturbações, mas que não é o estado mais estável possível. Em termos energéticos, o sistema encontra-se em uma posição de mínimo local da energia livre, isto é, em uma “colina” relativamente estável, separada de um estado de menor energia por uma barreira de energia. A transição para o estado mais estável requer uma flutuação suficientemente grande ou a superação dessa barreira, o que pode ocorrer após um longo tempo ou mediante mudança de condições.

A metastabilidade difere de dois outros regimes: a estabilidade global, em que o estado é o mais estável em determinadas condições, e a instabilidade, em que pequenas perturbações afastam rapidamente o sistema do estado atual. Em muitos casos, a vida útil de um estado metastável depende da altura da barreira de energia e da temperatura, seguindo mecanismos de nucleação ou ativação. Em química e cinética, a transformação pode ocorrer por formação de um núcleo estável que cresce até transformar o sistema inteiro.

Exemplos comuns incluem a água superresfriada ou superaquecida, materiais que permanecem em fases não cristalinas (vidro) sob condições que favoreciam a cristalização, e o diamante que é estável apenas quimicamente em relação ao grafite, mas pode persistir como metastável em condições ambientais. Metastabilidade é central para o entendimento de processos de solidificação, endurecimento de ligas, armazenamento de substâncias e dinâmica de sistemas complexos.