Empilhamento de Líquidos

Um projeto científico estratificado da Science Buddies

Conceitos chaveFísicaQuímicaDensidadeLíquidos

Introdução Você provavelmente sabe que quando objetos sólidos são colocados em um líquido, eles podem afundar ou flutuar. Mas você sabia que os líquidos também podem afundar ou flutuar? Na verdade, é possível empilhar diferentes camadas de líquidos umas sobre as outras. A chave é que todas as diferentes camadas devem ter densidades diferentes. Você pode empilhá-los escolhendo vários líquidos com uma variedade de densidades ou variando a densidade de um líquido adicionando produtos químicos como açúcar ou sal a ele. Se você escolher líquidos coloridos ou adicionar corante alimentar a cada camada, poderá até criar todo um arco-íris de cores em um único copo! Quer ver por si mesmo? Nesta atividade científica, você empilhará vários líquidos - um por um - e criará uma coluna de densidade colorida!

Fundo O fato de um objeto afundar ou flutuar depende de sua densidade em comparação com a densidade do líquido no qual ele caiu. Todos os tipos de matéria - sólidos e líquidos - são compostos de muitos átomos diferentes. Dependendo da massa desses átomos, de seu tamanho e da forma como estão dispostos, diferentes substâncias terão densidades diferentes. A densidade é característica para cada composto individual e definida como a massa de um composto dividida pelo seu volume. Em outras palavras, quanto mais matéria houver em uma certa quantidade de volume, mais densa é uma substância. Um centímetro cúbico de rocha, por exemplo, é muito mais pesado que um centímetro cúbico de madeira. Isso ocorre porque há muito mais matéria no mesmo volume de rocha em comparação com a madeira.

Os líquidos também podem ter densidades diferentes. A água doce, por exemplo, tem uma densidade de cerca de um grama por centímetro cúbico à temperatura ambiente. Qualquer composto – líquido ou sólido – que tenha densidade maior que a da água afundará, enquanto substâncias com densidade menor flutuarão. Você pode testar isso reunindo vários líquidos que você tem em sua cozinha, como óleo vegetal, xarope de milho, sabão de lavar louça, água, álcool isopropílico e muito mais. Qual destes você acha que vai afundar ou flutuar na água? Descubra nesta atividade!

Materiais

Preparação

Procedimento

Observações e resultados Você empilhou com sucesso todos os três líquidos um sobre o outro para criar uma coluna de densidade colorida? Na verdade, não importa em que ordem você adiciona os três líquidos diferentes em sua jarra; as camadas acabarão sendo sempre as mesmas: o xarope de milho fica no fundo, a água colorida fica no meio e o óleo vegetal flutua no topo. Isso ocorre porque o xarope de milho tem a maior densidade de todos os líquidos, cerca de 1,4 gramas por centímetro cúbico, enquanto a densidade da água é de cerca de um grama por centímetro cúbico à temperatura ambiente. O óleo vegetal é mais leve que a água com uma densidade de cerca de 0,9 grama por centímetro cúbico e, portanto, flutua na superfície da água. Mesmo que você vire o frasco de cabeça para baixo, as camadas se reorganizam na ordem original devido às suas diferentes densidades. Se você fez a atividade extra e pesou o mesmo volume de cada líquido, deve ter descoberto que o xarope de milho era o mais pesado, seguido pela água e depois pelo óleo vegetal.

Os objetos que você soltou na jarra 2 se acomodaram na coluna de densidade dependendo de suas próprias densidades. O elástico provavelmente ficou em cima do xarope de milho, enquanto a moeda caiu até o fundo da jarra. A cera deve ter ficado em cima da camada de água e o palito de picolé deve ter flutuado por cima do óleo vegetal. Por fim, se você sacudisse o pote com muita força, poderia ter observado que o óleo vegetal ainda se separava e flutuava por cima, mas o xarope de milho e a camada de água começaram a se misturar e não se separavam mais facilmente. Isso se deve à miscibilidade dos diferentes líquidos. Se os líquidos tiverem uma estrutura química muito diferente que torne um polar e o outro apolar, eles não se misturarão e sempre ficarão separados. Isso vale para o óleo, que é um líquido não polar, e a água, que é um líquido polar. O xarope de milho, por outro lado, tem a capacidade de se misturar com a água e, portanto, pode se dissolver nela. Isso é o que acontece quando você agita o frasco com muita força.