Experiência 4

Líquido a mais num copo
Ciência em Casa

Material

      Copo de vidro.
      Copo de plástico.
      Seringa.
 
Compostos

      Água.
 
Vídeo:  download.avi (515 KB)





Fotos:  





Procedimento

     1. Deita água destilada num copo de vidro até encher o copo. (o copo utilizado pode ser um convencional de cozinha. Em relação à água, esta deve ser destilada para termos água praticamente sem iões, catiões e outras impurezas que podem afectar a tensão superficial)

     2. Pega numa seringa sem agulha e vai adicionando pequenas quantidades de água, de maneira a não perturbar muito o equilíbrio da superfície. (a quantidade máxima pode ser notada quando ao adicionar mais água, esta começa a escoar-se pelas bordas do copo)

     3. Quando reparares que o copo não leva mais líquido, podes verificar que o copo tem água a mais. (quando se formarem canais de escoamento de água, absorve a água que forma esse canal de maneira a dificultar ao máximo a saída de água por esses locais. A absorção deve ser feita com um vulgar guardanapo de cozinha)

     4. Repete o procedimento para um copo de plástico e para uma solução de água com sal. (o que se verifica é que para estes dois casos vamos ter uma quantidade adicional de líquido ainda maior)
 
O porquê?

Desde o início foi-nos ensinado que a matéria pode estar em três estados bem definidos, sendo esses três estados: sólido, líquido e gasoso. Quando temos uma certa quantidade de água exposta ao ar, temos dois estados bem definidos, isto é, no seio da água o estado líquido e acima da superfície da água, o estado gasoso. Mas no limite que une estas duas fases, existe uma interface, à qual estão associadas propriedades totalmente diferentes das do estado líquido ou gasoso.

Analisando as interacções inter-moleculares que uma molécula sofre no seio da fase líquida, pode-se tirar a conclusão que essa molécula é atraída e repelida de maneira a que a resultante das forças seja praticamente nula. Uma molécula na superfície sofre atracções para o seio do líquido, mas no sentido contrário não sofre qualquer força. Isso vai implicar que na superfície de água existam forças não compensadas, fazendo com que a área da superfície seja mínima.

Esse fenómeno é chamado de tensão superficial. A tensão superficial é definida como uma força contractiva que opera no perímetro da superfície e que a tende a comprimir.

Passando agora à experiência, o que se pode observar é que as interacções entre as moléculas de água da superfície e as que estão logo abaixo, impedem que o líquido transborde. É de notar, que para a água este fenómeno é muito evidente porque temos interacções por pontes de hidrogénio, que se tratam de interacções bastante fortes. Se por exemplo, em vez de água a experiência fosse feita com benzeno, este fenómeno não se faria notar porque as interacções entre as moléculas de benzeno são muito mais fracas.

Em adição, na experiência é proposta a utilização de soluções de sal com água, e a utilização de dois copos, de materiais diferentes. Primeiro discutindo as soluções de cloreto de sódio, a adição de sal à água vai ter como consequência um aumento da tensão superficial, porque existe solvatação dos iões. Isto é, a adição de sal ainda vai reforçar mais as interacções moleculares entre as moléculas de água. A utilização de dois tipos de copos é feita, de maneira a que se ponha em evidência as interacções entre as moléculas do sólido e da água. No copo de plástico vamos ter um excesso de água maior, porque as suas paredes, por intermédio de repulsões moleculares, vão impedir a formação de canais de escoamento. Como a estrutura do vidro permite uma maior interacção com as moléculas de água do que a estrutura do plástico, isso implica que o líquido em excesso no copo de plástico vai ser maior do que no copo de vidro. 





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