Como calcular a densidade de uma mistura de líquidos?

A densidade é a relação entre a massa de um material e o seu volume (d = m/V) em uma dada temperatura e pressão.

Isso significa que a densidade é uma propriedade específica de cada material e pode ser calculada para líquidos, sólidos ou gases por meio da seguinte fórmula:

Para líquidos e sólidos, a unidade mais usada para densidade é g/cm3 (ou g/mL), lembrando que 1 cm3 = 1 mL. Já para gases é mais comum a unidade g/L. Apesar disso, a unidade de densidade no SI (Sistema Internacional de Unidades) é o quilograma por metro cúbico (kg/m3).

Assim, quando dizemos, por exemplo, que a densidade do ferro é de 7,86 g/cm3, isso quer dizer que o volume de 1 cm3 de ferro apresenta 7,86 g.

Veja um exemplo de como usar a fórmula da densidade para resolver problemas:

“(UFU-MG) Em condições ambientes, a densidade do mercúrio é de aproximadamente 13 g/cm3. A massa desse metal, da qual um garimpeiro de Poconé (MT) necessita para encher completamente um frasco de meio litro de capacidade, é de?”

Resolução:

Dados:

dmercúrio = 13 g/cm3
V = 0,5 L = 500 mL = 500 cm3
m = ?

Da fórmula da densidade, temos:

d = m/V
m = d . V
m = (13 g/cm3) . (500 cm3)
m = 6500 g

A densidade de um líquido pode ser medida na prática por meio de um aparelho chamado densímetro (figura abaixo). Ele é formado por um tubo de vidro com uma haste graduada em densidades e, na parte inferior, possui uma parte mais larga e mais “pesada”. Ao ser colocado no líquido, o densímetro fica numa posição em que o nível do líquido fica exatamente em cima da graduação na haste.

O densímetro é muito usado para verificar adulterações em determinados produtos. Por exemplo, você já deve ter visto em postos de gasolina um densímetro que fica à mostra mergulhado no etanol. A densidade do álcool é de 0,79 g/cm3, o densímetro deve apontar esse valor; do contrário, o etanol foi adulterado.

No entanto, a densidade é uma grandeza que varia de acordo com a temperatura e pressão. Isso ocorre porque as variações da temperatura e da pressão provocam uma alteração no volume do material e, consequentemente, alteram também a densidade que é inversamente proporcional ao volume. Por exemplo, o balão da imagem abaixo consegue subir porque quando o ar é aquecido (temperatura aumenta), o seu volume também aumenta e a sua densidade diminui.

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Portanto, o correto é se referir à densidade dos materiais citando em que temperatura se encontram e sobre qual pressão. Por exemplo: “A densidade do chumbo é de 11,34 g/cm3, a 20ºC e 1,0 atm.”.

Um material menos denso flutua sobre um mais denso. O contrário também ocorre, um material mais denso afunda num material menos denso. Além disso, à medida que muda de estado físico, uma mesma substância possui diferentes densidades.

Para verificar esses pontos, veja o caso da água. À temperatura ambiente, no estado líquido, ela possui densidade igual a 1,0 g/cm3. À medida que ela vai congelando, as suas moléculas realizam ligações de hidrogênio, ficando dispostas tridimensionalmente de forma organizada, numa grade cristalina com espaços vazios. O resultado é que a densidade do gelo fica menor (0,92 g/cm3) que a da água e flutua quando colocado nela:

É interessante que o gelo não fica totalmente acima da superfície da água, mas a maior parte fica abaixo dela. Isso é bem visualizado pelo iceberg mostrado na imagem inicial desse texto. Isso acontece porque se compararmos a densidade do gelo (0,92 g/cm3) com a da água (1,0 g/cm3), veremos que é necessário apenas 92% do volume do gelo para igualar a massa de água que ele desloca. Dessa forma, 92% do volume do gelo fica abaixo da superfície da água; e apenas 8% ficam acima da superfície.

Porém, se colocarmos o gelo num copo com bebida alcoólica, verificaremos que o gelo não flutua, mas afunda. Isso ocorre porque, conforme já foi dito, a densidade do álcool é de 0,79 g/cm3, ou seja, é menor que a do gelo.

Se adicionarmos água ao álcool, a sua densidade vai aumentando gradativamente. Isso mostra que, em misturas, as densidades das substâncias mudam. Por exemplo, se adicionarmos sal na água, a sua densidade irá aumentar.

Isso pode ser visualizado no caso do Mar Morto, que possui alta concentração de sal dissolvido em sua água, tendo densidade de 1,35 g/cm3. É por isso que qualquer pessoa flutua em suas águas; caso fosse em um rio comum, só não afundaria quem sabe nadar.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça

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