O que é densidade?
A densidade é uma grandeza que relaciona a massa e o volume de qualquer amostra da matéria em uma dada temperatura e pressão. Sendo assim, é o resultado da razão entre a massa de um material e o volume por ele ocupado.
Como fazer o cálculo de densidade?
Matematicamente, a densidade é calculada da seguinte maneira:
densidade = massa/ volume
d = m/ V
Desse modo, é uma propriedade específica de cada material e a unidade de medida é expressa em g/cm3, g/L, kg/L, etc. Pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade utilizada é kg/m3.
Relação entre densidade e flutuação
Como essa propriedade depende da temperatura e pressão, as variações de temperatura e pressão provocam mudanças no volume do material e consequentemente alteram a densidade, uma vez que essa é uma grandeza inversamente proporcional ao volume. Logo, o aumento do volume diminui a densidade do material.
Um exemplo disso é quando o ar é aquecido e assim se promove o aumento do seu volume enquanto a sua densidade diminui. O uso do ar aquecido para diminuição da densidade é o que explica o funcionamento do balão. Com a expansão do ar, o balão acaba subindo.
Comparando diferentes valores de densidade, como por exemplo, da água, da cortiça e do chumbo, temos os seguintes valores:
dágua= 1 g/ cm3
dcortiça= 0,32 g/ cm3
dchumbo= 11,3 g/ cm3
Desse modo, temos que dchumbo> dágua > dcortiça. Como a densidade da cortiça é menor que da água, ela flutua na água, enquanto o chumbo afunda por ser mais denso que esse líquido.
Com isso, temos que, com a densidade, é possível prever se um corpo irá afundar ou não em determinado líquido.
Considerando a mudança de estado físico da água de líquido para sólido durante a formação de gelo. À medida que a água vai congelando, as moléculas realizam ligações de hidrogênio e ficam dispostas numa grade cristalina com espaços vazios. Isso proporciona uma densidade menor que a da água (0,92 g/ cm3) e ao ser colocado na água líquida, o gelo flutua. Ou seja, com a mudança de estado físico, uma substância pode alterar sua densidade.
Em resumo, temos que um material menos denso flutua sobre o mais denso, enquanto o mais denso flutua ao ser colocado em contato com um material menos denso.
Densidade das soluções
Em soluções, a densidade é calculada utilizando a mesma fórmula que o cálculo em uma amostra pura. No entanto, quando estamos analisando uma solução, a fórmula é interpretada da seguinte maneira:
d = densidade da solução
m = massa da solução
V= volume da solução
Uma mistura é formada por soluto e solvente, ou seja, é formada pela junção de duas substâncias que apresentam volume e massa próprios. Com isso, a interpretação matemática da densidade das soluções pode ser desmembrada em:
d = m1 + m2/ V1 + V2
Em que m1 corresponde a massa do soluto, m2 a massa do solvente, V1 o volume do soluto e V2 o volume da solução.
À medida que se adiciona mais soluto ao solvente, mais a densidade sofrerá alterações.
Fatores que afetam a densidade
Como mencionado, essa propriedade depende do material que está sendo analisado. Além do tipo de material, o aumento da temperatura provoca a dilatação da substância gerando o seu aumento de volume e assim interferindo na densidade.
No caso de amostras gasosas, o volume acaba sofrendo muita influência da variação de pressão e por isso, a densidade também depende da pressão.
Como em mudanças de estado físico a organização espacial dos átomos sofre alteração, esses processos que são dependentes da temperatura e da pressão, exemplificam a influência desses dois pontos na determinação da densidade. Já que, em mudanças de estado físico, a densidade da substância se altera.
Qual a importância da densidade do nosso cotidiano?
A densidade é uma propriedade física importante da matéria. Toda a matéria possui densidade. É por isso que a utilização desse conceito auxilia na determinação de outras propriedades, como por exemplo o raio atômico de metais. É por meio da densidade que é possível prever se uma substância irá flutuar ou afundar em outra substância.
Conhecer essa propriedade de diferentes materiais também permite a identificação de substâncias desconhecidas e também auxilia no controle de qualidade dos materiais.
O controle da densidade em parâmetros de qualidade é utilizado, por exemplo, no controle de etanol, já que é muito comum adulterar o combustível com adição de água que pode trazer sérios problemas ao funcionamento do veículo. A adição de água, provoca o aumento da densidade do combustível e é por isso que é obrigatório o uso de densímetro acoplado a bomba nos postos de combustíveis. Com isso, o consumidor pode verificar a qualidade do combustível vendido.
Densidade na tabela periódica
A densidade é uma propriedade periódica. Como ela é uma propriedade periódica, em uma família da Tabela Periódica o aumento ocorre com o número atômico, ou seja, de cima para baixo. Enquanto, em um período a densidade aumenta das extremidades para o centro da tabela.
Distribuição da densidade na tabela periódica
