Densidade - Determinação da densidade

Densidade absoluta, ou massa específica de um corpo, é a relação de sua massa com o volume que ele ocupa.

Pedaços de materiais distintos podem apresentar massas desiguais, devido a densidades diferentes.

For exemplo: Uma grade de ferro é mais pesada que uma grade de alumínio; sabemos, portanto, que o ferro é mais denso que o alumínio.

Determinação da densidade

Substâncias sólidas

A massa é facilmente determinada através de uma balança. Já o volume é determinado através de uma das seguintes formas:

1)  Se o sólido apresentar forma geométrica perfeita, o volume é determinado através da multiplicação das suas dimensões:

V = Altura x Largura x Profundidade

Exemplo 1

Alumínio

altura = 2 cm

largura = 1 cm

profundidade = 3 cm

V = 2 . 1 . 3 = 6 cm3
cm3 = centímetro cúbico é o mesmo que ml = mililitro; portanto 6 cm3 = 6 ml

Na balança determinamos que o cubo de alumínio pesa 16,2 g.

Portanto, sua densidade é:

Interpretação: 2,7 g por cm3 , ou seja, cada cm3 de alumínio pesa 2,7 g.

2)  Se o sólido apresentar formato irregular:

Pegamos um recipiente graduado com água. Adicionamos o sólido, o volume vai aumentar; a diferença entre o novo volume e o volume inicial de água é o volume do sólido.

Exemplo 2

Pedaço de ferro

Na balança, determinamos que o pedaço de ferro tem uma massa de 118 g.

Interpretação: 7,86 g por cm3, ou seja, em cada cm3 de ferro, temos 7, 86 g.


Comparando as densidades:

alumínio 2,7 g/cm3

Ferro d = 7,86 g/cm3

O ferro é mais denso do que o alumínio; por isso, ao comparar um pedaço de ferro com um de alumínio, ambos do mesmo tamanho, verificamos que o pedaço de ferro é o mais pesado.

Exemplo 3

Pegamos dois pedaços de ferro e de alumínio, ambos com volumes iguais a 100 cm3. Qual é a massa de cada um?

Alumínio

d  =  2,7 g/cm3  ( 2, 7 g em 1 cm3 )

1 cm3    2,7 g

100 cm   X

ou 

X = 270 g

O pedaço de alumínio pesa 270 g.

Ferro

d  =  7, 86 g/cm3  ( 7, 86 g em 1 cm3 )

1 cm3   7, 86 g

100 cm 

ou   

X = 786 g

O pedaço de ferro pesa 786 g.

O ferro é aproximadamente três vezes mais pesado que o alumínio.

Importante:

A densidade é uma propriedade específica da matéria; portanto, ao medir a densidade, identificamos a substância:

O alumínio é a única substância com d = 2,7 g /cm3 e o ferro é a única substância com d = 7,86 g/cm3. Portanto se temos uma substância que apresenta densidade de 2,7 g /cm3 sabemos que é alumínio.

A olho nu, algumas matérias podem ser confundidas com outras. Um minério de ferro chamado pirita ( FeS2 ), de cor amarelada, pode ser confundido com ouro. A pirita é chamada de “ouro dos tolos”. Quem trabalha diretamente com ouro sabe que ele é mais pesado e mais denso que a pirita.

Para a identificação correta de um material, pode-se fazer vários testes, entre eles, o da densidade.

Conforme a tabela de densidades:

d = 19, 3 g/cm3  cada cm3 de ouro pesa 19, 3 g
(ouro)

d =   5,2  g/cm3  cada cm3  de pirita pesa  5, 2 g
(pirita)

Observe que o ouro é aproximadamente quatro vezes mais denso que a pirita.

Substâncias líquidas

Para determinar a massa de uma quantidade de líquido, pegamos um recipiente graduado vazio, colocamos na balança e medimos sua massa. Depois acrescentamos o líquido, medimos novamente a massa e descontamos a massa inicial do recipiente vazio. Dessa forma obtemos a massa do líquido. Para obtermos o volume basta fazer a leitura no copo graduado.

Exemplos:

Água

A cada 100 ml (cm3) de água, temos 100g de água

Interpretação: Como 1 cm3 é igual a 1 ml, em cada ml de água temos uma massa de 1,0 g.


Álcool

A cada 100 ml de álcool temos 80 g de álcool

Interpretação: em cada cm3 (ml) de álcool temos uma massa de 0,8 g

A água e o álcool são dois líquidos límpidos, transparentes e incolores.

IMPORTANTE: Num laboratório nunca se deve cheirar as substâncias, pois várias delas são altamente tóxicas.  Já que não se pode identificar a substância pelo cheiro, é necessário fazer testes, por exemplo, o de densidade. O densímetro, aparelho que mede a densidade de líquidos, faz com que não seja necessário seguirmos todos os passos citados acima para determinarmos a densidade de uma substância. Portanto, se a densidade for igual a 1,0 g/cm3 , a substância é água pura; se for 0,8 g/cm3 , é álcool.

No caso de termos duas substâncias – uma é água e a outra é álcool – mas não sabemos qual é qual, como as identificamos?

Já determinamos que a água é mais densa que o álcool; consequentemente, para volumes iguais dos dois líquidos, a água é a mais pesada. Portanto, pesamos o mesmo volume dos dois líquidos: o que apontar a maior massa é água.

Uma outra forma de resolver esse problema é, em vez de fixar o mesmo volume para os dois líquidos, fixar a massa.  Pesamos então 100 g de cada líquido:

  ou  

  ou   

A substância que apresentar o volume de 100 cm3 é a água; a de 125 cm3 é o álcool.

Conclusões Importantes

Fixando o volume: para volumes iguais, a substância mais densa apresenta maior massa. Matematicamente:

Fixando a massa: para massas iguais, a substância menos densa apresenta o maior volume. Matematicamente:

Sumário

- Determinação da densidade
i. Substâncias sólidas
ii. Substâncias líquidas
iii. Substâncias gasosas
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