Exercícios Densidade e viscosidade

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DENSIDADE E VISCOSIDADE
ATIVIDADE:
1. A matéria é composta por pequenas partículas (átomos, íons ou moléculas) e, de acordo com o maior ou menor grau de agregação entre elas, pode ser encontrada em três estados: sólido, líquido e gasoso. Escreva as diferenças estruturais destes estados e explique de que depende este rearranjo molecular?
R. : Com base no artigo ”Uma Experiência Didática sobre Viscosidade e Densidade”, durante o estado gasoso as partículas (átomos, íons ou moléculas) encontram-se afastadas e desordenadas, enquanto no estado sólido, estão próximas, formando parte de uma estrutura ordenada. O estado líquido pode ser considerado como intermédio entre esses dois estados, apresentando partículas desordenadas, mas pouco distantes. Se as partículas estarão ou não regularmente arranjadas, isso dependerá de um balanço entre as forças de coesão, de repulsão e a desordem resultante de seus movimentos térmicos a uma dada temperatura. À medida que as forças de coesão tornam-se dominantes, a distância entre as partículas diminui e o material pode vir a se apresentar ou como líquido ou como sólido. 
2. Define as propriedades intesivas VISCOSIDADE e DENSIDADE 
	R.: De acordo com Brown (2005), a viscosidade pode ser definida como algo que cria resistência ao deslocamento de partículas, enquanto que a razão entre as massas dessas partículas e o volume que a mesma ocupa, definem o que seria densidade (Rossi et al., 2008).
3. Explique o método utilizado na aula prática para determinar a viscosidade e a densidade das três substâncias.
	R.: Para determinar a viscosidade foi utilizado um dispositivo baseado no viscosímetro de esfera cadente ou o método de Stokes, onde uma pequena esfera atravessa a mesma profundidade de líquidos diferentes em tempos diferentes. Com isso, um tempo maior é atribuído a um líquido mais viscoso (O’Connor, 1977).
	O procedimento feito foi da seguinte forma: posicionamos as três provetas lado a lado, e verificamos se as marcas de 1000 mL estavam na mesma altura. Adicionamos os líquidos (sacarose, óleo de soja e detergente) nas provetas, separadamente. Com ajuda de um imã, esfera de aço e um cronômetro, fizemos a medição assim: com uma mão seguramos o imã para que o mesmo atraísse a esfera de aço no topo da substância dentro da proveta. Uma segunda pessoa ficou responsável em medir o tempo em que a esfera demoraria para chegar ao fundo da proveta, no cronômetro. Esse processo foi repetido dez vezes, para que assim pudéssemos calcular o valor médio de tempo gasto em cada proveta. Lembrando que, de uma proveta para outra limpamos a esfera antes de mergulha-la em uma substância.
	Para determinarmos a densidade, foi comparada a massa e volume (quantidades iguais) dos três líquidos diferentes. Com isso, a maior massa é atribuída a um líquido mais denso (Santos et al., 2008). 
	Sabe-se que para determinar a densidade é só fazer a relação de massa por volume. E para esse procedimento, utilizamos uma balança analítica na qual pesamos uma proveta de 15 mL e descontamos o seu peso. Logo em seguida pesamos separadamente cada substância em uma proveta e analisamos as massas de cada um dos líquidos, levando em consideração que utilizamos o mesmo volume.
4. De acordo com o método utilizado na experiência, como você determinaria a substância menos viscosa e a mais densa?
	R.: De acordo com o método utilizado na experiência, conclui-se que o líquido menos viscoso seria o óleo de soja, pois obteve um menor intervalo de tempo da travessia da esfera. Já o liquído considerado o mais denso é a sacarose, pois apresentou maior massa quando feita a a pesagem na balança analítica.
5. Coloque em ordem decrescente os líquidos, nos resultados encontrados para viscosidade e densidade.
	R.: Viscosidade (V) Vdetergente > Vsacarose > Vóleo de soja
 Densidade (D) Dsacarose > Ddetergente > Dóleo de soja
6. Pode-se afirmar que fluidos (líquidos e gases) mais viscosos também são os mais densos? Explique.
	R.: Não é possível afirmar que fluidos viscosos também são densos, pois apesar de parecer lógico que algo dens também será mais viscoso, a viscosidade e a densidade não estão relacionadas de nenhuma forma significativa. Substâncias igualmente densas podem ter uma variação enorme de viscosidades.
	Uma análise quantitativa pode ser feita a partir da lei de Stokes, que baseia-se no equilíbrio entre a força viscosa, o peso da esfera e o empuxo do líquido. Para tal fim, é necessário conhecer a velocidade de descida da esfera, sua massa eseu volume, além da densidade do líquido à temperatura de trabalho. Como vimos nos experimentos.
7. Faça uma análise das estruturas químicas para cada líquido apresentado na figura abaixo, embasado no resultado do experimento em relação a viscosidade e a densidade.
Figura : Fórmulas químicas dos principais constituintes dos líquidos.
VISCOSIDADE:
Detergente: O detergente, pode ser considerada uma dispersão coloidal composta por aglomerados de ânions p-dodecilbenzenosulfonato (micelas) rodeados por cátions Na+ e moléculas de água. Assim, as forças de coesão íon-dipolo aliadas ao tamanho extremamente grande das micelas que dificultam assim o escoamento desse líquido, concluindo então que o detergente é o mais viscoso.
Sacarose: A sacarose apresenta como força predominante a ligação de hidrogênio existente entre os grupos de kidroxilas da sacarose e as móleculas de água e entre as próprias moléculas de água. Nesse caso, as ligações de hidrogênio podem ser da mesma ordem que as do íon-dipolo, mas o menor tamanho das moléculas de sacarose e das de água parecem originar uma menor viscosidade. 
Óleo de Soja: O óleo de soja é composto por uma mistura de no mínimo oito ácidos graxos na maioria insaturados, cujo principal componente é o linoleico. Todos eles possuem uma cadeia carbônica aberta, longa e apolar com uma extremidade polar (-COOH). Devido a essa desproporção na molécula, as forças de coesão dipolo-dipolo devem ser fracas. Além disso, as duplas ligações provocam dobras nas cadeias carbônicas dos ácidos, dificultando a aproximação e aglomeração dessas moléculas e também contribuindo para que o óleo seja o líquido menos viscoso (O’Connor, 1977; Brown, 2005).
DENSIDADE :
(C12H32O12) Sacarose: A sacarose apresenta massa molecular semelhante ao detergente (C18H29SO3-Na+) mas por serem as moléculas de sacarose de menor tamanho que as partículas coloidais do detergente, estas podem estar mais próximas umas das outras, gerando um líquido mais denso.
(C18H29SO3-Na+) Detergente: O detergente apresenta massa molecular semelhante ao da sacarose (C12H32O12), mas por serem as moléculas de detergente de maior tamanho em relação a sacarose, conclui-se que as partículas possuem  menor densidade.
(C18H32O2) Óleo de Soja: O ácido linoleico e os outros componentes insaturados do óleo de soja têm massas moleculares menores e apresentam configurações que não permitem uma estreita aproximação entre as moléculas, originando uma mistura líquida menos densa.
8. Façam uma avaliação do experimento realizado. Expõe as conclusões diante dos resultados obtidos e esperados durante o experimento. 
	R.: O experimento realizado proporcionou aos alunos de forma prática as características e diferenças entre as propriedades intensivas: Viscosidade e Densidade. Levando em consideração que a viscosidade pode ser definida como algo que cria resistência ao deslocamento de partículas, enquanto que a razão entre as massas dessas partículas e o volume que a mesma ocupa, definem o que seria densidade.
	Com base nas ações desenvolvidas durante o experimento, conclui-se que o líquido mais viscoso foi o detergente, pois a esfera demorou um maior tempo para chegar ao fundo da proveta. A sacarose apresentou um tempo médio entre o detergente e o óleo de soja, ficando então no entre os dois. Já o óleo de soja possui menor viscosidade, pois levou um menor tempo para chegar ao fundo do recipiente. Após foi analisado a densidade dos líquidos, e observamos que o resultado não foi o mesmo,a sacarose apresentou maior densidade, em seguida o detergente e o com menor densidade ficou o óleo de soja.
	A partir dessas observações, conclui-se que a densidade e a viscosidade de um líquido não são as mesmas.
Bibliografias Consultadas 
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc34_3/08-EEQ-111-10.pdf