Densidade é uma propriedade física de elementos químicos e substâncias. A densidade é determinada pela relação massa/volume.

Densidade: Uma Propriedade Determinada pela Relação

Também iremos explorar as diferenças entre densidade absoluta, densidade relativa e massa específica. Será apresentado um panorama da densidade de alguns materiais comuns.

A relação que define a densidade

A densidade de uma substância é a relação entre sua massa e seu volume. Essa propriedade específica da matéria pode ser usada para identificar diferentes substâncias, bem como determinar suas propriedades e garantir a qualidade dos produtos. A densidade também desempenha um papel importante na flutuabilidade de corpos e substâncias, onde objetos menos densos tendem a flutuar sobre aqueles mais densos. Embora os termos “densidade” e “massa específica” tenham diferenças conceituais, eles são frequentemente utilizados como sinônimos no dia-a-dia. Além disso, a densidade absoluta é um valor adimensional que permite comparar o quão denso uma substância é em relação a outra. Na Tabela Periódica dos elementos, o ósmio se destaca como o elemento mais denso conhecido até hoje.

O Conceito de Densidade e sua Definição pela Relação

Na área da Química, a densidade é uma medida que indica a quantidade de massa presente em um determinado volume. É importante ressaltar que o termo “densidade” é utilizado em diferentes áreas do conhecimento, como Física, Literatura e Matemática. Portanto, é fundamental que os estudantes compreendam plenamente esse conceito para evitar confusões.

A densidade tem grande utilidade na Química. Usamos esse conceito para nos auxiliar na determinação de outras propriedades da matéria , como o raio atômico de metais. Também é comum utilizar valores de densidade para determinar se uma substância flutuará ou afundará em outra substância em um sistema heterogêneo, já que a densidade influencia diretamente na força peso de cada corpo ou substância. Quanto maior a densidade, maior a força peso ; assim, objetos ou fluidos de maior densidade possuem uma força peso maior e, por isso, direcionam-se para o fundo dos recipientes em que estão.

É comum observar que, em casos de vazamentos de petróleo no oceano, a substância não afunda. Isso ocorre porque o petróleo é menos denso do que a água salgada. Um exemplo semelhante pode ser encontrado no Mar Morto, onde a alta concentração de sais aumenta a densidade da água e favorece a flutuabilidade dos nadadores.

A densidade é utilizada em testes de laboratório e controle de qualidade para identificar substâncias e verificar se elas estão dentro dos limites estabelecidos pelas normas técnicas. Um exemplo disso é a Agência Nacional de Petróleo (ANP), que define parâmetros de qualidade para os combustíveis comercializados nos postos.

A adulteração do etanol por meio da adição de água é uma prática bastante comum, porém prejudicial ao funcionamento adequado dos veículos. No entanto, essa adição aumenta a densidade do combustível e, por esse motivo, a Agência Nacional do Petróleo (ANP) estabeleceu como obrigatória a presença de um densímetro acoplado às bombas de combustível. Isso permite que os consumidores possam verificar a qualidade do produto antes de efetuarem suas compras.

O densímetro é um instrumento utilizado nas bombas de etanol nos postos de combustível para medir a densidade do líquido. Esse dispositivo é essencial para garantir a qualidade e a segurança do abastecimento de etanol aos veículos.

Calcular a densidade: um método para determinar a relação

O cálculo da densidade de uma substância pura pode ser realizado de forma simples utilizando a fórmula mencionada anteriormente.

A densidade é uma propriedade física que relaciona a massa de um objeto com o seu volume. Para expressar essa relação, utilizamos unidades como g/mL ou g.mL -1 (grama por mililitro), kg/L ou kg.L -1 (quilograma por litro). Além disso, também podemos utilizar unidades cúbicas, como g/cm³ ou g.cm -3 (grama por centímetro cúbico) e kg/m³ ou kg.m -3 (quilograma por metro cúbico).

Porém, para misturas homogêneas, a densidade da solução deve ser calculada por uma média ponderada , levando-se em consideração a quantidade de cada participante no sistema.

Um exemplo de substância amplamente utilizada na prevenção do novo coronavírus é o álcool 70 °INPM. O termo “NPM” refere-se ao Instituto Nacional de Pesos e Medidas e representa a graduação que indica a quantidade de álcool (etanol) presente na água. Portanto, o álcool 70 °INPM contém 70% em massa de álcool e 30% em massa de água.

Dessa forma, considerando que o álcool representa 70% da massa total da solução, é possível determinar a densidade por meio de uma média ponderada.

A fórmula utiliza as variáveis d álcool e d água, que representam a densidade do álcool puro e da água pura, respectivamente.

O significado da propriedade densidade

A densidade de uma substância é calculada dividindo-se sua massa pelo seu volume. Essa relação entre massa e volume é uma propriedade específica da matéria e pode ser utilizada para identificar diferentes substâncias. Além disso, a densidade também desempenha um papel importante na determinação de outras propriedades da matéria e no controle de qualidade.

Aqui estão algumas aplicações práticas da densidade:

– Identificação de substâncias: Através do cálculo da densidade, podemos comparar os valores obtidos com tabelas ou referências conhecidas para identificar qual substância estamos analisando.

– Determinação de pureza: A densidade pode ser usada como um indicador da pureza de uma substância. Comparando a densidade medida com a esperada para uma determinada composição, podemos avaliar se há impurezas presentes.

– Controle de qualidade: Em muitos setores industriais, a medição da densidade é fundamental para garantir que os produtos estejam dentro das especificações desejadas. Por exemplo, na indústria alimentícia, a densidade do óleo utilizado em frituras deve estar correta para garantir o sabor e textura adequados dos alimentos.

– Previsão do comportamento dos materiais: Conhecendo as propriedades físicas dos materiais envolvidos em um processo industrial (como suas massas e volumes), podemos utilizar as informações sobre suas respectivas densidades para prever como eles irão se comportar quando combinados ou submetidos à pressões específicas.

Essas são apenas algumas das diversas aplicações práticas que podem ser feitas utilizando-se o conceito de densidade.

Fatores que influenciam a densidade

A densidade é uma grandeza que pode ser afetada por mudanças na pressão, temperatura e composição.

A alteração da pressão tem grande influência em sistemas gasosos. Devemos lembrar que os gases são completamente expansíveis, o que quer dizer que sempre tomarão forma e volume do recipiente em que estão inseridos. Assim, um aumento da pressão ocasiona um sistema mais comprimido, ou seja, diminui-se o volume do gás. Já um sistema de menor pressão ocasiona um sistema mais expandido, o qual aumenta o volume do gás.

A densidade de uma substância pode ser afetada pela temperatura, já que diferentes temperaturas causam um aumento ou diminuição na proximidade das partículas. Quando a temperatura aumenta, as partículas ganham mais energia cinética e se movem com maior velocidade, afastando-se umas das outras. Isso resulta em um aumento do volume e consequentemente na diminuição da densidade da substância.

Quando a temperatura diminui, ocorre o oposto. As partículas perdem energia cinética e se aproximam umas das outras, resultando em uma redução de volume e aumento da densidade.

No entanto, a água é uma exceção a essa regra. É comum afirmar que a densidade da água varia de forma imperfeita com a temperatura. Acontece que, quando atinge 4 °C, a água alcança sua máxima densidade e, ao contrário de outras substâncias, passa a apresentar valores menores de densidade.

Quando a temperatura cai abaixo de 4°C, ocorre um fenômeno interessante com a água. Em vez de se comprimir ainda mais, ela começa a se expandir. Isso acontece porque as moléculas de água têm menos agitação molecular devido à baixa temperatura e começam a se agrupar em cristais. Esses cristais ocupam um volume maior do que as moléculas isoladas, resultando em uma diminuição da densidade da água no estado sólido em comparação com o estado líquido.

Portanto, podemos concluir que quando a temperatura desce abaixo dos 4°C, ao invés de contrair-se como muitos outros materiais fazem quando esfriados, a água expande-se e forma estruturas cristalinas que ocupam mais espaço.

A capacidade da água de se comportar de forma “anômala” é fundamental para a sobrevivência dos organismos aquáticos. Durante o inverno, os lagos começam a esfriar e quando atingem 4 °C, sua densidade diminui. Isso faz com que apenas as regiões superficiais contenham água líquida entre 0 °C e 4 °C. Como resultado, apenas essa camada superficial congela, permitindo que as camadas mais profundas permaneçam líquidas por serem mais densas e quentes. Essa propriedade evita que os lagos congelem completamente durante o inverno, garantindo assim a preservação da vida aquática.

Devido à peculiaridade da densidade da água, os rios congelam somente na camada superficial.

Por último, a densidade das substâncias também é influenciada pela sua composição. Vamos considerar duas substâncias fictícias. Quando estão isoladas, cada uma possui sua própria densidade específica. No entanto, ao misturá-las, a solução resultante terá uma densidade intermediária que pode ser calculada através de uma média ponderada simples.

Um teste simples para demonstrar esse efeito é colocar um ovo de galinha em água. Quando a água está limpa, o ovo afunda no recipiente, indicando que tem uma densidade maior. No entanto, ao adicionar sal à água, que é uma substância solúvel nela e mais densa, a mistura resultante terá uma densidade maior, fazendo com que o ovo flutue.

A adição de sal à água aumenta sua densidade, resultando na flutuação do ovo.

Definição da densidade

Para entender melhor como funciona essa relação entre massa e volume, podemos considerar alguns exemplos práticos. Por exemplo, se tivermos um objeto sólido com uma densidade de 2 g/cm3, isso significa que cada centímetro cúbico desse objeto pesará 2 gramas. Já se tivermos uma substância líquida com uma densidade de 0,8 g/mL, isso significa que cada mililitro dessa substância terá uma massa de 0,8 gramas.

É importante ressaltar que a densidade pode ser expressa tanto para substâncias puras quanto para misturas de substâncias. Para calcular a densidade de um material ou solução desconhecidos, basta dividir sua massa pelo seu volume correspondente. Essa informação pode ser útil em diversas áreas do conhecimento científico e tecnológico, como na indústria química e farmacêutica.

Densidade: uma propriedade definida pela relação entre massa e volume

É frequente encontrarmos nos livros de ciências os conceitos de densidade absoluta, densidade relativa e massa específica, o que pode gerar confusão entre os alunos.

A densidade absoluta, também conhecida como massa específica e representada pela letra grega ρ (rô), é calculada através da relação entre a massa de uma substância e o seu volume.

No entanto, para que a razão seja considerada como massa específica (ou densidade absoluta), é necessário que a substância esteja em sua forma pura, ou seja, não misturada. Portanto, cada substância pura tem seu próprio valor de massa específica em uma determinada temperatura.

Podemos definir a massa específica como uma propriedade exclusiva da matéria, que varia de acordo com cada substância pura. Essa característica é fundamental para identificar e distinguir diferentes substâncias entre si.

Deve ser dito que alguns autores apresentam outras formas de diferenciar os termos “massa específica” e “densidade”, dificultando-se uma padronização de conceitos. Porém, no cotidiano e em muitos livros e exames de vestibular, essa diferenciação fica em segundo plano, sendo ambos os termos utilizados como sinônimos.

Assim, o termo “densidade” pode ser utilizado para situações mais amplas, em que não são obedecidos os critérios específicos para que a medida seja considerada como massa específica ou densidade absoluta.

A densidade relativa é um parâmetro fundamental para avaliar a densidade de uma substância em relação a outra.

Um exemplo de diferença na densidade entre substâncias pode ser observado ao comparar o alumínio e o mercúrio. A densidade do alumínio é de 2,7 g/mL a uma temperatura de 20 °C, enquanto a densidade do mercúrio é muito maior, sendo igual a 13,6 g/mL também a uma temperatura de 20 °C. Portanto, podemos calcular a densidade relativa dessas substâncias utilizando esses valores.

Podemos concluir que o mercúrio é aproximadamente cinco vezes mais denso do que o alumínio. É importante observar que a densidade relativa não possui unidades, pois é calculada ao dividir dois valores com a mesma unidade, resultando em uma medida adimensional. Portanto, todas as densidades relativas devem ser expressas dessa forma.

A relação entre densidade

A densidade é uma medida que relaciona a quantidade de matéria (massa) presente em um determinado espaço (volume). É uma propriedade única e característica de cada material, ou seja, não depende da quantidade do material analisado. A fórmula para calcular a densidade é d = m/V, onde “d” representa a densidade, “m” representa a massa e “V” representa o volume.

Para entender melhor essa relação entre massa e volume na definição da densidade, podemos usar como exemplo dois objetos com massas iguais: um bloco de madeira e uma esfera de ferro. Apesar das massas serem as mesmas nos dois casos, o bloco de madeira ocupa um espaço maior do que a esfera de ferro. Isso significa que o bloco tem uma menor densidade em comparação à esfera.

A importância da densidade está no fato dela permitir identificar diferentes materiais através dessa relação entre massa e volume. Por exemplo, se tivermos duas amostras desconhecidas com volumes iguais mas massas diferentes, poderemos utilizar os valores obtidos para calcular suas respectivas densidades. Esses dados podem ajudar na identificação dos materiais presentes nas amostras estudadas.

Densidade de diferentes materiais

A densidade da água é um valor amplamente conhecido, sendo igual a 1,0 g/mL na temperatura de 4 °C. Já o ósmio possui a maior densidade entre todos os elementos da Tabela Periódica, com um valor de 22,5 g/mL a 20 °C.

O ar atmosférico que respiramos é uma mistura gasosa com densidade de 1,18 x 10 -3 g/mL em temperatura ambiente.

O hélio possui uma densidade de 1,66 x 10 -4 g/mL em temperatura ambiente, o que é cerca de 10 vezes menor do que a densidade do ar nas mesmas condições. Devido a essa diferença, quando soltos ao ar, os balões de gás hélio tendem a subir.

O etanol combustível vendido nos postos de gasolina deve ter uma densidade entre 0,80 g/mL e 0,81 g/mL a uma temperatura de 20 °C. Caso seja comercializado com uma densidade diferente desses valores, é considerado adulterado.

O que define a densidade?

A densidade é uma característica da matéria que está relacionada à quantidade de massa que um objeto possui em relação ao seu volume. Em outras palavras, a densidade nos diz o quão compacta ou concentrada uma substância é. Essa propriedade é muito utilizada na área da química para identificar e diferenciar diferentes tipos de substâncias.

Para calcular a densidade de um objeto, precisamos dividir sua massa pelo seu volume. A massa se refere à quantidade de matéria presente no objeto, enquanto o volume representa o espaço ocupado por ele. Ao realizar essa divisão, obtemos um valor numérico que expressa quantas unidades de massa estão presentes em cada unidade cúbica do objeto.

A determinação da densidade é importante em rotinas de controle de qualidade porque permite avaliar se uma substância está dentro dos padrões desejados. Por exemplo, ao medir a densidade do leite, podemos verificar se há adição indevida de água ou outros componentes não permitidos. Além disso, conhecer a densidade das substâncias também auxilia na classificação e separação delas durante processos industriais e experimentos científicos.

Densidade: Exemplos de exercícios resolvidos

As moedas têm despertado o interesse de colecionadores, numismatas e investidores há muito tempo. No período do Brasil Colônia, uma moeda feita inteiramente de cobre pode ter um valor significativo. Devido a esse alto valor, é necessário realizar testes para verificar a autenticidade da moeda e sua composição. Um investidor está negociando a compra de um lote de quatro moedas A, B, C e D que supostamente são feitas de 100% cobre e possuem massas de 26 g, 27 g, 10 g e 36 g respectivamente. Para testar a densidade das moedas, foi realizado um procedimento em que elas foram inseridas sequencialmente em uma proveta contendo 5 mL de água.

Com base nas informações coletadas, o investidor comprou as moedas:

Se as moedas tiverem uma densidade de 9 g/cm³, que é a mesma densidade do cobre puro, então elas serão feitas completamente de cobre. É importante lembrar que 1 cm³ é igual a 1 mL.

Ao ser colocada na proveta, a moeda B aumenta o volume de 7 mL para 10 mL, resultando em um acréscimo de 3 mL. Com base nesse cálculo, determinamos que sua densidade é de 9 g/mL, o que indica que a moeda B é feita de cobre.

Ao adicionar a moeda C à proveta, o volume aumenta em 2 mL, passando de 10 mL para 12 mL. Com base nessa informação, podemos calcular a densidade da moeda C como sendo igual a 5 g/mL. Portanto, podemos concluir que essa moeda não é feita de cobre.

Finalmente, a moeda D tem um volume de 4 mL, pois aumenta o volume da proveta de 12 mL para 16 mL. Com uma massa de 36 gramas, sua densidade é: d D = 36 g/4 mL → d D = 9 g/mL; portanto, podemos concluir que a moeda D é feita de cobre.

Portanto, o investidor adquire as moedas de cobre B e D, conforme mencionado na opção D.

A Questão 2 do Enem 2020 aborda o exame parasitológico de fezes, que tem como objetivo detectar ovos de parasitos. Um dos métodos utilizados para esse fim é conhecido como centrífugo-flutuação, no qual a densidade dos ovos é avaliada em relação a uma solução com densidade de 1,15 g mL -1. Nesse método, os ovos que flutuam na superfície da solução são identificados como positivos. A tabela apresenta os dados de densidade dos ovos de alguns parasitos.

Quais parasitos podem ser identificados utilizando-se o método de detecção baseado na densidade dos ovos e da solução?

A questão evidencia que os ovos identificados são aqueles que estão na parte de cima da solução, com uma densidade de 1,15 g/mL.

Os ovos dos parasitas que tiverem uma densidade menor do que a solução irão flutuar.

Nesse teste, serão identificados os ovos dos parasitas Ancylostoma, Ascaris lumbricoides e Ascaris suum. Isso é possível porque seus valores de densidade são inferiores aos da solução, conforme indicado na tabela. Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

O elemento de maior densidade é qual?

O ósmio e o irídio são dois elementos químicos que possuem densidades muito altas. O ósmio, localizado no centro e na parte inferior da Tabela Periódica, possui a maior densidade de todos os elementos, com 22,5 g/cm3. Já o irídio, que fica ao lado do ósmio na tabela periódica, apresenta uma densidade ligeiramente menor de 22,4 g/cm3.

1. Ósmio – 22,5 g/cm3

2. Irídio – 22,4 g/cm3

3. Platina – 21,45 g/cm3

4. Rênio – 21 g/cm3

5. Darmstádtio – aproximadamente 19-20 g/cm3 (valor estimado)

6. Hassium – aproximadamente 18-20 g/cm3 (valor estimado)

7. Ouro – cerca de 19-19,32g / cm³ (dependendo da pureza)

8.Tungstênio – entre17 e18g /cm³

9.Renério – entre11e12g /cm³

10.Iridium–entre21e23g /cm³

Esses elementos têm em comum a alta massa atômica e a estrutura cristalina compacta que contribui para suas elevadas densidades.

É importante ressaltar que esses valores podem variar dependendo das condições experimentais ou isotópicas específicas de cada elemento.

Tipos de densidade

Existem dois tipos de densidade: absoluta e relativa. A densidade absoluta é a medida da massa por unidade de volume de um material específico, ou seja, é a quantidade de matéria presente em uma determinada quantidade de espaço ocupado pelo material. Já a densidade relativa envolve a comparação entre materiais diferentes, levando em consideração o ponto de vista adotado.

1. Densidade absoluta: É calculada dividindo-se a massa do objeto pelo seu volume.

2. Unidades: A unidade mais comum para expressar a densidade é quilogramas por metro cúbico (kg/m³).

3. Variação com temperatura e pressão: A densidade pode variar dependendo das condições ambientais, como temperatura e pressão.

4. Flutuação e afundamento: Objetos com maior densidade que o fluido no qual estão imersos tendem a afundar, enquanto objetos menos densos flutuam.

5. Relação entre massa e volume: Quanto maior for a massa em relação ao volume, maior será a densidade do objeto.

6. Importância na identificação de substâncias desconhecidas: A análise da sua densidade pode ajudar na identificação de materiais desconhecidos ou misturas complexas.

7. Aplicações práticas: A determinação da

Diferença entre massa e densidade

1. Definição: A densidade é uma propriedade definida pela relação entre a massa e o volume de um corpo, enquanto a massa específica é uma propriedade definida pela relação entre a massa e o volume de uma substância.

2. Unidades: A densidade é expressa em unidades como kg/m³ ou g/cm³, enquanto a massa específica é expressa em unidades como kg/m³ ou g/cm³ também.

3. Referência: A densidade se refere ao corpo em si, independentemente do material que ele seja feito, enquanto a massa específica se refere especificamente à substância ou material sendo considerado.

4. Variação com temperatura: A densidade pode variar com as mudanças na temperatura do corpo, pois ela depende da expansão térmica dos materiais envolvidos. Já a massa específica não varia com as mudanças na temperatura.

5. Aplicação prática: A densidade é frequentemente usada para determinar se um objeto irá flutuar ou afundar em um líquido (princípio de Arquimedes), além de ser útil para identificar materiais desconhecidos através da comparação das suas massas e volumes conhecidos. Por outro lado, a massa específica é mais utilizada nas áreas da físico-química e engenharia para cálculos relacionados às propriedades dos materiais.

6. Relação com outras grandezas: Enquanto ambas são grandezas relacionadas à matéria, apenas a densidade tem uma relação direta com outras grandezas físicas importantes como peso (densidade x volume) e pressão (massa/volume).

7. Influência da pressão: A densidade pode ser influenciada pela pressão, especialmente em gases, onde a compressibilidade é significativa. Já a massa específica não sofre alterações com mudanças na pressão.

8. Comparação entre substâncias: A densidade permite comparar diferentes corpos ou materiais para determinar qual é mais denso ou menos denso. Por outro lado, a massa específica permite comparar diferentes substâncias para identificar quais têm maior ou menor concentração de massa por unidade de volume.

9. Relação com o estado físico: Enquanto a densidade pode variar dependendo do estado físico da matéria (sólido, líquido ou gasoso), a massa específica permanece constante independentemente do estado físico.

10. Importância na indústria e pesquisa científica: Tanto a densidade quanto a massa específica são propriedades fundamentais utilizadas em diversas áreas como engenharia civil, química, metalurgia e ciências dos materiais para caracterizar e estudar os comportamentos dos materiais em diferentes condições.

Lembre-se que essas diferenças são baseadas nas definições gerais dessas grandezas e podem variar dependendo do contexto específico de aplicação.