Atividade prática - Estudando a água – Parte 9

Atividade prática - Estudando a água – Parte 9
9º ano do Ensino Fundamental e 1º ano do Ensino Médio
Objetivo
Diversos experimentos, usando principalmente água e materiais de fácil obtenção, são possíveis e
importantes para vivenciar as principais propriedades físicas e químicas da água, bem como de
sua interação com outras substâncias.
É desnecessário falar da importância de se conhecer as propriedades da água, principalmente em
tempos que anunciam a escassez desse recurso. Além disso, o estudo da água também permite
introduzir a compreensão das propriedades de outras substâncias, ampliando os horizontes do
entendimento científico de diversos fenômenos do cotidiano; que, por sua vez, são inerentes às
questões ambientais, industriais, culinárias, medicinais e muitas outras.
Introdução
Como foi visto na parte 8, a tensão superficial é uma das mais importantes propriedades da água.
Mas, ao contrário do que se costuma pensar, essa não é uma propriedade exclusiva da água:
outras substâncias também apresentam tensão superficial, em maior ou menor intensidade.
Observe na tabela abaixo os valores de tensão superficial medidos para diferentes substâncias
puras, algumas misturas e também para a água em diferentes temperaturas.
Líquido
Ácido acético
Ácido acético (40,1%) + água
Ácido acético (10%) + água
Acetona
Éter etílico
Etanol
Etanol (40%) + água
Etanol (11,1%) + água
Glicerina
Hexano
Ácido clorídrico em solução aquosa
Isopropanol
Mercúrio
Álcool metílico
Octano (gasolina)
Solução aquosa de cloreto de sódio
Sacarose + água
Água
Água
Água
Água
Temperatura em °C
20
30
30
20
20
20
25
25
20
20
20
20
15
20
20
20
20
0
25
50
100
Tensão superficial em dyn/cm
27,6
40,68
54,56
23,7
17
22,27
29,63
46,03
63
18,4
65,95
21,7
487
22,6
21,8
82,55
76,45
75,64
71,97
67,91
58,85
Valores de tensão superficial para diferentes substâncias e misturas.
A adição de sal comum (cloreto de sódio, NaCl) aumenta significativamente a tensão superficial da água pura. Quanto
mais quente a água, menor sua tensão superficial: o aquecimento diminui a atração entre as partículas. A unidade
dyn/cm (dina por centímetro) é uma das unidades de força; que, no sistema internacional (SI) é o newton (N). Ou seja,
a tensão superficial é uma propriedade dos líquidos que surge a partir do conjunto de forças de atração entre as
partículas (moléculas e/ou íons) presentes no líquido.
Assim, há diversos fenômenos do cotidiano que podem nos surpreender, provocados por
substâncias comuns - ou suas misturas que podem ou não conter água - envolvendo a propriedade
da tensão superficial. Pode-se listar aqui alguns desses interessantes fenômenos:

Quando uma torneira aberta é fechada aos poucos, deixando um filete líquido cada vez mais
fino, chega o momento em que o filete se transforma em uma sucessão de gotas. Isso
acontece quando a tensão de superfície rompe o filete e há a formação de gotas esféricas.

As gotas de água de orvalho ou de chuva sobre uma superfície
cerosa, como, por exemplo, uma folha de uma árvore de cerrado, se
apresentam quase esféricas. Isso acontece porque a folha cerosa é
hidrofóbica, e as “forças de adesão” entre a folha e a água são
muito mais fracas que as “forças de coesão” intermoleculares da
água. A forte tensão superficial da água favorece a forma esférica,
porque a esfera é a forma com a menor relação possível de
área/volume, ou seja, que “guarda” mais volume (mais moléculas)
dentro de uma menor superfície (área em torno da gota). Assim, a
forte atração entre as moléculas de água favorece a forma com
menor superfície, desde que a força de atração entre a água e a
superfície onde a gota de água está apoiada seja fraca.
Gotas de água sobre superfícies cerosas tendem a assumir forma esférica.
Disponível (acesso: 20.03.2015):
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dew_on_a_Equisetum_fluviatile_Luc_Viatour.jpg

Objetos mais densos que a água podem flutuar quando eles têm superfície hidrofóbica
(pouco “molhável”) e se seu peso for menor que as forças resultantes da tensão superficial,
como visto na parte 8, com o caso do clipe, da lâmina de barbear e da moeda. Há muitos
insetos que também podem andar sobre a água, usando a tensão superficial que funciona
como uma película.

O limite entre a superfície de dois líquidos imiscíveis como o óleo e a água é formado pela
tensão superficial dos dois líquidos, chamado de tensão de interface.

As “lágrimas de vinho” acontecem quando bebidas alcoólicas
sobem sobre o vidro, acumulam e descem em forma de gotas.
Esse é o chamado “efeito de Marangoni”, que ocorre porque há
uma graduação na tensão superficial nos cantos do copo. A
bebida alcoólica é uma mistura de água e álcool, cuja tensão
superficial é mais baixa que a da água pura; e, enquanto as
gotas sobem pelo vidro, o álcool vai evaporando e a tensão
superficial tende a aumentar novamente, descendo novamente
as gotas pelo vidro já com menor teor de álcool.
Lágrimas de vinho projetadas na sombra da taça.
Disponível (acesso: 19.04.2015):
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wine_legs_shadow.jpg

As bolhas de sabão são formadas por uma membrana d'água com ar dentro e fora. Esse
tipo de bolha acontece por ação do sabão, que é “tensoativo” ou “surfactante”, ou seja, que
quebra ou diminui a tensão superficial, deixando a bolha mais estável e com menor
tendência a formar a esfera líquida (gota), sem ar no interior.
Obs.: Sabões, detergentes e outros surfactantes rompem a tensão superficial, por que essas
moléculas possuem um lado com boa afinidade com a água (hidrofílico) e outro lado com
boa afinidade com gorduras (hidrofóbico ou lipofílico).

A “capilaridade” é um fenômeno interessante, que permite que o líquido suba por um tecido,
papel, vidro ou outra superfície mais ou menos porosa. Isso acontece quando a afinidade do
líquido pela superfície de um sólido é grande o suficiente para vencer o seu próprio peso.
Quanto mais poroso é o sólido, maior a superfície de contato do líquido, permitindo uma
maior subida do líquido pelo sólido.
Mais um experimento sobre tensão superficial – Mágica, truque ou Ciência?
Material
A) Frasco de boca larga, do tipo de maionese ou similar.
B) Tela plástica ou metálica, que seja flexível para ser amarrada e fixada na boca do frasco, e que
tenha orifícios bem pequenos.
C) Folha de cartolina ou papel cartão.
D) Água de torneira.
E) Bacia plástica comum.
F) Barbante.
G) Sal de cozinha (se necessário).
Obs.: Deve-se usar uma tela com os orifícios tanto menores quanto possível. Caso o procedimento
2 não dê certo, e não tenha disponível uma tela muito fina, pode-se usar sal de cozinha dissolvido
na água para aumentar a tensão superficial do líquido.
Procedimento – Segurando água com papel
1. Adicione água no frasco vazio e destampado até que a água transborde.
2. Coloque o papel cartão sobre a boca do frasco, de forma a tampar toda a boca, sem deixar
bolhas de ar.
3. Posicione o frasco com as mãos logo acima da bacia para realizar o restante do experimento.
4. Segurando o papel com uma das mãos, fazendo pressão sobre a boca do frasco, vire o conjunto
com a boca para baixo.
5. Retire a mão que segura o papel, de forma a segurar apenas o frasco. O que acontece?
Questões
1) Descreva o que aconteceu no item 5. O experimento apresentou um resultado inesperado para
os componentes do grupo? Comente.
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2) Qual é a influência da pressão atmosférica na primeira parte do experimento? Explique.
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Procedimento – Segurando água com tela
6. Estique a tela sobre a boca do frasco vazio e amarre-a firmemente com o pedaço de barbante,
em torno do gargalo do frasco.
7. Adicione água dentro do frasco através da tela, até que a água transborde.
8. Coloque o papel cartão sobre a boca do frasco, de forma a tampar toda a boca, sem deixar
bolhas de ar.
9. Posicione o frasco com as mãos logo acima da bacia para realizar o restante do experimento.
10. Segurando o papel com uma das mãos, fazendo pressão sobre a boca do frasco, vire o
conjunto com a boca para baixo.
11. Retire a mão que segura o papel, segurando apenas o frasco. O que acontece?
12. Retire o papel. O que acontece?
13. Incline lentamente o frasco, retirando-o da posição vertical. O que acontece?
Questões
3) Como a tela plástica ou metálica consegue segurar a água? Em que a tensão superficial da
água se relaciona com o experimento? E a pressão atmosférica? Explique cuidadosamente as
causas do fenômeno observado.
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4) Quando o frasco foi sendo lentamente inclinado, por que chegou o momento em que a água saiu
do frasco? Explique, usando o conceito de “impenetrabilidade” da matéria, segundo o qual “dois
corpos não ocupam o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo”.
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5) O fenômeno das “lágrimas de vinho” é mais comum nos vinhos de maior graduação alcoólica,
como os licorosos e os fortificados, como é o caso do famoso “vinho do Porto”. Por que esse
fenômeno é mais marcante para esses vinhos? Explique.
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6) Se repetirmos os dois experimentos dessa aula, usando uma mistura de água e álcool, ou
mesmo álcool comercial, haverá mais chances de o experimento dar certo ou de dar errado?
Explique. Se houver dúvidas, realize o experimento nessas condições.
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