Palavras-chave: forças intermoleculares, tensão superficial, molhabilidade
Objetivo
Esta proposta tem como foco discutir a tensão superficial e as
forças intermoleculares em líquidos, ligando os conceitos básicos ao raciocínio
dedutivo dos estudantes por meio de aulas demonstrativas com experimentos
simples.
Material utilizado
a- 20 mL de detergente
b- 1 agulha ou 1 alfinete
c- recipiente com água
d- 1 conta-gotas
e- 1 pinça
f- suco, usado como corante, para uma melhor visualização da
agulha nas imagens, ou pó artificial para refresco
Experimento
1. Encha um recipiente com água e adicione um corante (por
exemplo, pó artificial para refresco).
2. Pegue a agulha pelo meio com a pinça metálica.
3. Coloque a agulha cuidadosamente no centro do recipiente com
água, deixando-a boiar.
4. Observe o comportamento da agulha sobre a superfície líquida.
5. Pingue, com o conta-gotas, algumas gotas de detergente no canto
do recipiente e observe a dissolução do detergente. Verifique o que ocorre com
a agulha algum tempo depois.
6. Registre os resultados, discuta o comportamento da agulha sobre
a superfície do líquido antes e depois da adição do detergente.
Entendendo o experimento
A origem da tensão superficial se encontra nas interações intermoleculares,
que resulta na formação de uma membrana elástica na superfície do líquido. É
dependente do líquido, das moléculas ou dos íons presentes e da temperatura.
A tensão superficial reflete-se sobre a habilidade dos líquidos molharem
ou não as superfícies. A molhabilidade se explica pela diferença entre as
interações resultantes das forças de atração do líquido entre si (força de
coesão) e das forças de atração do líquido pelo sólido em contato (força de
adesão). Pode ser quantificada pela formação das gotas, onde os líquidos com
maior tensão superficial tendem a formar gotas maiores.
O efeito é intenso na água e mercúrio, podendo ser percebido e até
estimado pela capilaridade. Quando for permitido ao líquido entrar num tubo capilar,
a atração entre as moléculas do líquido e a parede do tubo podem ser maiores ou
menores que a força de coesão interna do líquido. A formação da concavidade ou
convexidade no líquido é percebida devido à tensão superficial.
A tensão superficial é responsável pela forma quase esférica das gotas
de água que pingam da torneira ou mesmo da água derramada na superfície. Esta
tensão é ainda percebida no caso de gotas de mercúrio colocadas sobre uma
superfície, onde pequenas esferas não molham a superfície.
Figura 1- Etapas demonstrativas do experimento de
tensão superficial.
Para que um objeto afunde na água, primeiro ele precisa romper a superfície.
Por causa da tensão superficial, a superfície da água fica mais resistente e a
agulha flutua. Quando adicionamos o detergente à água, inserimos moléculas que
interagem diferentemente, o que resulta no enfraquecimento das interações originais.
O resultado faz com que a superfície do líquido não suporte a massa da agulha e
a agulha acaba por afundar.
Os fenômenos complexos podem ser analisados a partir de fenômenos simples
se organizados de modo adequado. A contextualização do conceito de tensão
superficial e forças intermoleculares legitimam os esforços para o estímulo às
aulas demonstrativas e à visualização, motivando o aprendizado.
Resíduos, tratamento e descarte
Os resíduos gerados neste experimento podem ser descartados no
lixo comum. A agulha (ou alfinete) pode ser seca e reutilizada em outras aulas demonstrativas
e não deve ser jogada no lixo devido ao risco de acidentes.
2º experimento: Corrida
brilhante
Palavras-chave:
tensão superficial, densidade e detergentes.
Objetivo
Este experimento serve para demonstrar ao aluno, de forma simples
e divertida, como funciona a tensão superficial da água e o que ocorre quando essa
tensão é quebrada em contato com o detergente.
Material utilizado
a- detergente concentrado
b- água
c- purpurina
d- recipiente transparente grande
Experimento
1. Coloque a água em um recipiente transparente para melhor
visualização do experimento.
2. Coloque a purpurina aos poucos.
3. Pingue o detergente no lugar onde há maior quantidade de
purpurina. Peça aos estudantes que descrevam o que observam.
Entendendo o experimento
Por suas características físico-químicas, as moléculas da água são
fortemente atraídas umas pelas outras. Essa atração forma, na superfície da água,
uma membrana chamada tensão superficial.
A tensão superficial é uma força capaz de manter a água unida, ou coesa,
como se uma capa a cobrisse. Objetos leves, como folhas, purpurina e alguns
insetos, não conseguem romper essa membrana. Por essa razão não afundam e, às
vezes, nem se molham. O detergente, porém, é capaz de romper esta película que
se forma na superfície da água, "quebrando" a tensão superficial.
Neste experimento podemos ver o detergente quebrando a tensão superficial
da água pelo movimento da purpurina, que é menos densa do que a água.
Trata-se de um projeto simples que possibilita mostrar ao aluno
que a Química está presente em várias atividades do seu cotidiano, como, por exemplo,
lavar a louça. Pode-se explicar ao aluno a finalidade do detergente, como ele
atua, qual a sua composição química e questões de higiene, remetendo aos sabões
e sabonetes.
No experimento anterior – “Tensão superficial – Será que a agulha afunda?”
– estão sendo discutidas algumas questões mais detalhadas sobre a conceituação
da tensão superficial.
Resíduos, tratamento e descarte
Os resíduos gerados neste experimento podem ser descartados no lixo
comum. As garrafas de plástico (PET) devem ser encaminhadas para a reciclagem.
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