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Introdução à química geral
Problema 1.7 Uma substância desconhecida tem massa de 56,8 g e ocupa um volume de 23,4 mL. Qual é a densidade em g/mL? Confira sua resposta para ver se é razoável. A densidade de qualquer líquido ou sólido é uma propriedade física constante, o que significa que sempre apresenta o mesmo valor em uma dada temperatura. Empregamos propriedades físicas para ajudar a identificar uma substância. Por exemplo, a densidade do clorofórmio (um líquido antes usado como anestésico por inalação) é 1,483 g/mL a 20 ºC. Se a densidade for, digamos, 1,355 g/mL, saberemos que o líquido não é clorofórmio. Se a densidade for 1,483 g/mL, não teremos certeza se o líquido é o clorofórmio, porque outros líquidos também poderiam ter essa densidade, mas poderemos então medir outras propriedades físicas (o ponto de ebulição, por exemplo). Se todas as propriedades físicas medidas equivalerem àquelas do clorofórmio, poderemos estar razoavelmente seguros de que o líquido é clorofórmio. Dissemos que a densidade de um líquido ou sólido puro é uma constante a uma dada temperatura. A densidade muda quando a temperatura não se altera. Quase sempre a densidade diminui com o aumento da temperatura. Isso é verdade porque a massa não muda quando uma substância é aquecida, mas o volume quase sempre aumenta, pois átomos e moléculas tendem a se distanciar quando a temperatura aumenta. Como d m/V, se m permanecer a mesma e V aumentar, d ficará menor. O líquido mais comum, a água, é em parte uma exceção a essa regra. À medida que a temperatura aumenta de 4 ºC para 100 ºC, a densidade da água diminui; mas de 0 ºC para 4 ºC, a densidade aumenta. Isto é, a água tem seu máximo de densidade em 4 ºC. Essa anomalia e suas consequências devem-se à estrutura singular da água, que será abordada em “Conexões químicas 5E”. B. Gravidade específica
1,06 1,03 Urina patológica Urina normal
FIGURA 1.7 Urinômetro.
Como a densidade é igual à massa dividida pelo volume, ela sempre tem unidades, e as mais comuns são: g/mL ou g/cc ou (g/L para gases). A gravidade específica é numericamente igual à densidade, mas não tem unidades (é adimensional). Isso ocorre porque a gravidade específica é definida como uma comparação entre a densidade de uma substância e a densidade da água, que é tomada como padrão. Por exemplo, a densidade do cobre a 20 ºC é 8,92 g/mL. A densidade da água na mesma temperatura é 1,00 g/mL. Portanto, o cobre é 8,92 vezes mais denso que a água, e sua gravidade específica a 20 ºC é 8,92. Como a água é tomada como padrão e sua densidade é 1,00 g/mL a 20 ºC, a gravidade específica de qualquer substância é sempre numericamente igual à sua densidade, contanto que a densidade seja medida em g/mL ou g/cc. A gravidade específica geralmente é medida por um hidrômetro. Esse dispositivo simples consiste num bulbo de vidro, de peso conhecido, que é inserido num líquido para neste flutuar. A haste do hidrômetro é graduada, e a gravidade específica é lida onde o menisco (a superfície curva do líquido) atinge a marcação. A gravidade específica do ácido na bateria do seu carro e a de uma amostra de urina num laboratório clínico são medidas por hidrômetros. Um hidrômetro que mede uma amostra de urina também é chamado urinômetro (Figura 1.7). A urina normal pode variar em gravidade específica de aproximadamente 1,010 a 1,030. As amostras de urina de pacientes portadores de diabetes melito apresentam uma gravidade específica muito alta, enquanto, naqueles que sofrem de outras doenças, a gravidade específica é muito baixa. Exemplo 1.8 Gravidade específica A densidade do etanol a 20 ºC é 0,789 g/mL. Qual é a gravidade específica?
Estratégia Usamos a definição de gravidade específica.
Solução Gravidade específica
0,789 g/mL 0,789 1,00 g/mL