A densidade é uma grandeza química que dimensiona a quantidade de matéria presente em determinado volume da substância. É o conceito que pode explicar como um quilo de chumbo e um quilo de pena podem ter o mesmo peso, se ocupam espaços completamente diferentes.
Neste artigo, você entenderá o que é a densidade, tanto em termos de fórmulas matemáticas, como na aplicação do conceito. Veja também exemplos de questões do vestibular, resolvidas e didaticamente explicadas para te ajudar na compreensão do tema. Leia mais!
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O que é densidade?
Densidade é o nome dado para a relação matemática entre a quantidade de massa e o volume de uma substância. Geralmente, ela é expressa em gramas por litro, mas pode aparecer em qualquer unidade de massa (quilograma, miligrama, micrograma) e de volume (metros cúbicos, milímetros cúbicos, litros, mililitros). No Sistema Internacional, o padrão é [d] = kg/cm3.
A densidade (d) é uma propriedade da substância, ou seja, cada substância possui um valor específico de d. Isso pode ser observado, por exemplo, em copos graduados que são utilizados na cozinha.
Geralmente, eles são fabricados com marcações para diversos ingredientes como chocolate em pó, farinha de trigo, açúcar, água, leite e etc. Note que cada alimento terá uma graduação diferente, o risco que marca 200g de água, talvez marque 130g de farinha de trigo, como exemplo.
Isso significa que, para o mesmo volume, cada substância possui uma massa diferente. O contrário também é verdadeiro, para a mesma massa, cada substância ocupa um volume diferente. Esse é o significado da densidade.
Em termos matemáticos e químicos, a densidade é calculada por meio da fórmula d = m/V, em que m é a massa do conteúdo e V é o volume ocupado por ele. A unidade de d será: unidade de massa utilizada/unidade de volume utilizada.
+ Veja também: Principais fórmulas químicas: quais são, dicas e aplicações
Densidade em misturas
Como você aprendeu, a densidade é uma característica individual da substância. Então, como fazer para calcular a densidade de uma mistura de vários compostos químicos?
Basicamente, é necessário calcular a densidade de cada substância pura e depois fazer uma média ponderada entre esses valores, considerando a proporção de cada composto na mistura. Por exemplo, se há ⅓ de chocolate em pó e ⅔ de leite, é necessário ponderar essas proporções em relação às densidades, para encontrar a d das misturas.
dmisturas = [(densidade subst. 1 * proporção subst. 1) + (densidade subst. 2 * proporção subst. 2) ] /2
Densidade em soluções
As soluções químicas também apresentam uma densidade. Apesar de ter um aspecto homogêneo, como se houvesse apenas uma substância dentro delas, elas são um conjunto entre solvente e solutos.
Diante disso, para calcular a d de uma solução é necessário considerar a massa total do sistema. Ou seja, a soma entre a massa do soluto e a massa do solvente. Depois, quantifica-se o volume ocupado pela solução e, por fim, efetua-se o cálculo.
dsolução = (msolvente + msoluto) / V
Densidade: físico-química
A densidade é um conceito muito utilizado, principalmente, na física e na química. Em relação ao comportamento físico, é importante mencionar a questão da flutuação das substâncias quando colocadas em contato umas com as outras.
Para exemplificar isso, lembre-se do clássico exemplo da mistura heterogênea entre água e óleo. O óleo fica sempre acima da camada de água e existe uma explicação química para isso, que envolve o conceito de densidade.
Quando duas substâncias de d diferentes são colocadas em contato, no caso de elas não serem solúveis entre si, aquela que tiver menor densidade ficará na camada de cima do composto de maior d. Lembre-se de que a comparação entre os valores de d deve ser feita em unidades iguais. Ao unir as informações apresentadas e o exemplo citado acima, podemos afirmar que a densidade do óleo de cozinha é menor que o da água.
Quais fatores alteram a densidade?
A densidade de uma substância não é um valor absoluto. A depender das condições do ambiente, cada composto pode ocupar mais ou menos volume no espaço. Por isso, é importante entender quais fatores causam essa alteração.
Pressão
A pressão de um sistema é quem consegue comprimi-lo ou expandi-lo, principalmente ao tratar de moléculas gasosas. Afinal, os gases possuem um comportamento dinâmico, de sempre se distribuir no espaço para preencher todos os espaços.
Tomemos por exemplo uma substância gasosa que possua uma massa de 10g, distribuída em um recipiente. Algum fator externo, como a compressão da tampa, faz com que a pressão aumente dentro do pote. Dessa forma, o ambiente disponível para a distribuição das 10g de composto será menor, ou seja, a mesma massa ocupará um menor volume.
O contrário também seria verdadeiro: caso o espaço aumentasse no recipiente, as moléculas seriam distribuídas em um volume maior. Mas, afinal, como isso influencia na densidade ? Confira na tabela abaixo!
| Pressão | Alteração do volume | Densidade |
| Aumento da pressão | Diminuição do volume | ↑d = m/V↓ Densidade aumenta |
| Redução da pressão | Aumento do volume | ↓d = m/V↑ Densidade diminui |
Temperatura
Alterações de temperatura também podem resultar em mudanças no valor da densidade. Nesse caso, o que é considerado é a movimentação das partículas e o afastamento entre elas, algo que está intimamente relacionado com a quantidade de calor em trânsito no corpo.
Quanto maior a temperatura de um sistema, mais as partículas estarão agitadas e tendem a ficarem afastadas umas das outras. Isso significa que uma quantidade de moléculas x ocupará um volume V.
Por outro lado, quanto mais frio estiver o ambiente, menos agitadas estão as moléculas de substâncias e, consequentemente, podem ficar mais próximas. Assim, a quantidade de partículas no mesmo volume V é muito maior.
| Temperatura | Alteração do volume | Densidade |
| Aumento da temperatura | Aumento do volume, devido à agitação das moléculas | ↓d = m/V↑ Densidade diminui |
| Redução da temperatura | Redução do volume, conforme a menor movimentação das partículas | ↑d = m/V↓ Densidade aumenta |
Questões de vestibulares sobre densidade
(UFPE) Para identificar três líquidos – de densidades 0,8,1,0 e 1,2 – o analista dispõe de uma pequena bola de densidade 1,0. Conforme as posições das bolas apresentadas no desenho a seguir, podemos afirmar que:
a) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 0,8, 1,0 e 1,2.
b) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,2, 0,8 e 1,0.
c) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,0, 0,8 e 1,2.
d) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,2, 1,0 e 0,8.
e) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,0, 1,2 e 0,8.
Para deduzir d em cada proveta, devemos nos lembrar que a bolinha boiará no líquido que tiver densidade maior do que a dela. Bom, dentre as opções apresentadas, só pode ser recipiente de número 3, com densidade de 1,2.
Depois, sabemos que a pequena bola afundará no recipiente quando a densidade do líquido for menor do que a dela. Nesse momento, é importante recordar que o conceito de afundar, aqui, é estar completamente embaixo. Então, a proveta de número 1 tem um líquido de densidade 0,8 (menor que 1).
Por fim, a proveta 2 está com o líquido de densidade 1, provavelmente a água. A grande questão é que a bolinha ainda está “afundada”. Na verdade, o que acontece é um equilíbrio entre as forças exercidas na bolinha, o que permite esse comportamento de estabilidade no meio do recipiente.
Com essas informações, fica nítido que a resposta correta é a letra A.
+ Veja também: Concentração molar: o que é, como calcular e aplicações
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