Água - ligação das moléculas

Água - ligação das moléculas

A água é um líquido milagroso e todos os seres vivos precisam dela para sobreviver. 

A água é conhecida como a molécula de “Mickey” porque dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio formam a molécula da água (H₂O), a qual lembra as orelhas do ratinho “Mickey”.

A força da tensão superficial, que cria uma camada elástica sobre a água, consegue suportar até o peso de um inseto, e são as ligações do Hidrogênio (H₂) que fazem com que as moléculas da água fiquem unidas.

Mas, essa força de atração pode ser diminuída com a simples adição de outra substância na água.

Por exemplo, o sabão (detergente) diminui a força da tensão superficial na água. Então, se um objeto estava sendo mantido sobre a água por causa da tensão superficial ele vai afundar quando adicionarmos sabão a água.

Porque uma bolinha de papel afunda rapidamente e a outra demora?

Nessa experiência um copo contém água pura e o outro água e sabão (detergente).

O sabão é um surfactante, ou seja, ele é um composto que reduz a tensão superficial de um líquido. Nesse caso o sabão reduz a tensão superficial enfraquecendo as ligações de hidrogênio que são as responsáveis por criar aquela camada elástica na superfície da água.

Com a força da tensão superficial mais baixa nós temos dois efeitos diretos com a bolinha de papel.

1) a tensão superficial mais baixa significa que o papel não pode contar com a força da camada elástica na superfície da água. Isso vai fazer com que mais água entre em contacto com o papel.

2) com as ligações do hidrogênio enfraquecidas fica mais para a água penetrar no papel que é poroso. Isso vai deixar o papel mais denso fazendo com que ele afunde mais rapidamente na água.

Tensão superficial é um efeito que acontece na camada superficial de um líquido, no nosso exemplo a água. Esse efeito cria uma camada elástica na superfície dos líquidos impedindo alguns objetos ou seres vivos de afundar.

Importante: eles não estão flutuando, repare que o clipe de papel e o mosquito estão curvando a água sem romper aquela camada elástica formada pela tensão superficial.

Esse efeito ocorre porque as moléculas no interior de um líquido são atraídas umas pelas outras em todas as direções, mas isso não acontece com as moléculas que estão na superfície do líquido. Veja a ilustração abaixo.
          
A água é formada juntando 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio. Esses 3 átomos, quando estão juntos, formam uma molécula de água – H₂O.

Existe uma brincadeira chamada cabo de guerra, é quando duas ou mais pessoas puxam as pontas de uma corda para disputar quem é mais forte. Mas, se as pessoas possuírem forças iguais, nenhuma das duas vai sair do lugar porque as forças das duas se anulam.

É isso que acontece no interior dos líquidos. As moléculas são atraídas umas pelas outras em todas as direções, e isso faz com que a força de atração seja anulada.

Acontece que na superfície dos líquidos as moléculas são atraídas para baixo e para os lados, mas não para cima. É essa força de atração que cria a camada elástica capaz de suportar o peso de alguns objetos e insetos.
     
Embora seja feito de metal, o clipe não afunda porque o seu peso e formato permitem que ele permaneça sobre a superfície sem romper a camada elástica formada criada pela força da tensão superficial.

Lembre: isso é diferente de flutuar. Se você jogar um pedaço de madeira na água ela vai flutuar, mas se você simplesmente jogar um clipe na água ele vai afundar. O clipe só não afunda se tiver o peso certo, o formato certo e se for colocado sobre a água da forma certa.

Água - ligação das moléculas

Dez gotas de detergente num copo com água são suficientes para realizar essa experiência.

Amasse bem as duas bolinhas de papel e coloque-as ao mesmo tempo nos dois copos.

Água - ligação das moléculas

Pais
Sempre que possível faça a experiência ou brincadeira junto com seu(s) filho(s). Explique porque essas coisas acontecem, isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.
É possível começar essa experiência como uma brincadeira apostando qual bolinha de papel vai afundar primeiro, lógico que a criança não pode saber que um dos copos a água contém também sabão. Depois disso os pais podem explicar porque isso acontece.

Professores
Essa experiência pode ser utilizada como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Ciências – para explicar o que é uma molécula, átomo, água, como se formam as gotas de água, etc.
Física - quando falar sobre a tensão superficial dos líquidos, força, flutuação na água, densidade dos corpos, membranas, etc.

Existem várias experiências sobre tensão superficial da água, uma bem interessante que envolve sabão, substância surfactante, é a atividade 211 – “Peixe de papel que sabe nadar”. É só pesquisar no campo texto do lado direito da tela.