Se você quer mostrar para os seus alunos um experimento intrigante, que os deixe curiosos para saber o que realmente está acontecendo, que seja relativamente simples de preparar e que use materiais fáceis de encontrar, este aqui pode ser uma ótima possibilidade.
No experimento vemos um frasco contando um líquido incolor e vários pedaços de plástico colorido. Os pedaços de plástico flutuam no meio do líquido. Isso por si só já é inesperado, normalmente pensamos que o plástico deveria ou afundar ou flutuar no topo do líquido. Mas o mais interessante acontece quando nós agitamos o conteúdo do frasco. Veja no vídeo abaixo o que acontece.
Como pudemos ver no vídeo, os plásticos de cores diferentes, que estavam juntos no meio do tubo, acabam “brigando” e se separam, com um deles indo para o fundo e o outro para o topo do frasco.
Após algum tempo, podemos ver que os plásticos acabam “fazendo as pazes” e retornam para o centro do tubo. Continue lendo para saber como preparar esse experimento e para entender o que está acontecendo.
Preparando a mistura líquida
O segredo dos plásticos brigões é que, apesar de que parece que temos um único líquido dentro do frasco, nós temos na verdade dois líquidos em fases diferentes. Como os plásticos se encontram exatamente na interface dessas fases, isso dificulta percebermos a separação.
A fase superior da mistura é formada pelo álcool isopropílico, ou isopropanol. A densidade do isopropanol é 0,79 g/cm3. Isso significa que o álcool isopropílico é menos denso que a água. Mas, se colocarmos o álcool junto da água, vamos descobrir que o álcool é completamente miscível com a água.
Para separar o álcool da água, preparamos uma solução de cloreto de sódio (sal de cozinha) contendo cerca de 19g em 100 mL de água. Quando colocamos volumes iguais da solução de sal em água e de isopropanol, e agitamos, vamos perceber que agora o álcool se separa da água, formando outra fase. Agora a mistura está pronta para uso.
Preparando os plásticos
Para o experimento, precisamos de dois plásticos diferentes. Vamos usar o plástico presente nas tampinhas de garrafa de refrigerante, que é o polipropileno (PP). Você pode usar a cor que você quiser. Corte a tampinha em pedaços pequenos, que caibam dentro do frasco que você vai usar. Nós usamos um alicate de corte para isso.
A densidade do polipropileno fica em torno de 0,9 g/cm3. Isso quer dizer que este plástico flutua na solução de sal em água, mas irá afundar no álcool isopropílico.
O segundo plástico utilizado é o poliestireno (PS). Para encontrar algum objeto feito com poliestireno, você pode procurar pelo símbolo de reciclagem, que no caso do PS tem o número 6. Alguns exemplos de objetos feitos com PS são copos, pratos e talheres descartáveis. Você pode reconhecer esse plástico por ser transparente e rígido, quebrando facilmente ao se entortar. Corte o PS em pedaços mais ou menos do mesmo tamanho que os feitos com o PP.
O poliestireno apresenta uma densidade em torno de 1,05 g/cm3. Isso faz com que ele flutue na solução de água com sal e afunde no álcool isopropílico.
Adicione alguns pedaços dos dois plásticos no frasco contendo a mistura de água com sal e álcool isopropílico.
Monte o suporte
Esta parte é opcional. Nós montamos um suporte para usar juntamente com tubos de plástico com tampa. Esses tubos são préformas de garrafas de PET. Na produção de garrafas de PET inicialmente se produzem tubos de paredes espessas – as préformas – que em seguida são transformadas em garrafas num processo de modelagem por sopro contra um molde. Nós conseguimos muitos desses tubos em uma indústria de refrigerantes. Eles são perfeitos para este experimento, pois são transparentes, não quebram e possuem tampa.
O que acontece
Explicar o que acontece no frasco quando agitamos pode ser um desafio interessante para os alunos. O experimento envolve principalmente o conceito de densidade e como ela afeta a flutuação.
Mas, outra parte interessante do experimento envolve a mistura líquida. O álcool isopropílico se separa em uma outra fase, que fica acima da solução de cloreto de sódio em água, que é mais densa. Isso pode parecer algo normal, mas se você misturar o isopropanol com água, vai descobrir que o álcool é totalmente miscível. Então como conseguimos separar o álcool da água? Quando dissolvemos o cloreto de sódio em água, os íons sódio e cloreto fazem interações fortes com a água, mais fortes do que a interação do álcool com a água. Assim, o álcool acaba se separando em outra fase e o sal continua dissolvido.
E esse é o motivo pelo qual usamos o álcool isopropílico neste experimento, e não o álcool etílico, que seria muito mais fácil de se encontrar. Se você preparar a mesma solução de sal em água e misturar com o etanol, vai perceber que neste caso quem “ganha a briga” entre o sal e o álcool pelas interações com a água é o álcool. O etanol fica dissolvido na água e o sal é que se separa, precipitando no fundo do frasco.
Agora que temos a mistura com duas fases, precisamos de plásticos que tenham a densidade correta. Como vimos acima, o polipropileno (PP) tem densidade menor que a da água, porém maior que a do isopropanol. Já o poliestireno (PS) é mais denso que a água pura (mas menos denso que a solução de sal em água).
Quando agitamos o tubo e misturamos as duas fases, a densidade da mistura fica intermediária às densidades do álcool puro e da solução de sal em água. Com isso, o poliestireno afunda e o polipropileno flutua nessa mistura. Após alguns segundos, a mistura volta a se separar e os pedaços de plástico voltam às suas posições originais.
Finalmentes
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