Você mergulha o dedo na água (boa ideia) e no mercúrio (péssima ideia). Qual dos dois líquidos molha melhor o seu dedo? Por quê?

Passo 1

O enunciado pergunta qual líquido molha melhor o dedo: água ou mercúrio, e pede uma explicação por quê. Informação dada: um dedo (pele humana) e dois líquidos (água e mercúrio). Não há números no enunciado, então a resposta será baseada em propriedades físicas gerais dos líquidos e da superfície da pele.

Passo 2

Conceitos-chave (explicados de forma simples e sem pular etapas).
  • Coesão: são as forças entre moléculas do próprio líquido (por exemplo, moléculas de água se atraem por ligações de hidrogênio).
  • Adesão: são as forças entre as moléculas do líquido e as moléculas da superfície (no caso, a pele).
    Se a adesão entre líquido e superfície é forte em relação à coesão do líquido, o líquido tende a espalhar-se sobre a superfície (molha). Se a coesão do líquido é muito maior que a adesão ao sólido, o líquido tende a formar gotículas (não molha).

Passo 3

Tensão superficial e números típicos (o que eles significam na prática).
  • A tensão superficial do líquido (denotada por \gamma_{LV}) mede a “força” que mantém as moléculas do líquido unidas na interface com o ar. Quanto maior \gamma_{LV}, mais o líquido “prefere” ficar junto e formar bolhas/gotículas em vez de espalhar.
  • Valores típicos: para a água à temperatura ambiente \gamma_{LV}\approx 72\\ \text{mN/m}; para o mercúrio \gamma_{LV}\approx 480\\ \text{mN/m}. Esses valores mostram que o mercúrio tem uma tensão superficial muito maior que a da água (ou seja, é muito “coeso”).

Passo 4

Ângulo de contato e a equação de Young (fórmula importante, explicada).
  • O comportamento de um líquido sobre uma superfície é descrito pelo ângulo de contato \theta: se a gota faz um ângulo pequeno com a superfície ( \theta<90^\circ ) diz-se que o líquido molha a superfície; se o ângulo é grande ( \theta>90^\circ ) não molha.
  • A relação entre as energias de superfície é dada pela equação de Young:
\gamma_{SV} = \gamma_{SL} + \gamma_{LV}\cos\theta,
onde:
  • \gamma_{SV} é a energia superficial sólido-vapor (pele-ar),
  • \gamma_{SL} é a energia superficial sólido-líquido (pele-líquido),
  • \gamma_{LV} é a tensão superficial líquido-vapor (liquid-air),
  • \theta é o ângulo de contato medido dentro do líquido.
  • Reescrevendo:
\cos\theta = \frac{\gamma_{SV}-\gamma_{SL}}{\gamma_{LV}}.
Interpretação prática: quanto maior \gamma_{LV} (tensão do líquido) e quanto menor a diferença \gamma_{SV}-\gamma_{SL} (ou seja, quanto pior a adesão do líquido à superfície), mais provável que \cos\theta seja pequeno ou negativo, levando a \theta grande (não molha).

Passo 5

Aplicando aos dois líquidos no caso do dedo:
  • Água: a água é polar e a superfície da pele, apesar de conter óleos, permite interações polares e ligações de hidrogênio com a água em muitos pontos; isso costuma aumentar a adesão (tende a reduzir \gamma_{SL} ou aumentar \gamma_{SV}-\gamma_{SL} de forma favorável). Além disso, a água tem tensão superficial moderada ( \approx72\\ \text{mN/m}), o que permite que ela se espalhe razoavelmente na pele. Resultado prático: ângulo de contato relativamente pequeno ( \theta<90^\circ), a água MOLHA o dedo.
  • Mercúrio: o mercúrio é metálico, não forma ligações de hidrogênio com a pele e apresenta altíssima coesão (tensão superficial \approx480\\ \text{mN/m}). A adesão mercúrio–pele é fraca, então a combinação de \gamma_{LV} muito grande e adesão pequena leva a \cos\theta pequeno ou negativo e, portanto, a um ângulo de contato grande ( \theta>90^\circ). Resultado prático: o mercúrio forma gotículas bem arredondadas e NÃO MOLHA o dedo. (Observação: valores numéricos exatos do ângulo sobre pele variam e não são dados aqui; a conclusão qualitativa é robusta.)

Passo 6

Intuição física simples e experimento mental para a prova:
  • Imagine colocar uma gota de água no dedo: ela tende a “espalhar” e formar uma película parcialmente aderida — é sinal de boa molhabilidade.
  • Imagine colocar mercúrio: ele ficará como uma bolinha metálica, brilhante, quase esférica — sinal de má molhabilidade.
    Para decidir rápido numa prova: pense em polaridade/ligação (água: polar → adere; mercúrio: metálico/apolar → não adere) e compare tensões superficiais (mercúrio muito maior → forma gota).

Passo 7

Aviso prático (rápido e amigo): mercúrio é tóxico — não experimente isso de verdade! A explicação acima é teórica e baseada em propriedades físicas conhecidas.

Resposta

A água molha melhor o dedo. Porque a água tem interação adesiva relativamente forte com a pele (ligações polares) e tensão superficial moderada ( \gamma_{LV}\approx72\\ \text{mN/m}), resultando em ângulo de contato \theta<90^\circ; já o mercúrio tem altíssima tensão superficial ( \gamma_{LV}\approx480\\ \text{mN/m}) e fraca adesão à pele, produzindo um ângulo de contato \theta>90^\circ e portanto não molha.

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