Questão 115 do ENEM 2017 — Ciências da Natureza

A centrifugação é um método de separação de misturas heterogêneas que funciona, na prática, como uma decantação acelerada.

Quando deixamos uma mistura de água e areia em repouso, a areia vai para o fundo do recipiente com o passar do tempo. Isso acontece devido à ação da gravidade, que puxa a substância de maior densidade para baixo, deslocando a menos densa para cima. Esse processo natural é chamado de decantação.

A centrífuga utiliza exatamente o mesmo princípio, mas em vez de depender apenas da aceleração da gravidade ($g$), ela utiliza a rotação em alta velocidade para criar uma aceleração centrífuga ($a_c = \omega^2 \cdot R$) muito mais intensa. No referencial do tubo em rotação, as partículas "sentem" uma força inercial (conhecida como força centrífuga) que as empurra para longe do centro de rotação.

Assim como na decantação gravitacional, a substância que possui maior massa por unidade de volume — ou seja, maior densidade — sofrerá um "empurrão" mais efetivo para o fundo do tubo (a extremidade mais distante do eixo de rotação). A substância menos densa, por sua vez, será deslocada para a parte superior (mais próxima ao eixo).

Para não restar dúvidas, vamos entender por que as outras alternativas não fazem sentido:

• Raios de rotação: As substâncias acabam ocupando posições com raios de rotação diferentes como consequência da separação, e não como a causa dela.
• Velocidades angulares: O tubo inteiro e a mistura dentro dele giram juntos no aparelho, portanto, todos possuem a mesma velocidade angular ($\omega$).
• Quantidades: A separação não depende de ter mais ou menos massa total de uma substância, mas sim de uma propriedade intrínseca a ela (a densidade).
• Coesão molecular: Refere-se às forças intermoleculares que mantêm as moléculas de uma substância unidas, o que não é o princípio mecânico que rege a separação na centrífuga.

Logo, o fator determinante para que as substâncias se separem nesse equipamento é a diferença de densidade entre elas.