L'acqua salata può essere descritta come più pesante dell'acqua del rubinetto, a condizione che venga intesa come "volume per unità di volume" di acqua. Scientificamente affermato, un volume di acqua salata è più pesante di un volume uguale di acqua di rubinetto perché l'acqua salata ha una densità maggiore dell'acqua di rubinetto. L'acqua del rubinetto è relativamente pura, in genere contiene piccole quantità di sali minerali e minori quantità di materia organica. Le soluzioni acquose altamente concentrate nei sali disciolti hanno densità molto maggiori dell'acqua pura o del rubinetto.
Densità e gravità specifica
Densità e peso specifico sono termini che descrivono la concentrazione di una sostanza in massa. La densità è definita come la massa di una sostanza per unità di volume, solitamente espressa in grammi per centimetro cubo. Ad esempio, la densità dell'acqua pura a 39 gradi Fahrenheit è di 1 grammo per centimetro cubo e la densità media dell'acqua di mare è di circa 1.027 grammi per centimetro cubo. Il peso specifico, definito come il rapporto tra la densità di una sostanza e la densità dell'acqua, è una misura utilizzata in molte applicazioni scientifiche. Per la maggior parte delle sostanze, la densità e il peso specifico sono quasi identici a temperatura ambiente.
Solubilità dei sali
La spiegazione della maggiore densità dell'acqua salata si trova nella formula dei pesi dei composti salini. L'acqua è composta dagli atomi relativamente leggeri di idrogeno e ossigeno, che hanno peso atomico rispettivamente uno e 16. La maggior parte dei sali è composta da atomi metallici più pesanti, come sodio, magnesio e potassio, che hanno pesi atomici rispettivamente 23, 24 e 39. Gli atomi metallici possono essere legati ad altri atomi pesanti, come cloro, bromo e iodio, che hanno pesi atomici rispettivamente 35, 80 e 127. I sali si dissociano in ioni (atomi carichi) quando disciolti in acqua. Le molecole d'acqua si coordinano attorno agli ioni pesanti in modo che il volume della soluzione aumenti ma in misura minore rispetto al peso della soluzione.
Densità delle soluzioni saline
Centinaia di composti chimici sono classificati come sali. Alcuni sali, come il cloruro di sodio e lo ioduro di potassio, sono altamente solubili in acqua a temperatura ambiente. Molti altri, come il solfato di bario e il fosfato di calcio, sono praticamente insolubili anche a temperature più elevate. La densità massima di una soluzione salina dipende dal peso della formula del sale, dalla solubilità naturale o "costante del prodotto di solubilità" del sale e dalla temperatura.
Effetto galleggiante dell'acqua salata
Gli oggetti immersi nell'acqua salata hanno una maggiore tendenza a galleggiare rispetto all'acqua pura o di rubinetto, vale a dire che sono più galleggianti. Questo effetto deriva dalla maggiore forza di galleggiamento, o verso l'alto, esercitata sugli oggetti dall'acqua salata a causa della sua maggiore densità. La forza di galleggiamento esercitata sugli oggetti immersi dai fluidi è implicita nel Principio di Archimede, il quale afferma che qualsiasi oggetto immerso completamente o parzialmente in un fluido sposta il proprio peso di fluido. Un oggetto immerso nell'acqua del rubinetto subisce una “pesantezza” maggiore rispetto all'acqua salata perché sposta un peso minore dell'acqua del rubinetto.