UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBADepartamento de química industrial / cctComp. curr.: Físico-química experimental
Professora: Dauci Pinheiro Rodrigues
Aluna: Larissa Marinho Nunes de Almeida – 111020484
RELATÓRIO Nº 1DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECIFICA E DENSIDADE DE LIQUIDOS
Campina Grande – PBSexta-feira, 14 de junho de 2013
UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBACENTRO DE CIÊCIAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
LABORATÓRIO DE: físico-química experimentalPROFESSOR (a): Dauci Pinheiro RodriguesALUNO (a): Larissa Marinho Nunes de AlmeidaCURSO: Química Industrial MAT: 111020484TÍTULO E Nº DO EXPERIMENTO: DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECIFICA E DENSIDADE DE LIQUIDOSDATA DO EXPERIMENTO: 31 \ o5 \ 2013 e07 \ o6 \ 2013
RECEBIDO EM:14\06\2013 POR: Prof. Dauci
CORREÇÃO
PREPARAÇÃO:______________RELATÓRIO:_________________PROVA:_____________________NOTA GLOBAL:________(_____________)RUBRICA DO (a) PROFESSOR (a)________________
1. INTRODUÇÃO
Uma propriedade importante de qualquer material é sua densidade que
pode ser absoluta ou relativa. A densidade absoluta (também massa volúmica
ou massa volumétrica ou massa específica) de um corpo, define-se como o
quociente entre a massa e o volume desse corpo. Desta forma pode-se dizer
que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado
volume. O símbolo para a densidade é ρ (a letra grega ró) e a unidade SI para
a densidade é quilogramas por metro cúbico (kg/m³). Enquanto que a
Densidade relativa é a relação entre a densidade da substância em causa e a
massa volúmica da substância de referência (a água é geralmente tomada
como referência). É uma grandeza adimensional, devido ao quociente. Quando
a matéria se expande, sua massa volúmica diminui e quando a matéria se
contrai, sua massa volúmica aumenta, por isso quando se diz que um corpo
tem uma densidade de 5, quer dizer que tem uma massa volúmica 5 vezes
superior à da água (no caso dos sólidos e líquidos).
Como a densidade é uma propriedade específica da matéria, pode ser
utilizada para determinar a pureza de um material, pois é significativamente
alterada pela presença de contaminantes. Ela também tem certa relação com a
temperatura, pois quando se aumenta a temperatura de um determinado
fragmento de matéria, tem-se um aumento do volume fixo desta, pois haverá a
dilatação ocasionada pela separação dos átomos e moléculas. Ao contrário, ao
se diminuir a temperatura, tem-se uma diminuição deste volume fixo. A
quantidade de massa existente num dado volume é chamada de massa
volúmica.
A densidade de líquidos pode ser determinada por medidas da massa do
liquido que ocupa um volume conhecido (método do picnômetro) e pro métodos
de flutuação baseados no principio de Arquimedes.
Como já visto a densidade depende da temperatura e essa dependência, se
expressa pela seguinte equação:
ρ = ρ0 (1- ßT)
Onde: ρ = densidade do liquido na temperatura (T); ρ0 = densidade do liquido
em 0°C; ß = coeficiente de dilatação cúbica.
Verifica-se por outro lado que a densidade das soluções é também função
de sua concentração. Desta forma, se os componentes de uma solução
qualquer se misturam sem que haja variação de volume, ou seja, se o volume
da solução for rigorosamente igual à soma dos volumes de seus componentes,
a densidade é linear.
Método do Picnômetro.
Instrumento de laboratório usado sobretudo para calcular a densidade relativa de um sólido ou líquido
O picnômetro é um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma que o seu volume seja invariável. Ele possui uma abertura suficientemente larga e tampa muito bem esmerilhada, provida de um orifício capilar longitudinal, tem varios tipos de picnômetro, um deles com um termometro no lugar da tampa, tambem esmerilhado. Muito utilizado para determinar a densidade de uma substância.
Método do densimetro. Densímetro é um aparato que tem por objetivo medir a massa específica (também chamada densidade) de líquidos. Existem várias maneiras de conceber este aparato, sendo que em uma das formas mais comuns se apresenta como um tubo de vidro longo fechado em ambas as extremidades. Este tubo é mais largo em sua parte inferior e possui uma graduação na parte mais estreita.
Todo o aparato deve ser imerso em um recipiente cheio do líquido do qual
se deseja conhecer a massa específica até que ele possa flutuar livremente. A
leitura é realizada observando em que marca da graduação fica posicionada a
superfície do líquido.
Uma das utilidades do densímetro é inferir propriedades dos líquidos
através da inspeção de sua massa específica, principalmente quando os
líquidos são misturas de substâncias. Nestes casos é possível inferir se a
composição da mistura é a esperada ou não a partir do valor esperado para a
massa específica da mistura.
O densímetro faz uso do princípio do empuxo descoberto por Arquimedes.
o empuxo é a força que provoca a flutuação dos corpos nos líquidos, sendo
proporcional a densidade ρ, ao volume do corpo V e a aceleração da gravidade
g dado pela relação:
I = ρVg
Por causa desta relação de proporcionalidade é posssível descobrir a
densidade dado que a aceleração da gravidade é conhecida e constante, o
volume do densímetro também é conhecido e constante assim como a força de
empuxo que na flutuação iguala a força peso.
2. OBJETIVO
Determinar a densidade do álcool etílico e Sacarose em várias concentrações com o auxílio do densímetro e do picnómetro.
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
3.1 Materiais:
Balança Analítica;
Picnômetro pequeno;
Becker;
Proveta;
Pipetas;
Balões volumétricos pequeno;
Densímetro;
Termômetro.
3.2 Substancias usadas:
Água destilada;
Álcool Etílico (20,40,60,70 e 99,5) %.
3.3 Procedimento:
3.3.1 – Picnômetro
2.3.2 – Densímetro:
Lavou-se o picnômetro com água, secou-se e pesou-se com a exatidão de 6 algarismos significativos.
Repetiu o procedimento para as diferentes concentrações de Álcool Etílico (20,40,60,70 e 99,5) % e Sacarose (10, 20, 30 e 40) % (Tudo isso à
temperatura ambiente de 25 °C).
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 Explique porque o clorofórmio é mais denso do que diclorometano.
A densidade de uma substância é determinada pela quantidade
de massa que ocupa um volume e que também é influenciada pelo peso
molar. A molécula do clorofórmio (CHCL3) é mais denso que a do
diclorometano(CH2Cl2), o clorofórmio tem maior peso molecular porque tem
um átomo de cloro a mais em relação ao diclorometano e mais denso que o
hidrogênio. A massa específica do diclorometano é de 1,3260 g.cm3 enquanto
que a do clorofórmio é de 1,489g.cm3.
4.2 O que d iz a teor ia ; quem é mais prec iso o método do p icnômetro ou do densímetro? O experimento realizado confirma? Explique.
O método do picnômetro apresenta valores mais precisos, porque usa
cálculos com pesagem analítica, logo proporciona mais segurança ao
resultado. Apesar do método do densímetro ser direto, apresenta apenas duas
casas decimais, e estão sujeitos a erros no manuseio incorreto, tipo de
material, entre outros. No entanto o método do picnômetro há mais casas
decimais.
Colocou-se o líquido a ser analisado em uma proveta. Segurou-se o densímetro pela extremidade superior da sua haste e mergulhou-se no líquido. Aguardou-se o aparelho atingir o equilíbrio e fez-se a leitura em sua escala, observando-se o menisco do líquido.
4.3 Quais as utilidades de determinar a massa específica dos materiais?
Com a massa específica determinada podemos analisar as substâncias e identificar, se a substância é pura ou possui impurezas, e tem grande importância na indústria como determinante no controle de qualidade de produtos.
4.4 Calcular a massa específica das soluções que você usou com o método do picnômetro e depois determinar a densidade relativa destas soluções. *Cálculos seguem em anexo ao fim do relatório.
QUADRO 1 - DADOS EXPERIMENTAIS DO ÁLCOOL ETILICO T=25ºC
picn. Conc. (%) picn. vazio(g)
picn. C/ agua(g)
picn. C/ solução(g)
massa de água(g)
volume do picn.(mL)
p1 20 23,3539 33,0434 32,8595 9,6895 9,71823p2 40 15,4872 40,5812 33,3555 25,0940 25,1684p3 60 31,2485 57,7912 55,2428 26,5427 26,6214p4 70 23,5578 77,5371 71,2128 53,9793 54,1393p5 80 20,4107 31,8514 30,0999 11,4407 11,4746p6 99,5 19,0603 53,4773 46,2011 34,4170 34,5190
TABELA 1 - Massa especifica e a densidade relativa do Álcool Etílico T= 25ºC dÁGUA = 0 ,997044
Conc.(%) Massa especifica c/ picn.(g.cm-3) Densidade relativa (dsol/dsolv)
20 0,9781 0,962840 0,7099 0,952860 0,9013 0,922770 0,8802 0,892680 0,8444 0,8625
99,5 0,7863 0,7923
Com os dados da tabela 1, podemos observar que a densidade diminue com o aumento das concentrações. Pois a água é mais densa do que o álcool etílico.
TABELA 2 - Massa especifica e a densidade relativa Da Sacarose T= 25ºC dÁGUA = 0 ,997044
Conc.(%) Massa especifica c/ picn.(g.cm-3)10 0,0980620 0,6710830 0,6161840 1,52542
Observa-se que na tabela 2, a densidade da solução aumenta, pois a sacarose é mais densa do que a água.
Para a sacarose, não foi possível usar o densímetro, pois as densidades das soluções de sacarose sobre passam o valor de 1 g/cm³: valor máximo da densidade que o densímetro pode medir.
4.5 Construa um gráfico que contenha as densidades na ordenada e as concentrações na abscissa para os dois métodos empregados.
GRAFICO 1 - Densidades (g.cm3) do álcool etílico nas diversas concentrações (%) pelo método do picnômetro.
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1100
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
f(x) = − 0.00114912911366328 x + 0.920800534583097R² = 0.122318302466094
d x c
Concentração (%)
Mas
sa e
spec
ífica
(g/c
m³)
GRAFICO 2 – Densidades (g.cm3) do álcool etílico nas diversas concentrações (%) método do densímetro.
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1100
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
f(x) = − 0.00212535407117474 x + 1.02588638821651R² = 0.906835316472698
d x C
Concentração (%)
Mas
a es
pecí
fica
(g/c
m³)
Observando os gráficos, nos dois métodos, podemos observar que a medida que a concentração aumenta a densidade diminui. Isso acontece devido o álcool ser menos denso que a água ( dálcool = 0,789 g cm-3 ; dágua= 0,999 g.cm-3), ou seja, quanto mais concentrado for o álcool, menor o teor de água. Sendo assim a densidade diminui.
GRAFICO 3 – Densidades (g.cm3) da Sacarose nas diversas concentrações (%) método do picnometro.
5 10 15 20 25 30 35 40 450.98
11.021.041.061.08
1.11.121.141.16
f(x) = 0.003621 x + 1.00155R² = 0.99890492278121
d x C
Concentração (%)
Ma
ssa
esp
ecí
fica
(g
/cm
³)
Observamos no gráficos, que a medida que aumenta a concentração de sacarose aumentamos a densidade, isto é, quanto mais sacarose adicionada não solução, a mesma ficará mais densa.
4.6 Compare as massas especificas do álcool etílico nas concentrações conhecidas, com as que você encontrará na bibliografia.
TABELA 3 - CONTENDO MASSA ESPECÍFICA DO ÁLCOOL POR AMBOS OS MÉTODOS, COM AS PORCENTAGENS DE ERROS COMPARADAS COM A LITERATURA. (T= 25ºC)
Conc. Álcool
(%)
Massa Específica com Picn. (g. cm-3)
Erro Absoluto Picn. (%)
Massa Específica com o
densímetro
Erro Absoluto com densímetro
(%)
20 0,9781 1,212% 0,96 0,6612%40 0,7099 23,788% 0,95 1,9882%60 0,9013 1,348% 0,92 3,4510%70 0,8802 1,850% 0,89 2,9842%80 0,8444 0,630% 0,86 2,4895%
4.6.1 Pelo método do picnômetro.
No método do picnômetro, levou-se em consideração, os erros humano, erro de pesagem, calibração da balança analítica, entre outro. Logo, os dados da tabela 3 não condiz com os da encontrada na literatura. Nas concentrações de 40%, esse desvio pode ser observado no gráfico 1, onde visivelmente, percebemos um desvio muito elevado do ponto referente a concentração de 40%. O erro realmente fugiu do padrões, dos métodos de analise.
4.6.2 Pelo método do densímetro
É possível observamos que no método do densímetro: onde não é mais confiável e preciso do que o método do picnometro, vimos que a medida que aumenta a concentração do álcool o erro aumenta, gradativamente. Observou-se que os erros foram um pouco maiores, mas mesmo assim aceitáveis. Ainda comparando os dois métodos, vemos que o maior erro no método do densímetro foi na concentração de 60 %, enquanto que no método do picnômetro foi na concentração de 40 % .
5. CONCLUSÃO
Os experimentos realizado no laboratório físico-química experimental, teve como objetivo determinar a massa especifica e densidade de líquidos, com ênfase na amostragem e aprendizagem das técnicas e manuseio dos equipamentos de laboratoriais tais quais: picnômetro e densímetro. Aplicando técnicas de grande utilidade na determinação da massa específica dos líquidos empregadas na indústria, com intuito de comprovar a pureza do material analisado e evidenciar alguma impureza que possa estar presente.
Os experimentos foram bem sucedidos, levando em consideração os erros de aparelhagem e humanos.
6 – REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/11544/articleI.pdf?sequence=3
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/3831/browse?type=title
http://www.zemoleza.com.br/carreiras/exatas/quimica
Atkins, P. W. Físico-Química, Fundamentos 3ª Ed. – Rio de Janeiro: LTC, 2009.
6. ANEXOS
6.1 CÁLCULOS PARA AS SOLUÇÕES DE ALCOOL ETÍLICO REFERENTES AOS DADOS DA TABELA 1.
Massas da água
mH2 O = m pic H2 O−¿ m picVazio = Resultado
20% 33,0434 g 23,3539 g 9,6895 g
40% 40,5812 g 15,4872 g 25,0940 g
60% 57,7912 g 31,2485 g 26,5427 g
70% 77,5371 g 23,5578 g 53,9793 g
80% 31,8514 g 20,4107 g 11,4407 g
99.5% 53,4773 g 19,0603 g 34,4170 g
Volumes do picnômetro
V pic = mH2 O /¿ ρH 2 0 = Resultado
20% 9,6895 g 0,997044 g.cm-3 9,71823 cm ³
40% 25,0940 g 0,997044 g.cm-3 25,1684 cm ³
60% 26,5427 g 0,997044 g.cm-3 26,6214 cm ³
70% 53,9793 g 0,997044 g.cm-3 54,1393 cm ³
80% 11,4407 g 0,997044 g.cm-3 11,4746 cm ³
99.5% 34,4170 g 0,997044 g.cm-3 34,5190 cm ³
Massas para as soluções do Álcool Etílico
msol = m picsol−¿ m picVazio = Resultado
20% 32,8595 g 23,3539 g 9,5056 g
40% 33,3555 g 15,4872 g 17,8683 g
60% 55,2428 g 31,2485 g 23,9943 g
70% 71,2128 g 23,5578 g 47,6550 g
80% 30,0999 g 20,4107 g 9,6892 g
99.5% 46,2011 g 19,0603 g 27,1408 g
Massa específica com o picnômetro
ρ sol = msol /¿ V pic = Resultado
20% 9,5056 g 9,71823 cm ³ 0,9781 g.cm-3
40% 17,8683 g 25,1684 cm ³ 0,7099 g.cm-3
60% 23,9943 g 26,6214 cm ³ 0,9013 g.cm-3
70% 47,6550 g 54,1393 cm ³ 0,8802 g.cm-3
80% 9,6892 g 11,4746 cm ³ 0,8444 g.cm-3
99.5% 27,1408 g 34,5190 cm ³ 0,7863 g.cm-3
Densidade Relativa com o picnômetro
drel = ρ sol/¿ ρH 2 O = Resultado
20% 0,9781 g.cm-3 0,997044 g.cm-3 0,9810
40% 0,7099 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,7121
60% 0,9013 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,9040
70% 0,8802 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,8828
80% 0,8444 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,8469
99.5% 0,7863 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,7886
Massa específica com densímetro (Valor obtido no momento do experimento,
através da direta leitura feita no equipamento)
drel = Resultado
20% 0,96 g.cm-3
40% 0,95 g.cm-3
60% 0,92 g.cm-3
70% 0,89 g.cm-3
80% 0,86 g.cm-3
99.5% 0,79 g.cm-3
Densidade Relativa com o densímetro
drel = ρ sol/¿ ρH 2 O = Resultado
20% 0,96 g.cm-3 0,997044 g.cm-3 0,9628 g.cm-3
40% 0,95 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,9528 g.cm-3
60% 0,92 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,9227 g.cm-3
70% 0,89 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,8926 g.cm-3
80% 0,86 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,8625 g.cm-3
99.5% 0,79 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,7923 g.cm-3
6.2 CÁLCULOS PARA AS SOLUÇÕES DA SACAROSE, REFERENTES AOS DADOS DA TABELA 2.
Massa da água:
mH2 O = m pic H2 O−¿ m picVazio = Resultado
10% 61,0147 g 35,3806 g 25,6341 g
20% 102,1831 g 44,8939 g 57,2892 g
30% 75,0754 g 23,1568 g 51,9186 g
40% 53,7093 g 20,6801 g 33,0292 g
Volume do picnômetro:
V pic = mH2 O /¿ ρH 2 0 = Resultado
10% 25,6341 g 0,997044 g.cm-3 9,71823 cm ³
20% 57,2892 g 0,997044 g.cm-3 25,1684 cm ³
30% 51,9186 g 0,997044 g.cm-3 26,6214 cm ³
40% 33,0292 g 0,997044 g.cm-3 54,1393 cm ³
Massa da solução
msol = m picsol−¿ m picVazio = Resultado
10% 62,0232 g 35,3806 g 26,6426 g
20% 106,7084 g 44,8939 g 61,8145 g
30% 81,0053 g 23,1568 g 57,8485 g
40% 58,6216 g 20,6801 g 37,9415 g
Massa específica com o picnômetro
ρ sol = msol /¿ V pic = Resultado
10% 26,6426 g 25,7101 cm-3 1,0363 g. cm-3
20% 61,8145 g 57,4590 cm-3 1,0758 g. cm-3
30% 57,8485 g 52,0725 cm-3 1,1109 g. cm-3
40% 37,9415 g 33,1271 cm-3 1,1453 g. cm-3
Densidade Relativa com o picnômetro
drel = ρ sol/¿ ρH 2 O = Resultado
10% 1,0363 g. cm-3 0,997044 g.cm-3 1,0393 g.cm-3
20% 1,0758 g. cm-3 0,997044g.cm-3 1,0790 g.cm-3
30% 1,1109 g. cm-3 0,997044g.cm-3 1,1142 g.cm-3
40% 1,1453 g. cm-3 0,997044g.cm-3 1,1487 g.cm-3
6.3 CÁLCULOS PARA, REFERENTES AOS DADOS DA TABELA 3.
Erro no picnômetro
E % = |Valor exp. - valor teórico| valor teórico = Resultado
20% 0,9781 0,96639 0,96639 1,212%
40% 0,7099 0,93148 0,93148 23,788%
60% 0,9013 0,88931 0,88931 1,348%
70% 0,8802 0,86421 0,86421 1,850%
80% 0,8444 0,83911 0,83911 0,630%
Erro no densímetro
E % = |Valor exp. - valor teórico| valor teórico = Resultado
20% 0,96 0,96639 0,96639 0,6612%
40% 0,95 0,93148 0,93148 1,9882%
60% 0,92 0,88931 0,88931 3,4510%
70% 0,89 0,86421 0,86421 2,9842%
80% 0,86 0,83911 0,83911 2,4895%
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