Relatório Densidade

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INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CAMPUS VILA VELHA
FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL
Turma: Licenciatura em Química
Alunas: Deborah Pimentel e Quézia Costa
Título: Densidade Data: 05/04/2022
1. INTRODUÇÃO
Densidade é definida como a quantidade de massa em uma unidade de volume de
substância, dependendo diretamente da temperatura. A densidade é uma
propriedade física e pode ser medida sem alterar a composição das substâncias,
não dependendo da quantidade de amostra analisada para sua determinação
(BROWN, 2005). A densidade ou massa específica é um importante parâmetro
físico-químico usado na caracterização de materiais e é definida como sendo a
razão entre a massa e o volume ocupado por um corpo ou substância (SERWAY,
2004). As densidades dos líquidos puros ou em soluções podem ser determinadas
pelas medidas das suas massas que ocupam volumes conhecidos. Os aparelhos
mais comuns utilizados em medidas de densidade são: picnômetro, balança de
densidade e densímetro. A densidade é denominada aparente, quando inclui no
cálculo do volume, os espaços vazios que podem existir no interior da amostra; e, é
denominada absoluta, verdadeira, real ou de partícula quando no cálculo do volume
se considera apenas a parte sólida da amostra, livre dos espaços vazios (OLIVEIRA,
2010).
Um material sólido, com formato regular, como um cubo ou uma esfera, pode ter sua
densidade rapidamente determinada, pois a obtenção do volume pode ser feita
através de medidas diretas nas dimensões do objeto. A dificuldade na determinação
do volume aumenta quando o objeto tem formato irregular ou quando se consideram
substâncias ou sólidos particulados na forma de granulados ou pós. Neste caso, a
determinação do volume geralmente é feita imergindo-se a substância ou o objeto
numa proveta graduada contendo um líquido, medindo-se o deslocamento produzido
no líquido (picnometria a líquido) (OLIVEIRA,2010).
O picnômetro é um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma
que o volume de fluido que o preencher seja sempre o mesmo. Sua tampa - também
de vidro - é esmerilhada e possui um orifício capilar longitudinal. Há modelos
disponíveis com ou sem termômetro; com tampa em aço inox, alumínio entre outros.
Ele é muito utilizado para determinar a densidade de uma substância (SPLABOR,
2014).
2. OBJETIVOS
Determinar a densidade de líquidos e sólidos por meio da picnometria.
3. MATERIAIS
● Acetona PA;
● Água destilada;
● Balança analítica;
● Bécker 500mL e 50 mL;
● Chumbo;
● Papel toalha;
● Picnômetro 10 mL;
● Pipeta de Pasteur 3mL;
● Pisseta;
● Termômetro digital.
4. PROCEDIMENTO
4.1 Parte I: Calibração do Picnômetro
Em uma balança analítica e com o auxílio de papel toalha, pesou-se em triplicata um
picnômetro vazio, obtendo os respectivos valores: 11,8558 g, 11,8557 g e 11,8555 g.
Em seguida, o picnômetro foi cheio de água destilada e pesado novamente em
triplicata, ou seja, a cada pesagem o picnômetro era esvaziado e enchido
novamente, obtendo as seguintes massas: 21,6959 g, 21,6884 g e 21,6813g. Um
termômetro foi colocado em um béquer a fim de aferir a temperatura da água no
momento da pesagem, sendo ela 25ºC.
4.2 Parte II: Determinação da Densidade de um Líquido (Acetona)
O mesmo picnômetro foi esvaziado e devidamente ambientado com acetona PA na
capela. Com a ajuda de uma pipeta de pasteur, encheu-se o picnômetro e pesou-se
em triplicata, esvaziando e enchendo novamente a cada pesagem, obtendo os
seguintes valores: 19,6104 g, 19,6170 g e 19,6270 g.
4.3 Parte III: Determinação da Densidade de um Sólido (Chumbo)
Para essa determinação, foram realizadas quatro pesagens diferentes, todas em
triplicatas, a primeira: pesou-se o picnômetro com água destilada, obtendo 21,6902
g, 21,6895 g e 21,9886 g ; a segunda: pesou-se um pedaço de chumbo, obtendo
1,3763 g, 1,3783 g e 1,3759 g; a terceira: pesou-se o picnômetro com água destilada
e o chumbo ao lado, obtendo 23,0644 g, 23,0642 g e 23,0629 g; a quarta: pesou-se
o picnômetro com água destilada com o chumbo dentro, obtendo 22,9145 g, 22,9286
g e 22,9273 g.
5. RESULTADOS
5.1 Calibração do volume do picnômetro
Para que a densidade do líquido e do sólido seja medida com maior precisão, faz-se
necessário a calibração do picnômetro. Utiliza-se água para a calibração, porém as
medidas de densidade são afetadas pela variação da temperatura, sendo necessário
consultar os valores tabelados de densidade absoluta da água variando com a
temperatura, mostrados na Figura 1.
Figura 1 - Densidade absoluta da água em relação à temperatura
Fonte: César, 2004
Para encontrarmos o valor real do picnômetro, cuja medida indicada na vidraria é de
10 mL, utilizaremos a Equação 1: , onde d é a densidade (g/cm3), m é a𝑑 = 𝑚𝑣
massa (g) e v é o volume (cm3). Por isso, precisamos encontrar os valores de cada
incógnita, iniciando pelo cálculo da massa da água dentro da vidraria, usando a
média das triplicatas.
𝑚 á𝑔𝑢𝑎 = 𝑚 𝑝𝑖𝑐𝑛ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑚 á𝑔𝑢𝑎 − 𝑚 𝑝𝑖𝑐𝑛ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜
Durante o experimento a temperatura da água permaneceu em 25ºC, ou seja, sua
densidade tabelada é de 0,997044 g/cm3. A Tabela 1 mostra os valores referentes a
triplicata feita na pesagem do picnômetro vazio e também contendo água destilada,
bem como os valores calculados da massa da água e volume real do picnômetro
utilizado.
Tabela 1 - Dados da calibração do picnômetro
Picnômetro
vazio (g)
Picnômetro
com água (g)
Massa da
água (g)
Volume real do
picnômetro
(cm3)
11,8558 21,6959 9,8401 9,8693
11,8557 21,6884 9,8327 9,8619
11,8555 21,6813 9,8258 9,8549
Fonte: Autoras, 2022
Dessa forma, obtemos um volume médio de 9,8620 cm3, podendo ser ajustado à
9,86 (± 0,01) cm3, para representar o volume real do picnômetro utilizado nessa
prática.
5.2 Determinação da densidade da acetona
Após obter o valor real do volume do picnômetro é possível determinar a densidade
de qualquer líquido, nessa prática utilizamos a acetona. A Tabela 2 mostra os
valores pesados e calculados referentes ao reagente utilizado. Onde a densidade é
calculada utilizando a Equação 1.
Tabela 2 - Dados da determinação de densidade da acetona
Picnômetro
vazio (g)
Picnômetro
com acetona
(g)
Massa da
acetona (g)
11,8558 19,6104 7,7546
11,8557 19,6170 7,7613
11,8555 19,6270 7,7715
Fonte: Autoras, 2022
A partir dos valores da tabela, podemos calcular a densidade, utilizando as médias
dos valores expostos.
𝑑 = 7,7625 𝑔
9,8620 𝑐𝑚3
𝑑 = 0, 7871 𝑔/𝑐𝑚3 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑜𝑛𝑎
O valor encontrado de 0,787 (± 0,001) g/cm3 está de acordo com a literatura
consultada, Engel (2012), que afirma que a densidade da acetona é de 0,788 g/cm3.
5.1 Determinação da densidade do chumbo
Quando um sólido possui um forma irregular, que impossibilita a medida de sua
área, para que seja possível calcular seu volume, utiliza-se o método de
deslocamento (CÉSAR, 2004), ou seja, inserimos o chumbo dentro do picnômetro
cheio com água e pesamos após o deslocamento de líquido.
Tabela 3 - Dados da determinação da densidade do chumbo
Picnômetro
com água (g)
Massa do
chumbo (g)
Massa
picnômetro c/
água + chumbo
do lado (g)
Massa
picnômetro c/
água + chumbo
dentro (g)
21,6902 1,3763 23,0644 22,9145
21,6895 1,3783 23,0642 22,9286
21,6886 1,3759 23,0629 22,9273
Fonte: Autoras, 2022
Devido o uso de um outro método nessa determinação, a equação para encontrar a
densidade do material analisado também é alterada. Dessa forma, realizamos os
cálculos usando a seguinte fórmula:
ρ𝑀𝑒𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑀𝑑𝑒𝑠𝑙𝑜𝑐𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 á𝑔𝑢𝑎 × ρÁ𝑔𝑢𝑎 
ρ𝑀𝑒𝑡𝑎𝑙 = 1,3768 𝑔1,2340 𝑔 × 9, 8620 𝑐𝑚
3
ρ𝑀𝑒𝑡𝑎𝑙 = 11, 0032
Ao inserir os valores médios encontrados, o resultado para a densidade do chumbo
foi de 11,00 (±0,05) g/cm3, estando próximo do valor indicado na literatura
consultada, conforme mostrado por Atkins e Jones (2012), a densidade para o sólido
analisado é de 11,34 g/cm3. Apesar de próximo, nota-se uma diferença entre os
valores e por isso calcula-se o erro percentualdessa densidade medida.
𝐸𝑟𝑟𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 − 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑎𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑎 × 100
𝐸𝑟𝑟𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 = 11,0032−11,3411,34 × 100
𝐸𝑟𝑟𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 = 2, 96%
Desse modo, apesar do erro percentual, o valor encontrado para a densidade do
chumbo se aproxima satisfatoriamente do valor estimado pela literatura.
6. CONCLUSÃO
Por meio dessa prática foi possível determinar a densidade da acetona e a
densidade do chumbo através da picnometria à líquido. A densidade encontrada da
acetona foi de 0,787 (± 0,001) g/cm3, estando em conformidade com a literatura cujo
valor é de 0,788 g/cm3. A densidade do chumbo encontrada foi de 11,00 (±0,05)
g/cm3, com erro percentual de 2,96%, estando também em conformidade com a
literatura, sendo 11,34 g/cm3. Apesar de erros associados ao método, a prática se
mostrou eficiente e de baixo custo, promovendo o alcance dos objetivos propostos
para a prática.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ATKINS, P. W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna
e o meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. xxii, 922 p. ISBN
9788540700383 (enc.).
BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência
central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005.
CÉSAR, Janaína et al. A Determinação da Densidade de Sólidos e Líquidos.
Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química. São Paulo, jul. 2004.
Disponível em :
<http://webeduc.mec.gov.br/portaldoprofessor/quimica/cd2/conteudo/aulas/37_aula/r
ecursos/21480/21480.pdf> Acesso em: 11 de abril de 2022.
ENGEL, Randall G. et al. Química Orgânica experimental: Técnicas em pequena
escala. 3ª ed - São Paulo: Cengage Learning, 2012.
Serway, R. A.; Jewett Jr., J. W. Princípios de Física, 1 Ş ed. Pioneira Thomson
Learning: São Paulo, 2004, vol. 1.
Oliveira Jr, José Martins de et al. Projeto e construção de um picnômetro a ar
para caracterização de insumos e produtos farmacêuticos. Química Nova
[online]. 2010, v. 33, n. 6 [Acessado 13 Abril 2022] , pp. 1384-1388. Disponível em:
<https://doi.org/10.1590/S0100-40422010000600029>. Epub 24 Ago 2010. ISSN
1678-7064. https://doi.org/10.1590/S0100-40422010000600029.
https://doi.org/10.1590/S0100-40422010000600029
Instituto de Física da USP. DENSIDADE RELATIVA DE LÍQUIDOS. Método do
Picnômetro. 2022. Disponível em:
http://macbeth.if.usp.br/~gusev/DensidadeLiquidos.pdf. Acesso em: 12 abr. 2022.
LABOR, Sp. Picnômetro: saiba como utilizá-lo. 2014. Disponível em:
https://www.splabor.com.br/blog/vidraria/aprendendo-mais-picnometro-saiba-como-
utiliza-lo/. Acesso em: 13 abr. 2022.