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Relatório 04 - Físico-Química

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Universidade Federal de Uberlândia 
Instituto de Ciências Exatas e Naturais do Pontal Curso de Química 
 
 
 
 
Determinação de volumes molares parciais a partir de medidas de densidade 
Físico-Química de Soluções e Eletroquímica 
 
 
Ituiutaba – MG 
08/ dezembro /2022 
 
 
- OBJETIVO 
 Determinar os volumes molares parciais dos componentes de uma mistura binária de etanol e água. 
 
– PARTE EXPERIMENTAL 	 
– Materiais 
Para a realização do experimento foram utilizados os seguintes materiais e reagentes: 
· 9 balões volumétricos de 25,0 mL 
· 2 buretas de 25,0 mL 
· 1 termômetro (menor divisão da escala: 0,01°C) 
· 1 picnômetro de volume nominal 10,0 mL 
· Acetona grau técnico para secagem 
· Etanol absoluto 
· Água destilada 
· Balança analítica 
 
– Métodos 
Usou-se 9 balões volumétricos de 25 mL, e numerou-os de 1 a 9. Inicialmente, pesou-se cada um dos balões vazios com suas respectivas tampas. 
Posteriormente, em cada um dos balões adicionou-se determinados volumes só de etanol e pesou-se novamente. Por conseguinte, acrescentou-se água e do mesmo modo pesou-se com a solução. Destarte, determinou-se as frações molares e usando-se a fórmula (1) calculou-se os volumes de água. A tabela 1 mostra esses valores. 
 
Tabela 1: Volumes e frações molares de água e etanol 
	 
	XB 
	XA 
	VA (mL) 
	VB (mL) 
	1 
	0,10 
	0,90 
	18,4 
	6,6 
	2 
	0,20 
	0,80 
	13,8 
	11,2 
	3 
	0,30 
	0,70 
	10,5 
	14,5 
	4 
	0,40 
	0,60 
	7,9 
	17,1 
	5 
	0,50 
	0,50 
	5,9 
	19,1 
	6 
	0,60 
	0,40 
	4,3 
	20,7 
	7 
	0,70 
	0,30 
	2,9 
	22,1 
	8 
	0,80 
	0,20 
	1,8 
	23,2 
	9 
	0,90 
	0,10 
	0,80 
	24,2 
. 
Onde o índice A representa a água, e o índice B representa o etanol. 
Após o procedimento anterior, pesou-se o picnômetro vazio, e depois pesou-se ele cheio de água. Mediu-se então a temperatura da água dentro do picnômetro para que fosse possível determinar a densidade exata da água, e através disso ser possível obter o volume exato do picnômetro. O picnômetro então foi seco com acetona, para poder ficar pronto para o próximo procedimento. 
No procedimento seguinte, o picnômetro foi cheio e pesado com cada uma das 9 misturas de água e etanol dos balões volumétricos, sendo esvaziado e seco com acetona após cada pesagem, e assim suscetivelmente. 
 
 
– RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 Com as massas obtidas dos balões vazios, só com água, e com água e etanol, foi possível determinar as massas de cada um dos líquidos, o número de mols e a fração molar de etanol corrigida. 
Solução 9: m0 = 17,68 g; mbalão + água = 18,42 g; mbalão + água + etanol = 36,99 g mA = 18,42 – 17,68 = 0,74 g (água) mB = 36,99 – 18,42 = 18,57 g (etanol) nA = 0,74 = 0,041mol 
18 nB = 18,57 = 0,403 mol 46,07
XB = 	0,403	 = 0,908 
0,041+0,403
 
Com esses valores calculados, foi possível preencher a tabela 2. 
 
Tabela 2: Massas de água e etanol com fração molar corrigida 
	 
	m0 (g) 
	Massa balão + água (g) 
	Massa balão + etanol(g) 
	mA 
(água) 
(g) 
	mB 
(etanol) 
(g) 
	nA 
(mol) 
	nB 
(mol) 
	XB 
	1 
	17,98 
	36,48 
	41,68 
	18,50 
	5,2 
	1,027 
	0,113 
	0,099 
	2 
	26,01 
	39,80 
	48,64 
	13,79 
	8,84 
	0,765 
	0,192 
	0,201 
	3 
	14,61 
	24,92 
	36,17 
	10,31 
	11,25 
	0,572 
	0,244 
	0,299 
	4 
	18,26 
	26,20 
	39,58 
	7,94 
	13,38 
	0,441 
	0,290 
	0,396 
	5 
	18,27 
	23,93 
	38,62 
	5,66 
	14,68 
	0,315 
	0,319 
	0,497 
	6 
	17,32 
	21,62 
	37,96 
	4,31 
	16,34 
	0,239 
	0,355 
	0,597 
	7 
	18,08 
	21,08 
	38,40 
	3,00 
	17,32 
	0,167 
	0,376 
	0,692 
	8 
	17,66 
	19,59 
	37,83 
	1,92 
	18,24 
	0,107 
	0,396 
	0,787 
	9 
	17,68 
	18,42 
	36,99 
	0,74 
	18,57 
	0,041 
	0,403 
	0,908 
 
 A partir do valor da massa do picnômetro vazio (19,69 g) e do valor da massa do picnômetro cheio de água (30,72 g) foi possível obter a massa da água que estava em seu interior: 
m = m(água+pic) – mpic. = 30,72 – 19,69 = 11,03 g. 
 
 	A temperatura da água no momento do experimento era de 29°C. A partir do valor da densidade da água nessa temperatura (d = 0,9959478), e da massa de água obtida, foi possível determinar o volume total ocupado no picnômetro: Vpic. = 	𝑚(á𝑔𝑢𝑎)	 = 	11,03	 = 11,07 mL 
	𝑑(á𝑔𝑢𝑎 á 29°𝐶)	0,9959478
 
 
 Sabendo a massa do picnômetro vazio e a massa total da solução (28,48) foi possível obter o valor da massa do líquido. 
 
m(líquido) = 28,48 – 19,69 = 8,79 
 	 
Sabendo a massa do líquido e sabendo o volume ocupado no picnômetro, foi possível calcular as densidades das soluções. 
 
Solução 9: d= 8,79 = 0,79 
11,07
 
 A partir dos valores calculados das massas do líquido, pode-se calcular os volumes molares de cada uma das misturas relacionando volume do picnômetro e com a massa molar média dos componentes da mistura, Solução 9: 
 
Vm* = 𝑚𝑙𝑉𝑝𝑖𝑐í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 
𝑚 𝑚é𝑑𝑖𝑎
Vm* = 11,07 
Vm* = 54,80 mol 
 
Com os valores obtidos foi possível preencher a tabela 3. 
 
Tabela 3: Densidades e volumes molares das misturas 
	 
	XB 
	XA 
	M 
média* 
(g/mol) 
	Massa picnômetro 
+ líquido 
	Massa do líquido 
	Densidade (g/cm3) 
	Vm* 
(cm3/mol) 
	A 
	0 
	1 
	18 
	 
	 
	0,9959478 
	18,07 
	1 
	0,099 
	0,901 
	20,78 
	20,73 
	7,52 
	0,929 
	22,36 
	2 
	0,201 
	0,799 
	23,78 
	20,18 
	6,97 
	0,862 
	27,61 
	3 
	0,299 
	0,701 
	26,39 
	21,38 
	9,68 
	0,869 
	30,36 
	4 
	0,396 
	0,604 
	29,11 
	21,43 
	9,73 
	0,874 
	33,30 
	5 
	0,497 
	0,503 
	31,95 
	18,46 
	6,40 
	0,8997 
	35,51 
	6 
	0,597 
	0,403 
	34,76 
	17,96 
	5,89 
	0,8282 
	41,97 
	7 
	0,692 
	0,308 
	37,42 
	23,01 
	9,98 
	0,8306 
	45,05 
	8 
	0,787 
	0,213 
	40,09 
	22,63 
	9,60 
	0,799 
	50,16 
	9 
	0,908 
	0,092 
	43,49 
	28,48 
	8,79 
	0,79 
	54,80 
	B 
	1 
	0 
	46,07 
	 
	 
	0,78 
	59,06 
 
 A partir dos valores da tabela 3, foi possível construir dois gráficos. Um gráfico de volume molar da mistura em função da fração molar de etanol, e outro gráfico da densidade em função da fração molar de etanol. 
 
 
 
 
 
 	 
A partir dos valores de volume molar, pode-se calcular os volumes de etanol de cada uma das soluções: 
 
Solução 1: Vetanol = 22,36 – 25 = -2,64 
Solução 2: Vetanol = 27,61 – 25 = 2,61 
Solução 3: Vetanol = 30,36 – 25 = 5,36 
Solução 4: Vetanol = 33,30 – 25 = 8,20 
Solução 5: Vetanol = 35,51 – 25 = 10,51 
Solução 6: Vetanol = 41,97 – 25 = 16,97 
Solução 7:Vetanol = 45,05 – 25 = 20,05 
Solução 8: Vetanol = 50,16 – 25 = 25,16 
Solução 9: Vetanol = 54,80 – 25 = 29,8 
 
Assim, foi possível construir também o gráfico do volume de etanol em função da fração molar de etanol. 
 
 
 
 Observando no segundo gráfico, pode-se notar graficamente que em uma solução de densidade 0,874 g/mL a composição molar da mistura é de 0,396 de etanol e 0,604 de água. 
 
 
 
- CONCLUSÃO 
Através da prática experimental e todos os cálculos efetuados conclui-se que na mistura entre etanol e água ocorre contração de volume, dando assim um volume abaixo da soma dos volumes das substâncias no estado puro. Foi possível concluir também que de acordo com que se variava as frações molares dos componentes a densidade da mistura se alterava, ficando cada vez menor à medida que se aumentava a fração de etanol, enquanto o volume molar da mistura ficava maior de acordo com o aumento de etanol. Porém vale destacar que o volume molar parcial de cada um dos dois líquidos na mistura se difere do volume molar da própria mistura. 
 
 
– REFERÊNCIAS 
ATKINS, P., PAULA, J.,: tradução: SILVA, E. C., Físico-química, Rio de Janeiro, V. 1, 8°ed. LTC, 2010. 
RANGEL, R. N., Práticas de Físico-Química, São Paulo: Edgard Blucher, 3°ed, 2006. 
POLITI, E.: Química Geral, Atomística, Físico-química e Orgânica. São Paulo: Ed. 
Moderna,1982. 3°ed. 
 
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