PRATICA 2 - FQ EXPERIMENTAL

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Fundação Universidade Federal de Rondônia 
Núcleo de Ciências Exatas e da Terra 
Departamento de Química 
Professor: Dr. Wilson Sacchi Peternela 
Disciplina: Físico Química Experimental/ 2021-1 
Experimento Nº2 
Aplicação da Equação de Estado
	
	Aluno: 
	Matrícula:
	1
	Adriano
	
	2
	Glivi
	
	3
	Karine Vitória Santos 
	201721060
Porto Velho- RO 
DEZ/2021
1. 
INTRODUÇÃO 
Uma equação de estado é uma relação matemática que descreve as propriedades mecânicas ou elétricas, por exemplo, de um sistema físico com o objetivo de otimizá-las e prever o comportamento do mesmo quando sujeito a diferentes condições experimentais. Esse tipo de equação pode ser obtido através de argumentos físicos teóricos ou experimentalmente. Porém deve-se notar que de qualquer sistema físico real é muito complexo de forma que todas as equações existentes não conseguem descrever quantitativamente nenhum sistema de forma completa. Isso implica que as equações em geral descrevem os sistemas em apenas algumas circunstâncias específicas as quais devem ser bem definidas.
Nas condições normais de temperatura e pressão, o gás hidrogênio apresenta se normalmente em sua forma molecular, formando um gás diatômico (H2). Este gás é inodoro, incolor, inflamável, insípido, não-metálico e insolúvel em água (CRUZ, 2010). De acordo com Atkins e De Paula (2002), o estado físico de uma amostra se define por suas propriedades físicas [...]. O estado de um sistema gasoso, por exemplo, fica definido pelos valores do volume que ocupa V, da quantidade de substância (número de moles), n, da pressão, p, e da temperatura, T. A quantificação do gás é obtida a partir de dados da temperatura e pressão medidos com o uso da montagem experimental, conforme perda de massa por evaporação do gás H2. Aplicando a Lei de Proust e conceitos da lei dos gases, obtém-se valores de volume do gás hidrogênio obtido e a quantidade de matéria. 
De acordo com a Lei de Proust, “A proporção em massa das substâncias que reagem e que são produzidas numa reação é fixa, constante e invariável. A reação de simples troca ocorre quando um metal não nobre (Me) desloca o hidrogênio presente em um ácido inorgânico (HX), formando um sal qualquer (MeX) e o hidrogênio molecular (H2). 
Me + HX → MeX + H2 
Os sistemas de armazenamento de hidrogênio através de hidretos metálicos são baseados no princípio de que alguns metais absorvem o hidrogênio gasoso sob condições de alta pressão e temperatura moderada para formar os hidretos metálicos. Esses metais liberam o gás hidrogênio quando aquecidos em baixa pressão e em alta temperatura. Resumindo, os metais absorvem e liberam o hidrogênio como uma esponja 
2. OBJETIVOS 
a) Obter o gás H2 por meio da reação de HCl e Mg° 
b) Utilizar a Lei de Proust (Ação das massas) e a equação de estado dos gases ideais para determinar a quantidade de hidrogênio formada pela reação entre magnésio e ácido clorídrico. 
c) Treinar cálculos estequiométricos. 
3. METODOLODIA
3.1 Materiais e reagentes
Balança analítica
Chapa aquecedora
Magnésio
2 béqueres
Solução de HCl 2,4 M (4:1)
3.2 PROCEDIMENTOS 
1-Pesar em balança digital aproximadamente 0,2 g de magnésio em aparas (reserve). 
2-Em seguida, preparar na capela uma solução de HCl 2,4 M em proporção 4:1, ou seja, 10 mL de HCl concentrado (37%) e 40 mL de água destilada. 
3-Escolher o menor béquer possível no laboratório para volume próximo da 50 mL. Muito cuidado no manuseio e tocar com as mãos o béquer interferindo na massa. Usar papel toalha sempre. 
4-Determinar a massa do béquer com a solução HCl 2,4 M nas seguintes temperaturas: a) Ambiente e 35ºC. 
5-Adicionar Mg° na solução de HCl 2,4 mol/L e aguardar a sua decomposição.
6-Pesar o béquer com a solução ácida do metal Mg2+(aq). Por diferença, pode se obter a massa do H2 desprendido do sistema na forma de gás. 
HCl(aq) + Mgo → Mg2+(aq) + Cl- (aq) + H2(g) 
7- Pela Lei da ação das massas, relacionar a massa de Mg° com gás H2, obtendo o volume de gás desprendido e a quantidade de mols de H2 pela equação de Estado. 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Inicialmente pesou-se a barra de magnésio. Após pesar o béquer (de plástico) separadamente, adicionou-se 50 ml da solução que foi pesada em balança analítica. Em seguida adicionou se a barra de magnésio e foi observado uma reação endotérmica onde absorveu se o calor do meio. Inicialmente a temperatura da solução que estava em 22°C (temperatura ambiente) passou para 34°C.após a decomposição do magnésio. Os dados se encontram na Tabela 1. Temperatura inicial: 22ºC. Temperatura final: 34º C
Tabela 1: Dados do experimento em temperatura ambiente
	BEQUER
	Béquer + solução
	peso da solução
	Mg
(g)
	Béquer (solução + magnésio)
	peso da solução
	11,3274
	62,412
	51,0846
	0,1823
	62,3969
	51,0695
Para calcular o volume de H2 desprendido 
24,3 g/mol --------- 22,4 L
0,1823g ------------ X= 0,17014 L
Utilizando a Equação dos gases temos:
PV = nRT
0,9987* 0,17014 = n * 0,082 * 307
n = 0,0067 moles de hidrogênio
Para encontrar a massa teórica do H2 fazemos
N = m/ M
0,0067 = m/ 2
m = 0,0134g 
Utilizando os valores da Tabela 1 temos o peso inicial e final da solução:
P1 – P2: 51,0846– 51,0695= 0,0151 g 
Obtendo os valores teórico e experimental temos que:
11,2%
No segundo momento após a pesagem do béquer (vidro) adicionou-se 50ml da solução de HCl 2,4M e pesou-se em balança analítica. Em seguida, colocou na chapa aquecedora. Ao atingir 42ºC colocou-se o magnésio no béquer com a solução aquecida e após sua completa decomposição mediu-se a temperatura observando 60ºC e pesou-se o béquer observando o valor de 50,2008 g como mostra a Tabela 2.
Tabela 2: Dados do experimento com aquecimento da solução
	BEQUER
	béquer + solução
	peso da solução
	Mg
(g)
	béquer após aquecimento
	peso da solução com Mg
	34,0382
	84,5274
	50,4892
	0,1682
	84,239
	50,2008
Reação de formação (1:1)
2 HCl(aq) + Mgo (s) → MgCl2 (aq) + H2(g) 
Segundo a Hipótese ou Princípio de Avogadro, sempre que temos 1 mol de qualquer gás nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP - 1 atm e 273 K (0ºC)), o volume ocupado será sempre de 22,4 L (volume molar). 
24,3 g/mol --------- 22,4 L
0,1682g ------------ X= 0,15504 L
Dessa forma pode-se observar que 0,1682g de magnésio teoricamente gerou 0,15550 litros de gás hidrogênio desprendido. Utilizando a Equação dos gases temos:
PV = nRT
0,9987* 0,15550 = n * 0,082 * 333
n = 0,0056 moles de hidrogênio
Para encontrar a massa teórica do H2 fazemos
N = m/ M
0,0056 = m/ 2
m = 0,0112g 
Utilizando os valores da Tabela 1 temos o peso inicial e final da solução:
P1 – P2: 50,4892 – 50,2008 = 0,2884 g 
Obtendo os valores teórico e experimental temos que:
96%
Os resultados obtidos experimentalmente no segundo momento apresentam-se muito distante do teórico. Durante a aula prática o ar-condicionado do laboratório permaneceu ligado impactando no valor das pesagens na balança analítica que, por sua vez é extremamente sensível. Outro fator que interferiu foi pesar o béquer com a solução ainda muito quente. 
REFERÊNCIAS 
FONSECA, Martha Reis Marques da Química / Martha Reis Marques da Fonseca. 1. ed. – São Paulo: Ática, 2013. Obra em 3 v. Bibliografia. 1. Química (Ensino médio) I. Título. 
ALVES, Prof. Dr. Helton José Universidade Federal do Paraná – UFPR Setor Palotina. Programa de Pós-Graduação em Bioenergia 05/2018
ATKINS, Peter; DE PAULA, Júlio. Físico-Química. 7ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.