Determinação da Tensão Superficial - Método do Peso da Gota Parte I e Parte II

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<p>Físico-Química Experimental</p><p>Experimento: Determinação da Tensão Superficial: Método do Peso da Gota. Parte I e Parte II</p><p>Data: 19/02/2020</p><p>Temperatura: 24,0ºC</p><p>Pressão: 762,0 mm de Hg</p><p>Objetivos Geral:</p><p>Determinar a tensão superficial da água pura e da água em solução com um tensoativo através do peso da gota.</p><p>Resultados e Discussão:</p><p>O experimento realizado foi dividido em duas partes, sendo a primeira delas:</p><p>· Parte I: Determinação da Tensão Superficial da Água</p><p>Pesou-se um erlenmeyer seco e com papel alumínio em uma balança analítica.</p><p>Em seguida adicionou-se água em uma bureta e ajustou-se a torneira da mesma para que a sua vazão fosse de 1 gota por minuto. Ao todo coletou-se 10 gotas, e o erlenmeyer foi pesado novamente, a fim de calcular a massa e o volume através da densidade de uma gota.</p><p>O procedimento foi realizado em duplicata.</p><p>· Parte II: Determinação da Concentração Micelar Crítica (CMC) do</p><p>Tensoativo</p><p>Para executar a segunda parte do experimento, foram realizadas as</p><p>mesmas etapas da parte I, porém ao invés de utilizar a água, utilizou-se duas soluções do tensoativo Lauril Sulfato de Sódio com concentrações 8 e 80 mmol L-¹. Coletou-se também 10 gotas de cada uma das soluções e pesou-se o erlenmeyer a fim de determinar a massa e o volume do peso de uma gota do tensoativo com cada uma das duas concentrações.</p><p>Ainda foram feitas 3 diluições do tensoativo Lauril Sulfato de Sódio nas seguintes concentrações: 0,8; 20 e 60mmol L-¹. Com as quais realizou-se o mesmo procedimento anterior. Para cada uma das concentrações foram realizadas duplicata.</p><p>A seguir estão demonstrados os cálculos realizados e os resultados obtidos neste experimento.</p><p>Para obter o peso de uma gota foi utilizada a seguinte fórmula:</p><p>Como todos os passos foram realizados em duplicata, ainda foi realizado o cálculo da média entre as duas massas de gota encontradas. Os valores obtidos para a água estão demonstrados na Tabela 1 abaixo:</p><p>Tabela 1 – Peso de 1 gota de água</p><p>Procedimento</p><p>Concentração</p><p>Peso do erlenmeyer vazio (g)</p><p>Peso do erlenmeyer + 10 gotas (g)</p><p>Peso de 1 gota (g)</p><p>Média (g)</p><p>(mmol L-¹)</p><p>1</p><p>-</p><p>86,790</p><p>87,195</p><p>0,040</p><p>0,0395</p><p>Duplicata</p><p>-</p><p>83,710</p><p>84,107</p><p>0,039</p><p>Fonte: Autores, 2020.</p><p>A massa da gota de água a 24ºC (T ambiente) foi de 0,0395g, esse valor ainda sofreu alteração para representar a massa da gota da água a 20ºC, que é a temperatura padrão utilizada nos dados de referência para interpolar etc. Ficando então, massa da gota da água a 20ºC = 0,04135g.</p><p>Através de uma interpolação com dados pré-calculados encontrou-se a tensão superficial da água a 24ºC = 72,12 dyn/cm.</p><p>Como o objetivo desta primeira parte do experimento era verificar a validade do método do peso da gota, a tensão superficial da água foi calculada, também, pela seguinte fórmula:</p><p>Onde:</p><p>m = massa da gota (g)</p><p>g = aceleração da gravidade (cm/s²)</p><p>r = raio do tubo (cm)</p><p>f = fator de correção</p><p>O raio do tubo encontrado foi de 0,1268cm por meio de interpolação, com isso, encontrou-se o fator de correção, uma vez que . O volume utilizado foi de 0,0402L, o qual foi encontrado pela fórmula da densidade:</p><p>= 0,37</p><p>f (encontrado na tabela para o fator de correção) = 0,6931</p><p>Com todos os dados definidos, aplicou-se, então a fórmula:</p><p>Com isso o erro relativo ficou por volta de 1%, validando o método.</p><p>Os cálculos se repetiram para todas as concentrações de lauril sulfato de sódio, e os resultados obtidos estão expostos a seguir:</p><p>Tabela 2 – Peso de uma gota de cada concentração de lauril sulfato de sódio</p><p>Concentração</p><p>Procedimento</p><p>Peso de 1 gota (g)</p><p>Média (g)</p><p>(mmol L-¹)</p><p>0,8</p><p>1</p><p>0,038</p><p>0,036</p><p>duplicata</p><p>0,035</p><p>8</p><p>1</p><p>0,027</p><p>0,034</p><p>duplicata</p><p>0,041</p><p>20</p><p>1</p><p>0,0225</p><p>0,0255</p><p>duplicata</p><p>0,0285</p><p>60</p><p>1</p><p>0,028</p><p>0,0267</p><p>duplicata</p><p>0,0255</p><p>80</p><p>1</p><p>0,026</p><p>0,0245</p><p>duplicata</p><p>0,023</p><p>Fonte: Autores (2020).</p><p>Sendo assim, aplicando-se os cálculos e a fórmula da tensão superficial, tem-se:</p><p>Tabela 3 – Tensões superficiais em diferentes concentrações de lauril sulfato de sódio</p><p>Concentração</p><p>Tensão superficial (dyn/cm)</p><p>(mmol L-¹)</p><p>0,8</p><p>63,59</p><p>8</p><p>62,82</p><p>20</p><p>49,14</p><p>60</p><p>48,72</p><p>80</p><p>45,27</p><p>Fonte: Autores (2020).</p><p>Os dados obtidos permitem, por fim, plotar o gráfico tensão superficial x concentração de tensoativo abaixo:</p><p>Gráfico 1 – Tensão superficial x concentração de tensoativo</p><p>Fonte: Autores (2020).</p><p>Assim, a concentração micelar crítica (CMC), ponto onde o aumento da concentração do surfactante não influencia mais na tensão superficial da solução, foi de 20mmol/L, uma vez que a partir desta concentração o gráfico apresenta linearidade.</p><p>Conclusão:</p><p>O objetivo proposto foi cumprido já que foi possível perceber, através do método peso da gota, que a tensão superficial da água diminui proporcionalmente com o aumento da concentração do tensoativo lauril sulfato de sódio na solução, o que era esperado. Uma melhoria para este procedimento seria utilizar buretas novas e com a torneira pouco gasta, para que se chegue à vazão de 1 gota por minuto com mais facilidade e estabilidade.</p><p>Estudar a tensão superficial é muito importante, pois o conhecimento e o controle dela são fundamentais em diversas aplicações de produtos industrializados. A adição de pequenas quantidades de tensoativos causa mudanças no comportamento físico-químico do produto, configurando propriedades como: maior molhabilidade, melhor dispersão de partículas e maior poder de limpeza.</p><p>Fontes de erro:</p><p>Uma possível fonte de erro neste procedimento é a instabilidade da vazão em que as gotas são recolhidas, bem como erros de cálculo no preparo das diversas concentrações de lauril sulfato de sódio utilizadas.</p><p>0.8	8	20	60	80	63.59	62.82	49.14	48.72	45.27	Concentração de tensoativo (mmol/L)</p><p>Tensão Superficial (dyn/cm)</p>