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4-Propriedades físicas da matéria densidade de um sólido

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Introdução
	Dentro dos mais diversos ramos da ciência, destaca-se a química. É ela a responsável por estudar alguns dos fenômenos que ocorrem no dia-a-dia e por isso, ajudar no desenvolvimento da sociedade. Através de laboratórios a química progride, uma vez que neles são feitos os procedimentos que representam os acontecimentos requisitados.
	A química é a ciência relacionada com as propriedades da matéria e suas características (1). Dentre algumas classificações, as propriedades da matéria podem ser consideradas intensivas (quando não há dependência da massa) e extensivas (quando a propriedade depende da massa da amostra) (1).
	Um dos conceitos mais fundamentais de química é a densidade. Grosseiramente falando, é ela quem “determina” o quanto um corpo é “cheio”. Ou seja, ela determina a quantidade de massa está presente em determinado volume do espaço de alguma matéria.
	Representando a densidade matematicamente, tem-se:
m α v, ou seja, a massa é proporcional ao volume.
Dessa forma, pode-se pensar que a massa cresce à medida que o volume cresce. Então, a densidade é considerada uma propriedade intensiva, pois ao se aumentar o volume, a massa também aumenta (1). Isso faz sentido para amostras de substâncias puras. O volume é proporcional à massa, mas inversamente proporcional, sendo que a divisão entre elas gera uma constante:
	Constante = massa/volume
A essa constante dá-se o nome de densidade, representado por ρ (letra grega, lê-se “rô”). Então, de forma mais clara, pode-se afirmar que a densidade é uma constante, para dado corpo, que representa a quantidade de matéria que ele possui em relação ao volume que tal corpo ocupa no espaço.
Objetivo:
Este relatório tem por objetivo estudar qualitativa e quantitativamente as características da densidade, bem como aplicar seus conceitos ao mundo prático e laboratorial.
Parte Experimental
Materiais:
5 peças de ferro de formatos variados;
5 peças de cobre de formatos variados;
Balança semi-analítica.
Vidraria:
Proveta graduada em 10 mL;
Conta-gotas.
Procedimentos:
No experimento realizado, foram, inicialmente separadas e determinadas as massas com uma balança semi-analítica, 5 peças de ferro e 5 de cobre de formato irregular (que mais se aproximam de um cilindro) a fim de determinar suas respectivas massas e densidades.
Iniciou-se, adicionando 7 mL de água em uma proveta graduada em 10 mL. Logo em seguida, foi colocada a primeira peça de ferro, de modo que ela ficou totalmente imersa na água, para medir a variação do volume do líquido e, consequentemente, o volume do sólido. Esse mesmo procedimento foi repetido com as demais peças de ferro.
Do mesmo modo, as amostras de cobre foram mergulhadas na água para a mesma finalidade.
Resultados
Primeiramente, calcularam-se os volumes dos objetos pela diferença entre o volume inicial na proveta e o volume após a imersão do sólido. O desvio dessa subtração foi calculado pela teoria de propagação de erros, ou seja, somaram-se os desvios dos volumes anteriores. Como os desvios correspondiam ambos a 0,05mL, o desvio do objeto foi atribuído em 0,10 mL. Juntamente, as massas dos objetos irregulares foram encontradas.
Tendo as massas dos objetos e seus respectivos volumes, tornou-se possível calcular suas densidades, utilizando-se a fórmula abaixo:
					ρ = 
	Os dados anotados e calculados encontram-se na Tabela 1:
Tabela 1- Amostras de Ferro: Massa, volume e densidade.
	Nº
	Massa do sólido (g)
	Volume(ml)
	 (g/ml)
	1
	5,560,01
	0,750,10
	7,41
	2
	5,850,01
	0,700,10
	8,36
	3
	6,220,01
	0,800,10
	7,78
	4
	7,280,01
	0,950,10
	7,66
	5
	7,940,01
	1,000,10
	7,94
Em virtude das variações das densidades obtidas, calculou-se a densidade média por meio da fórmula abaixo:
				
O desvio da densidade média foi atribuído ao desvio padrão, calculado pela equação abaixo:
 
		Os valores advindos das fórmulas foram:
- Desvio padrão da densidade média =0,35 g/ml;
- Densidade média = (7,83 0,35) g/ml;
		Por meio da relação massa x volume, desenhou-se o Gráfico 1:
	
Por meio do gráfico, pode-se também calcular a densidade do objeto. Nesse caso, os pontos utilizados serão: (4 ; 0,5) e (8 ; 1,1).
ρ = m2 – m1/v2 – v1
ρ = (6,67 ± 0,35) g/mL.
Após expor os dados referentes ao ferro, organizaram-se de forma análoga os dados do cobre.
	As massas das cinco amostras de cobre, com seus respectivos volume e densidade estão dispostos na Tabela 2:
 
Tabela 2- Amostras de Cobre:
	Nº
	(Massa do sólido) gramas
	(Volume) ml
	ρ (g/ml)
	1
	1,770,01
	0,150,10
	11,80
	2
	2,540,01
	0,250,10
	10,16
	3
	4,130,01
	0,450,10
	9,18
	4
	5,050,01
	0,650,10
	7,77
	5
	7,300,01
	0,750,10
	9,73
	Utilizando-se os mesmos parâmetros para calcular a densidade e o desvio padrão do cobre, chegou-se a:
-Densidade média =( 9,73 1,50 ) g/ml;
-Desvio padrão da densidade média = 1,50 g/ml;
Por meio relação volume x massa, construiu-se o Gráfico 2:
	
Novamente de forma análoga ao ferro, tem-se, por meio do gráfico, a densidade do cobre.
ρ = (10,0 ± 1,5) g/mL.
Discussão
Como visto, as amostras, tanto de ferro quanto de cobre, não apresentaram concordância de densidade. Tal fato pode ser explicado em razão da oxidação dos mesmos: os pedaços podem ter sofrido oxidações distintas, concluindo em discordância das características próprias do material.
As amostras de ferro apresentaram densidades próximas uma das outras, e a densidade média obtida também se aproxima do valor dado na literatura (ρ=7,87 g/mL). Já as amostras de cobre apresentaram diferenças grandes (Δρ=4,03). Mesmo assim, a média obtida também se aproximou da literatura (ρ=8,92), embora, não tanto quanto as primeiras.
Todavia, os resultados obtidos pelos gráficos se distanciaram muito dos dados literários, tanto para o ferro, quanto para o cobre. Uma das principais causas para esse desnível é que a utilização do gráfico é um método bastante manual, ou seja, ele está sujeito aos erros pessoais e de instrumentos, ao contrário da resolução teórica que só está exposta aos erros de instrumentos.
Conclusão
Do experimento realizado, algumas conclusões devem ser observadas. Primeiramente, como é indicada, a densidade de uma substancia química é uma constante. Isso ocorre, pois certa matéria que possui as mesmas propriedades físicas não ocupa mais espaço do que ela mesma, apenas com quantidades maiores da mesma.
Um dado obtido é um tanto quanto curioso: certa massa de ferro deslocou um volume menor de água do que uma massa menor. Isso se dá, pois havia uma margem de erro nas medidas, e o ferro apresentava oxidação, o que permite tal diferença “impossível”.
Outra conclusão importante é a formação da ferrugem. Quando o ferro entra em contato com o ar e a água, ocorre a reação da formação da ferrugem. É um processo natural espontâneo em meio aquoso, que modifica as propriedades físicas do pedaço de ferro analisado, tornando-o uma mistura.
Portanto, uma “substancia química” pode possuir densidades diferentes (sob um olhar macroscópico) pois, na verdade, outras substâncias (como no caso a ferrugem) podem estar presentes na amostra.
Referências Bibliográficas
Atkins, P., Jones, L.; Princípios de Química; Volume Único; p. 32 e 33; 3ª edição; editora Bookman; New York and Basingstoke; 2005;
pt.wikipedia.org/wiki/Densidade;
Apostila de Laboratório de Química Geral e Inorgânica, dos cursos de Engenharia Química e Engenharia Elétrica, pág. 13 e 14.

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