Relatório 1 (Densidade de líquidos)

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Densidade de sólidos e líquidos
Danilo Dias Fernandes Praxedes; Ítalo Grangeiro Santos; José Vicente Gouveia Neto; Marcelo Braga Vieira Junior; Pedro Henrique Pinto Torres Viana.
Universidade Federal Rural do Semi-árido, Laboratório de Química Geral, Campus de Caraúbas, RN.
danilo_praxedes_12@hotmail.com;ítalo5_santos@hotmail.com;jgouveianeto@yahoo.com.br; marcelobraga-vieira@outlook.com; pedrinhutorre@gmail.com.
Resumo
A pratica de densidade de sólidos e líquidos teve por objetivo medir a densidade de líquidos e sólidos utilizando a técnica de picnometria e o princípio de Arquimedes. O picnometro é um recipiente de vidro com tampa esmerilhada e vazada por tubo capilar que permite seu completo enchimento com líquidos e o princípio de Arquimedes consiste na determinação do volume de um corpo a partir do deslocamento do volume de agua do recipiente ao qual o corpo foi submerso. Diante destes artifícios foi possível calcular a densidade de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) com concentração de 0,5 M, isso para a picnometria, e com o princípio de Arquimedes foi calculada a densidade do aço, do alumínio e do cobre. 
Palavras chaves: densidade; picnometria; Arquimedes.
Abstract
The practice of density of solids and liquids was designed to measure the density of liquids and solids using the pigmentary technique and the principle of Arquimedes. The pycnometer is a glass container with polished and poured cap with capillary tube that allows its complete filling with liquid and Archimedes principle consists in determining the volume of a body from the displacement of the container volume of water to which the body was submerged. Given these devices was possible to calculate the density of a sodium hydroxide (NaOH) solution with concentration of 0.5M to this picnmetria, and the principle of Archimedes density was calculated steel , aluminum and copper.
Key words: density ; picnometry ; Arquiimedes.
Introdução 
A densidade é uma propriedade específica de cada material que serve para identificar uma substância. Essa grandeza pode ser enunciada como a relação entre a massa (m) e o volume (v) de determinado material que pode ser sólido, líquido ou gasoso. A densidade é função da temperatura, no entanto ela varia com a variação da temperatura. 
Logo, a expressão usada para calcular a densidade é dada por:
Conforme se observa na expressão matemática da densidade, ela é inversamente proporcional ao volume, isto significa que quanto menor o volume ocupado por determinada massa, maior será a densidade.
No sistema internacional a unidade de densidade é o quilograma por metro cúbico (kg/m³), embora as unidades mais utilizadas sejam o grama por centímetro cúbico (g/cm3) ou o grama por mililitro (g/mL). Para os gases, costuma ser expressa em gramas por litro (g/L).	Na literatura existe dois métodos de se calcular a densidade, a densidade absoluta que é definida como sendo a relação entre a massa e o volume da substancia, e a densidade relativa que é a razão entre a densidade absoluta dessa substancia e a densidade absoluta de uma substancia padrão. 
	A picnometria é uma técnica laboratorial utilizada para fazer a determinação da densidade de um liquido, e pode também se determina a densidade de um solido que foi dissolvido previamente. Nessa técnica é utilizado o picnometro que é um recipiente de vidro com tampa esmerilhada, vazada por um tubo capilar que permite seu completo enchimento com líquidos, a capacidade volumétrica do instrumento é facilmente determinada pela pesagem de um liquido tomado como padrão de uma densidade, na temperatura de operação, o instrumento utilizado é uma vidraria especial que possui um baixo coeficiente de dilatação. 
	Arquimedes foi um dos mais importantes cientistas da antiguidade, que dentre as suas invenções ele descobriu a relação existente entre a massa de um corpo e seu volume, e fundamentou a teoria do empuxo, que consiste na determinação do volume de um corpo a partir do deslocamento de volume de água do recipiente o qual o corpo foi submerso. 
Metodologia 
A prática foi dividida em duas etapas, na primeira foi utilizado um picnometro para determinar a densidade de uma solução de hidróxido de sódio a 0,5 M, uma balança analítica, um conta gotas, um becker, uma pisseta com água destilada, já na segunda parte utilizou-se o princípio de Arquimedes onde foram usados três provetas de tamanhos diferentes, uma de 250 ml, uma de 100 ml e outra de 50ml, amostras de três materiais sólidos, o aço, o alumínio e o cobre, a balança analítica para determinação da massa das amostras, a placa de petri para auxiliar na pesagem, uma pinça metálica, um termômetro digital e uma pisseta com agua destilada.
Na primeira etapa do procedimento pesou-se a massa do picnometro com a tampa vazio, em seguida o mesmo foi preenchido com água destilada, e o excesso de água na parte externa foi retirado com o auxílio de um papel toalha e feito uma nova pesagem do picnometro com a água, assim foi possível determina a massa da vidraria com água destilada e em seguida subtrair a massa da vidraria seca para obter a massa da água, foi aferida a temperatura que a água se encontrava e a vidraria foi calibrada para calcular a densidade da solução em estudo, após a calibração a vidraria foi esvaziada e lavada com a mesma solução a ser analisada, em seguida o picnometro foi preenchido com a solução e levado novamente para a balança onde foi obtido a massa da solução. 
Na segunda etapa do procedimento foi utilizado o princípio de Arquimedes, na balança foi pesado amostras de três sólidos: o aço, o cobre e o alumínio, em seguida foi colocado água em três provetas, e o material sólido foi submergido e as suas densidades foram calculadas baseadas no volume de água deslocado. 
Resultados e discussões
	Tabela 1: De valores teóricos das densidades das amostras de materiais sólidos, Aço; alumínio; cobre (A 20°C). Fonte: Dados da apostila de laboratório de Química geral – UFERSA. 
	Amostra de material
	d(kg/m³)
	d (g/cm³)
	Aço
	7860
	7,860
	Alumínio
	2697
	2,697
	Cobre
	8920
	8,920
	Tabela 2: Dados experimentais colhidos por Picnometria.	
	Dados experimentais – Picnometria
	Massa do Picnômetro (g) =
	32,5583
	Massa do Picnômetro com água (g) =
	96,9765
	Massa de água (g) =
	64,4182
	Densidade da água (g/mL) e Temperatura em (°C) =
	0,9963
	Volume do picnômetro (mL) =
	64,6574
	Massa do picnômetro com a solução (g) =
	98,3764
	Massa da solução (g) = 
	65,8181
	Densidade da solução (g/L) =
	1,0179
	Tabela 3: Dados experimentais colhidos pelo Princípio de Arquimedes.
	Dados experimentais - Principio de Arquimedes
	Objeto
	mobjt. (g)
	Vi (mL)
	Vf (mL)
	Vobjeto
	ϱ (g/cm³)
	Aço
	24,3287
	50
	54
	4
	6,0822
	Alumínio
	7,0434
	50
	53
	3
	2,3478
	Cobre
	22,7236
	40
	43
	3
	7,5745
Vi = Volume inicial; Vf = Volume final; Vobjeto = Vf – Vi; ϱ= Densidade do objeto. 
	
	A tabela 1 refere-se aos dados encontrados na literatura e tomados como referência para a execução dos experimentos. Os dados da literatura são obtidos de maneira ideal, com procedimentos e materiais controlados, além do controle de agentes externos, como temperatura, pressão e até a pureza dos materiais livres de oxidação ou qualquer outro contaminante. 
	Na tabela 2, o Picnômetro usado, foi o de 50mL, idealmente, deveria conter 50g de água, mas, como ele foi afetado pelo calor, pressão e outro agentes externos, apresentou uma massa de 64g de água, apresentando uma dilatação de 28% em relação ao seu valor ideal. Esse erro, levou o experimento a conter resultados diferentes da literatura. A vidraria é calibrada a uma temperatura de 20°C, no ambiente do experimento, foi averiguada uma temperatura entre 28~29ºC, ocasionando a variação de 28%. 
	Na segunda parteda picnometria, foi aferida a densidade da amostra de NaOH 0,5M. 0,5M que também poderia ter sido contaminada, pois a mesma é de uso frequente, não foi reservada exclusivamente para a prática. A densidade obtida da solução foi de 1,0179g/L. 
	A tabela 3, apresenta dados obtidos pelo princípio de Arquimedes. As massas das três amostras foram aferidas em uma balança analítica, para segurança do experimento (Fatores como a corrosão e oxidação, podem ter afetado nessa medição). Com a variação de água, obtemos o volume e a densidade foi obtida pela relação massa-volume. 
	Na comparação dos dados da tabela 1 (valores literários) com a tabela 3 (obtidos no experimento), notou-se uma diferença visível entre os dados. Podendo ser esclarecida pelas diferentes condições do procedimento. O aço e o cobre apresentaram uma maior variação no valor da densidade, isso pode ser explicado pela oxidação do material que foi analisado, ocasionando uma variação maior que 1 unidade de densidade. O alumínio, por não oxidar, apresentou a menor variação de acordo com a literatura. A variação foi de cerca de 0,300 g/cm³, que também pode ter sido ocasionada pelas CNTP (Condições normais de temperatura e pressão). 
Conclusão
Os valores dos resultados obtidos das densidades dos metais não foram todos os esperados de acordo com a literatura, que foram o aço, alumínio e cobre, pois tinham algumas com um pouco de variação por motivos de corrosões e oxidações aos metais. Foram feitos também os procedimentos da picnometria e pelo princípio de Arquimedes, que na picnometria teve uma variação por causa da temperatura, e no principio de Arquimedes teve uma diferença notável dos dados da literatura pelos motivos das corrosões e oxidações aos metais.