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Química Geral Experimental 1, Carlos Frederico Santos Martins, Experimento 1. 1 TESTANDO A PRECISA O E EXATIDA O DE VA RIOS INSTRUMENTOS Ex p er im en to 1 Carlos Frederico Santos Martins Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil Professor: Roberto Lins Data da prática: 24/05/2013; Data de entrega do relatório: 28/06/2013 Resumo Testar os instrumentos identificando qual mais preciso (variação mínima entre as medidas) ou exato (menor diferença na reprodução), e assim saber qual mais adequado para experimentos. Palavras chaves: Exatidão; reprodução; precisão; volume; balança analítica; vidraria; Sumá rio Resumo ...................................................... 1 Sumário ..................................................... 1 Introdução .................................................. 1 Metodologia ............................................... 1 Resultados e Discussão ............................... 2 Conclusão ................................................... 3 Referências ................................................. 3 Questões .................................................... 4 Introdução Durante vários momentos da história o ser humano cria padrões como referências para medições, existiam inúmeros sistemas que por sua vez não existia uma exatidão, estes padrões mudavam de acordo com o local, para facilitar e até para reprodução de qualquer evento em lugares distintos e longínquos em 1971 teve a 14ª Conferência Geral de Pesos e Medidas¹ que definiu grandezas fundamentais a qual se faz a base do Sistema Internacional (S.I.). Quando falamos de exatidão estamos referindo ao fator de reprodução de algo, quando conseguimos produzir uma sequência semelhante da matriz, diferente de precisão que se refere na variação que um instrumento pode ter entre suas medidas, um exemplo é o micrometro que tem a variação entre 0,01 e 0,001. No laboratório a necessidade de exatidão e precisão entre seus instrumentos fazem resultados mais específicos que possam ser reproduzidos posteriormente Metodologia O experimento foi dividido em três partes onde a primeira mediu-se o peso de gotas de água adicionando-se uma por vez, anotou-se os valores de 20 gotas. Este procedimento fez-se em pipeta de Pasteur (imagem 1) e pipeta graduada (imagem 2) em balança analítica (imagem 3) e semi- analítica (imagem 4). Com os Valores recebidos retirou-se uma média dos pesos das gotas e obteve-se o volume com cálculo de massa especifica (Densidade). Imagem 1:Pipeta de Pasteur Imagem 2:Pipeta Graduada Imagem 3: Balança Analítica Imagem 4: Balança Semi- Analítica Química Geral Experimental 1, Carlos Frederico Santos Martins, Experimento 1. 2 Na Segunda parte aferiu-se o volume de 4 instrumentos da vidraria, Béquer (imagem 5), Proveta (imagem 6), Bureta (imagem 7), Balão de Vidro (imagem 8), todos com 25mL nominal. Usou- se como padrão 25mL de água obtido de uma Pipeta Volumétrica (imagem 8). Depois de preenchido com 25mL adicionou-se ou retirou-se quando necessário até chegar as suas respectivas marcas de 25mL. Imagem 5:Bequer Imagem 6:Proveta Imagem 7:Bureta Imagem 8:Balão de Vidro Na Terceira parte aferiu-se a precisão das balanças analítica (imagem 3) e semi-analítica (imagem 4) pesando-se 5 rolhas (imagem 9) de tamanhos e materiais diferentes, separadas e juntas nas duas balanças. Imagem 9: Rolhas Resultados e Discussão Na primeira parte depois de pesar obteve-se os resultados com a pipeta de Pasteur e na pipeta graduada o peso de 20 gotas, considerando-se a densidade da água como ρ=1,00 g/mL, obteve-se os seguintes volumes de 1 gota (tabela 1). Tabela 1:Medidas, pesos e volumes. Pesagens Balança Pipeta de Pasteur Pipeta Graduada Analítica 0,3544g 0,7054g Semi- Analítica 0,33g 0,79g Massa de 1 gota Analítica 0,01772g 0,03527g Semi- Analítica 0,0165g 0,0395g Volume de 1 gota Analítica 0,01772mL 0,03527mL Semi- Analítica 0,0165mL 0,0352mL Obteve-se o volume com os cálculo de densidade: 𝜌 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 → 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝜌 𝑐𝑚3 = 𝑚𝐿 Comparando-se os volumes obtidos nas duas pipetas, observou-se que a pipeta de Pasteur tem sua maior precisão, sendo ele indicado para a segunda parte do experimento. Adicionou-se ou retirou-se gotas da vidraria com a pipeta de Pasteur e comparou-se os resultados com medidas de outros alunos (tabela 2). Tabela 2:Adição e subtração de gotas na vidraria Bureta Béquer Balão Proveta Carlos +3 +20 -11 +12 Germano -3 -35 0 0 Ronaldo +29 -37 +6 +24 Mardson -2 +15 +5 +6 Retirou-se então média e desvio padrão Média: 𝜇 = 𝑆𝑜𝑚𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑁º 𝑑𝑒 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝜇 = 0,095688 𝑚𝐿 Desvio Padrão: 𝑆 = √ ∑(𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 − 𝑀é𝑑𝑖𝑎) 𝑁º 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 − 1 Química Geral Experimental 1, Carlos Frederico Santos Martins, Experimento 1. 3 𝑆𝐵𝑢𝑟𝑒𝑡𝑎 = 0.1785945127936 𝑆𝐵é𝑞𝑢𝑒𝑟 = 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑟𝑡𝑒𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑆𝐵𝑎𝑙ã𝑜 = 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑟𝑡𝑒𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑆𝑃𝑟𝑜𝑣𝑒𝑡𝑎 = 0.3471253375944 Somando-se as quantidades de gotas divididos pela quantidade de vidrarias em modulo, identificou a variação média entre os alunos. 𝑀𝑎𝑟𝑑𝑖𝑠𝑜𝑛 = | −2 + 15 + 5 + 6 4 | = 6 𝑅𝑜𝑛𝑎𝑙𝑑𝑜 = | +29 − 37 + 6 + 24 4 | = 5,5 𝐺𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑜 = | −3 − 35 + 0 + 0 4 | = 9,5 𝐶𝑎𝑟𝑙𝑜𝑠 = | 3 + 20 − 11 + 12 4 | = 6 Aferindo-se a precisão das balanças com as rolhas, anotou-se os valores de cada rolha (tabela 3) e tirou-se a média e desvio padrão. Tabela 3:Massa das rolhas em balança analítica e semi-analítica Rolha nº Semi-analítica(g) Analítica(g) 1 0,75 0,7617 2 4,19 4,1785 3 3,70 3,6890 4 26,32 26,2704 5 34,39 34,3690 Juntas 69,32 69,2700 Soma 69,35 69,2686 Rolha 5x 1 34,39 34,3740 2 34,39 34,3736 3 34,39 34,37,17 4 34,39 34,3748 5 34,39 34,3764 Escolheu-se a rolha 5 para ser pesada algumas vezes e determinar a exatidão e precisão de cada balança. Média das massas: 𝜇 = 0,75 + 4,19 + 3,70 + 26,32 + 34,39 5 = 13,87 𝜇 = 0.7617 + 4.1785 + 3.689 + 26.2704 + 34.369 5 = 13,85372 𝜇5 = 34.3740 + 34.3736 + 34.3717 + 34.3748 + 34.3764 5 = 34.3741 Desvio Padrão: 𝑆𝑆𝑒𝑚𝑖 = 0 𝑆𝐴𝑛𝑎𝑙í𝑡𝑖𝑐𝑎 = 0 Conclusão Comparando-se os valores obtidos na segunda etapa observou-se que o béquer é o utensílio da vidraria menos confiável para medidas, com isso sem dúvidas serve somente para transporte de materiais entre vidrarias ou recipiente para as reações ou algo que requer grande precisão. Pelo desvio padrão a bureta seria mais indicada para tal coisa, a variação é muito pequena, mesmo tendo um pico de 29 gotas, mas pela mesma tabela observou-se que a menor variação é do balão de vidro que tem seu desvio padrão indeterminado por causa de a resultante ser uma raiz negativa. Comparou-se os alunos e observou-se que Ronaldo possuía a variação média menor, porem com picos de valores extremos, Madison seria o que teve melhor resultado com toda vidraria, mesmo com valor médio semelhante a mim, sua variação entre adição e subtração são muito próximas. Com as rolhas a balança semi-analitica demostrou não ter tanta precisão quanto a analítica, mas demostrou mais exatidão napesagem da 5ª rolha, sua precisão é de 0,01g contra 0,0001g seus desvios padrões são iguais pelo fato da exatidão da semi-analitica e a pouca variação da analítica, fazendo a soma das massas ´menos a média chegar a zero Referências 1Halliday, Resnick. Fundamentos de Física. LTC, 8ªEd.,Vol. 1, pág. 2-3. Química Geral Experimental 1, Carlos Frederico Santos Martins, Experimento 1. 4 Questões 1) Um analista realizou cinco titulações de uma amostra de água de rio para determina o teor de cloreto. Os resultados encontrados (usando uma bureta de 25mL com incerteza absoluta de 0,01 mL) foram: 14,96; 14;94; 15,02; 15,00; 14;98 mL. Calcule a média dos valores encontrados observando a aproximação correta dos algarismos significativos e a precisão dos resultados. 𝜇 = 14,96 + 14,94 + 15,02 + 15,00 + 14,98 5 = 14,98 𝑚𝐿 2) Se você precisar medir um volume de uma amostra para realizar um ensaio quantitativo, que tipo de vidraria você escolheria? Pipeta graduada e/ou volumétrica 3) Suponha que você tenha uma solução 20g/L de hidróxido de sódio. Quantas gotas seriam necessárias para retirar uma quantidade de solução que contivesse 5x10-3 mol da base? Considere que você colocou as gotas utilizando uma pipeta de Pasteur. 5 × 10−3𝑚𝑜𝑙 × 39,997 𝑔 × 𝑚𝑜𝑙−1 = 0.199985𝑔 20𝑔 1000𝑚𝐿 = 0,02 𝑔 𝑚𝐿 0,199985𝑔 0,02 𝑔 𝑚𝐿 = 9,99925 𝑚𝐿 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 1 𝑔𝑜𝑡𝑎 = 0,01772𝑚𝐿 9,99925𝑚𝐿 0,01772𝑚𝐿 ≈ 564 𝑔𝑜𝑡𝑎𝑠
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