Relatorio Balanço de Massa

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RENATO DO NASCIMENTO VIANA 
RODRIGO DE SOUZA BARBOSA 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE PRÁTICAS LABORATORIAIS 
BALANÇO DE MASSA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Telêmaco Borba - PR 
2016 
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RENATO DO NASCIMENTO VIANA 
RODRIGO DE SOUZA BARBOSA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE PRÁTICAS LABORATORIAIS 
BALANÇO DE MASSA 
 
 
 
 
Relatório apresentado ao Curso de 
Engenharia Química, da Faculdade 
de Telêmaco Borba, como requisito 
parcial para aprovação da disciplina 
de Laboratório I. 
 
 Prof. Larissa do Espirito Santo 
 
 
Telêmaco Borba - PR 
2016 
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RESUMO 
O balanço de massa realizado neste experimento apresenta fundamentos que 
evidenciam a lei da conservação de massa, ou seja, a matéria existente em um 
sistema fechado permanece constante durante a reação, possibilitando a 
determinação dos erros absolutos e relativos decorrentes das informações 
coletadas em laboratório. 
 
 
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SUMÁRIO 
 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 06 
1 OBJETIVOS .................................................................................................... 07 
1.1 Objetivos Gerais .............................................................................................. 07 
1.2 Objetivos Específicos ...................................................................................... 07 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................... 08 
2.1 Misturas .......................................................................................................... 08 
2.1.1 Misturas Heterogêneas ................................................................................... 08 
2.1.2 Mistura Homogênea ....................................................................................... 08 
2.2 SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DAS MISTURAS.................................... 08 
2.2.1 Filtração Simples ............................................................................................ 08 
2.2.3 Evaporação ..................................................................................................... 10 
2.3 BALANÇO DE MASSA ................................................................................... 11 
3 MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................. 11 
3.1 Preparação da mistura ...................................................................................... 11 
3.2 Evaporação ....................................................................................................... 11 
3.3 Procedimentos experimentais ........................................................................... 11 
3.3.1 Preparação da mistura ..................................................................................... 11 
3.3.2 Filtração .......................................................................................................... 13 
3.3.3 Evaporação .................................................................................................... 14 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................... 15 
5 CONCLUSÃO .................................................................................................. 21 
REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 22 
 
5 
 
LISTA DE FIGURAS 
FIGURA 01- Filtração simples .................................................................................. 08 
FIGURA 02- Evaporação ......................................................................................... 08 
FIGURA 03- Béquer com água ................................................................................ 10 
FIGURA 04- Béquer com areia ............................................................................... 11 
FIGURA 05- Papel Filtro no funil .............................................................................. 12 
FIGURA 06- Capsula em aquecimento .................................................................... 13 
 
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INTRODUÇÃO 
Na natureza a maioria das substâncias que conhecemos encontra-se 
misturadas umas às outras. Por isso, sentiu-se a necessidade de criar técnicas 
e procedimentos que permitam isolar as substâncias contidas em nessas 
misturas. 
A separação de misturas são realizadas para as mais diversas 
finalidades, da química analítica à engenharia química ou de petróleo. Dentre 
os métodos, alguns, por mais que pareçam ter pouca utilidade, são essenciais 
em processos de mineração ou análises farmacêuticas. 
Uma mistura é a associação de duas ou mais sustâncias diferentes, 
sejam simples ou compostas, que não reagem entre si, ou seja, não ocorre 
reação química entre elas. As misturas podem ser classificadas em: 
homogêneas e heterogêneas, a depender das substâncias nelas envolvidas. 
Os métodos utilizados para separação de misturas dependem também 
das substâncias envolvidas, podendo ser de modo mecânico ou por processos 
físicos, são técnicas que se utilizam de conhecimentos de propriedades como 
solubilidade, interação magnética, e constantes físicas como ponto de fusão, 
ponto de ebulição e densidade para separar os componentes de um mistura. 
Em uma separação podemos usar diversos métodos. Alguns são 
descritos abaixo: 
 
 
 Centrifugação; 
 Cristalização; 
 Destilação; 
 Destilação fracionada; 
 Evaporação; 
 Filtração; 
 Peneiração; 
 Ventilação; 
 
 
 
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1.OBJETIVOS DO EXPERIMENTO: 
1.1 OBJETIVOS GERAIS 
Através do balanço de massa, observar os conceitos referentes às 
propriedades da matéria, o estado físico analisado, notando as duas etapas 
sugeridas, sal e água, caracterizando uma mistura homogênea na primeira 
análise e a segunda mistura composta por sal, água e areia sugerindo uma 
mistura heterogênea. 
 
1.2. OBJETIVO ESPECÍFICO 
 
• Revisar e fixar os conceitos de matéria substância corpo, estados físicos e 
propriedades da matéria; substância elemento; substância composto. Mistura 
tipos de misturas e balanço material; 
• Preparar uma mistura homogênea (água+sal) e heterogênea (água 
+sal+areia); 
• Separar os componentes da mistura preparada por filtração e evaporação da 
água; 
• Calcular a composição centesimal da mistura. 
 
 
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2.FUNDAMENTAÇÃO TEORICA: 
 
As substâncias presentes em uma mistura são os principais 
componentes de análise para o balanço de massa presente no sistema. Este 
processo de mistura é facilmente observado no cotidiano doméstico, industrial, 
entre outros. As reações normalmente ocorrem de maneira espontânea na 
rotina humana. 
Quando os conhecimentos de mistura são transportados para 
experimentos laboratoriais, é necessário dominar as técnicas de separação das 
substancias presentes no sistema, para isso é possível citar os processos de 
filtração, evaporação, peneiração, flotação entre outros. Para utilização destes 
processos é necessário analisar se a mistura é homogênea (Ex: evaporação) 
ou heterogênea (Ex: filtração). 
 
2.1.MISTURAS 
 
Mistura, é uma porção de matéria que contém duas ou mais substâncias 
puras. A partir do momento em que são adicionadas em um recipiente, deixam 
de serem substâncias puras e passam a ser componente da mistura. Toda 
mistura pode ser fracionada através de processos físicos e/ou mecânicos. 
Uma mistura pode ser classificada como heterogênea ou homogênea 
(solução). Segundo Tito - Canto (2006, p. 26),“Mistura heterogênea é uma 
mistura que não possui as mesmas propriedades em toda a sua extensão. 
Mistura homogênea é uma mistura que possui as mesmas propriedades em 
todos os seus pontos”. 
 
2.1.1.Misturas heterogêneas 
 
Uma mistura é composta heterogênea quando apresenta duas ou mais 
fases e os componentes da mistura são perceptíveis. Observação: a 
visualização não é, necessariamente, a olho nu. As fases de uma mistura 
heterogênea podem ser detectadas no microscópio ou separadas em uma 
centrífuga. Como exemplos têm-se a água mais azeite ou água mais óleo. 
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2.1.2.Mistura homogênea 
 
A mistura homogênea é aquela cujas substâncias constituintes não 
podem ser identificadas, pois possuem as mesmas propriedades em toda a sua 
extensão. Tais substâncias sofrem dissolução, ou seja, a sua mistura produz 
somente uma fase. Isso quer dizer que toda mistura homogênea é uma 
solução, ou seja, mistura homogênea é um conjunto de substâncias solúveis 
entre si. Um exemplo é a mistura da água com álcool: quando misturadas 
essas duas substâncias é impossível distinguir uma da outra. Outro exemplo é 
a mistura de água e sal de cozinha, seguindo o mesmo padrão da mistura 
anterior. 
 
2.2.SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DAS MISTURAS 
 
Em Química, separações de misturas são utilizadas para separar 
substâncias em um sistema qualquer nos dois ou mais componentes originais. 
A separação dos componentes é um processo muito comum e importante, 
sendo geralmente realizado através de operações físicas. No experimento 
utiliza-se de dois processos: filtração e evaporação. Abaixo seguem descritas 
as principais variantes do processo de filtração (DOMINGUINI, 2010): 
 
2.2.1.Filtração simples: é realizada em um funil comum, geralmente de vidro, 
no qual é colocada uma folha de papel de filtro corretamente dobrada. Quando 
se quer aproveitar o sólido retido usa-se papel filtro liso e quando o objetivo é 
obter um líquido limpo utiliza-se um papel filtro com pregas. O papel com 
pregas nos proporciona uma maior superfície de filtração e, portanto temos a 
velocidade de filtração aumentada. 
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Figura 1 – Filtração Simples 
2.2.3.Evaporação: A evaporação consiste na passagem de um material do 
estado líquido para o estado gasoso sem que o líquido tenha passado pelo 
ponto de ebulição. A evaporação ocorre à superfície de um líquido, em que 
algumas das moléculas com energias cinéticas mais elevadas escapam para a 
fase gasosa. O resultado é uma diminuição na energia cinética média das 
moléculas do líquido e consequentemente uma diminuição da sua temperatura. 
A taxa de evaporação sobe com o aumento da temperatura, pois ao aumentar 
o nível de energia cinética média, também aumenta a proporção das moléculas 
com energia suficiente para se evaporarem. 
 
 
Figura 2- Evaporação 
 
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2.3.BALANÇO DE MASSA 
Um balanço de massa (também chamado um balanço material) é uma 
aplicação do princípio da conservação da massa para a análise de sistemas 
físicos. Pela contabilidade (medição) de material entrando e deixando um 
sistema, fluxos de massa podem ser identificados, os quais podem ser 
desconhecidos, ou difíceis de serem conhecidos sem esta técnica. A exata lei 
de conservação usada na análise do sistema depende do contexto do 
problema mas tudo é resolvido pela conservação da massa, e que matéria não 
pode desaparecer ou ser criada espontaneamente(Lei de Lavoisier). 
 
3. MATERIAIS E METÓDOS: 
 
3.1.Preparação da mistura 
 Béquer de 100 ml com água destilada; 
 Béquer de 50ml com sal de cozinha puro; 
 Béquer de 50ml com areia pura; 
 Balança Analítica; 
 
3.2. Evaporação 
 Kitassato com o filtrado com o volume do mesmo lido (em ml); 
 Cápsula de porcelana de 100 ml coberta com um vidro de relógio num 
dessecador apropriado; 
 Papel Filtro com material separado; 
 Estufa. 
 
3.3. Procedimentos experimentais 
3.3.1. Preparação da mistura 
Prepara-se 40,00g de uma mistura que contenha 70,00% de água 
pura, 8,00% de cloreto de sódio puro (sal de cozinha), 22,00% de areia pura, 
ou seja, deseja-se as seguintes massas para cada substância: 
 
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Água pura = 28g; 
Cloreto de Sódio = 3,2g; 
Areia pura = 8,8g; 
Massa total de mistura = 40,00g 
 
 Preparação da mistura homogênea: 
No béquer de 100 ml, que contém os 28,2489g de água, adicionado os 
3,2331g de sal (com cuidado para não se perder o sal). Com o auxílio do 
bastão de vidro dissolver o mesmo. Deixado em repouso. Observado a mistura 
sal e água. 
 
 
Figura 3- Béquer com água 
 
 Preparação da mistura heterogênea: 
Ao copo béquer contendo a solução (sal + água) adicionar os 8,8293g 
de areia. Agitar o sistema com o bastão de vidro. Deixar em repouso. Observar 
a mistura. 
Obs.: (o cálculo das massas de cada substância pode ser observado mais 
adiante). 
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Figura 4 – Béquer com areia 
 
3.3.2. Filtração 
 
- Pesa-se o papel filtro e registra-se sua massa; 
 - Prepara-se para filtração a vácuo; 
- Umedece-se o papel filtro com um pouco de água pura; 
- Coloca-se o papel filtro sobre o funil de Buchner; 
- Acopla-se Kitassato e funil de Buchner; 
- Transfere-se a mistura heterogênea para o papel filtro do funil, com auxílio do 
pissete com água com muito cuidado para não perder nada na sua operação; 
- Retira-se o papel filtro com resíduo areia e colocando num vidro relógio com 
cuidado para não perder a areia, logo colocando solução em capsula de 
porcelana e levando a estufa a 110°C para secar; 
- A seguir é pesado, registrando a massa da areia com papel filtro e capsula de 
porcelana com solução; 
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Figura 5 – Papel filtro no funil 
 
 
3.3.3. Evaporação 
 
- Pesa-se a cápsula de porcelana com o vidro de relógio e registra-se a massa; 
- Com o bastão de vidro limpo homogeneíza-se o filtrado, pois as últimas 
porções de água de lavagem da areia têm concentrações diferentes de sal das 
primeiras que estão no fundo da proveta; 
- Transfere-se para capsula liquido separado para capsula de porcelana; 
- Leva-se a cápsula + filtrado coberto pelo vidro de relógio sobre a tela de 
amianto para com o auxílio do bico de Bunsen evaporar a água. O 
aquecimento é cuidadoso para não se perder sal por excesso de calor. 
- Verifica-se que na cápsula de porcelana, não há mais água para evaporar, 
com uma pinça retira-se a cápsula e colocando no dessecador para esfriar até 
alcançar equilíbrio térmico; 
- Pesa-se a cápsula com o sal e registra-se a massa total (mT = g). 
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Figura 6- Capsula em Aquecimento 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES: 
PARTE 1 
Cálculos para preparar 40,00g de uma mistura que contenha: 
 
70% de água pura; 
8% de Na Cl puro; 
22% de Areia pura. 
Fazendo os cálculos necessário obteve-se os seguintes resultados: 
(a) Massa de água pura: 
40g -- 100% 
Xg -- 70% 
 
Xg=28g 
 
 
(b) Massa de NaCl puro: 
40g -- 100% 
Yg -- 8% 
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Yg= 3,2g 
 
(c) Massa de Areia pura: 
40g -- 100% 
Zg -- 22% 
 
Zg=8,8g 
 
 
 
A tabela a seguir tras todos os dados do experimento. 
TABELA 1 – Dados experimentais 
Massa Béquer vazio 1 (250 mL) 108,6710 gramas 
Massa Béquer vazio 2 (50 mL) 34,2499 gramas 
Massa Béquer vazio 3 (250 mL) 38,7445 gramas 
Massa Água 28,0089 gramas 
Massa Cloreto 3,2183 gramas 
Massa Areia 8,8219 gramas 
Massa total do béquer 1 + Massa da água 136,6799 gramas 
 Massa total do béquer 3 + Massa do sal 41,9628 gramas 
Massa total do béquer 2 + Massa da areia 43,0718 gramas 
 
PARTE 2 
Fazendo a mistura de sal e águanos deparamos com as seguintes 
questões: 
 
1)Há sal no fundo béquer? 
Sim, existem aproximadamente 6 cristais de sal não solubilizados. A 
solubilidade pode ter sido afetada pela temperatura. 
 
2)Como conferir que o sal se dissolveu e não desapareceu? 
Pode ser analisada atraves do processo de evaporação. 
3)Quantas fases apresenta? 
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Deveria apresentar apenas uma fase, porém constatou-se que há duas fases 
no sistema. 
 
Agora fizemos as observações para uma mistura de sal, água e areia: 
 
1)Há areia no fundo do béquer? 
Sim. 
2)Como provar se a areia se dissolveu ou não? 
FILTRARSECARPESAR 
 
3)Por que a areia esta no fundo? 
A água não solubiliza a areia. 
 
4)Quantas fases o sistema tem? 
1 fases químicas 
 
5)Supondo ser areia ser uma substância pura, quantas espécies químicas 
o sistema apresenta? 
3 fases químicas. 
 
PARTE 3: 
A tabela a seguir nos mostra os dados do experimento pré estufa: 
Peso papel filtro (seco) 0,8050 gramas 
Peso da cápsula de porcelana (vazia) 36,3284 gramas 
Peso do vidro de relógio 23,6827 gramas 
Amostra da solução 25 gramas 
Amostra da solução+cápsula 61,3284 gramas 
 
 
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Os resultados a seguir nos mostra os dados do experimento pós estufa: 
Peso da cápsula+ amostra 37,0281 gramas 
Peso da amostra+ amostra do vidro de relógio 33,2383 gramas 
 
 
Quantidade real (pesados inicialmente) das espécies na mistura: 
 Massa real de Água Pura (Xg) = 28,0089 gramas 
 Massa real de NaCl Puro (Yg) = 3,2183 gramas 
 Massa real de Areia Pura (Zg) = 8,8219 gramas 
 TOTAL = 40,0491 gramas 
 
(a) Massa(%) de água pura: 
 40,0491 gramas  100% 
 28,0089 gramas  X(%) 
 X(%)=69,9 % 
 
(b) Massa(%) de NaCl puro: 
 40,0491 gramas  100% 
 3,2183 gramas  Y(%) 
 Y(%)= 8,04% 
 
(c) Massa(%) de Areia pura: 
 
40,0491 gramas  100% 
8,8219 gramas  Z(%) 
 
Z(%)= 22,06 % 
 
Erro em % = massa pedido no experimento / massa real medida 
 
Erro em % = 40,00/40,0491 gramas 
Erro em % = + 0,9987% 
 
(a) Calcular a massa da areia: 
 
Massa da Areia = MT – MP- MV 
 
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MT = Massa do Papel filtro + Areia (após secagem) 
MP = Massa do Papel filtro 
MV = Massa do vidro de relógio 
 
Massa areia= 32,113g – 1,1719 – 22,1530 
Massa areia=8,7506gramas 
 
(b) Erro Absoluto: 
 
EAA= Valor exato (X) – Valor Aproximado(X’) 
 
EAA= 8,8219 gramas – 8,7506 gramas 
EAA= 0,0713 
 
(c) Erro Relativo: 
 
ERA= EAA/X’ 
 
ERA= 0,0713/8,7506gramas 
ERA= 0,00815 
 
(d) Erro Relativo % 
 
ER% = (X’ /X) x 100 
 
ER% = (8,7506 /8,8219) x 100 
ER% = 99,19% 
ER% = 100 – 99,21 
 
ER% = 0,808% 
 
(e) Calcular a massa do sal contida nos 20ml do filtrado. 
 
M(25ml) = MT – MCV 
 
MT = Massa do cadinho + sal (após secagem) 
MC = Massa do cadinho 
 
MT= 37,0281 – 36,3284 = 0,6997 gramas em 25ml 
 
(f) Erro Absoluto: 
 
EANaCl= Valor exato (X) – Valor Aproximado(X’) 
EANaCl= 3,2 – 3,2183 
 
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EANaCl= -0,0183 gramas 
 
(g) Erro Relativo: 
 
ERNaCl= EANaCl/X’ 
ERNaCl= -0,0183 /1,3994 
 
ERNaCl= -0,0131 gramas 
 
(h) Erro Relativo % 
 
ER% = (X’/X) x 100 
 
ER% = (1,3994/3,2183) x 100 
 
ER% = 43,5% 
 
ER% = 100 – 43,5 = 
 
ERNaCl% = 56,52% 
 
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5- CONCLUSÃO 
Após a coleta de informações e dados obtidos com os processos de 
filtração e evaporação, nota-se que na transferência de massa de um sistema 
para outro há perda de matéria insignificante, podendo assim, se concluir que o 
processo usado é viável confirmando-se na prática o balanço de massa teórico 
avaliando que as percas obtidas por erros de manuseio e leituras podem ser 
desconsideradas. 
Através dos experimentos confirmou-se a lei da conservação da 
matéria, onde o cientista Antoine Laurent de Lavoisier enunciou: “Na natureza 
nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”. 
 
. 
 
22 
 
REFERÊNCIAS 
URL:<http://profmarialuiza.vilabol.uol.com.br/estados_materia.htm>. Acesso 
em 29/08/16. 
 
 
URL:<http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/misturas-homogeneas-
heterogeneas.htm>. Acesso em 30/08/16. 
 
 
URL:<http://www.geocities.ws/saladefisica5/leituras/evaporacao.html>. Acesso 
em 30/08/16. 
 
 
URL:<http://www.mundovestibular.com.br/articles/82/1/SEPARACAO-DE-
MISTURAS/Paacutegina1.html>. Acesso 03/09/16 
 
Barreto. Carlos Alberto Alves. Separação de misturas homogêneas e 
heterogêneas. Juazeiro, 01 de setembro 2009.