Relatorio 1 andré e Magaly

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Fundação Educacional de Montes Claros - FEMC
Departamento de Engenharia Química
QUI 411 — Físico-Química Experimental I
Relações de Massa e Volume dos Gases
Relatório apresentado como parte das exigências da disciplina QUI 411 — Físico-Química Experimental I pelos discentes:
 André Santos -
Magaly S. Almeida-303137 
Montes Claros — MG
Setembro/2014
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO:	3
2.	OBJETIVOS:	5
3.	PARTE EXPERIMENTAL:	6
4.	RESULTADO E DISCUSSÃO:	8
5.	CONCLUSÃO:	10
6.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:	11
INTRODUÇÃO:
	Os gases são constituídos por partículas, não apresentam forma e volume definidos, além de realizarem movimentos aleatórios. Desse modo, seu volume varia facilmente com mudanças de temperatura e pressão. Isso ocorre porque a temperatura de um sistema é a medida do movimento aleatório das moléculas do sistema e está associada à energia cinética molecular. Já a pressão é a medida da força aplicada pelo gás sobre a área do recipiente, quando ele se choca contra as suas paredes. 
Segundo Avogadro,“Volumes iguais de quaisquer gases, quando medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura, encerram o mesmo número de moléculas”. Portanto, a relação das massas destes volumes iguais indica diretamente a relação das massas das duas espécies moleculares. Porém, durante a realização de medidas com gases em laboratórios é o efeito do empuxo sobre a medida de massa do gás. O empuxo é a força que um fluido exerce sobre um objeto dentro dele em direção a sua superfície diminuindo seu peso, como o ar é um fluido, o empuxo atua sobre todos os objetos na atmosfera terrestre. A forma de se calcular o empuxo é:
 ; g = aceleração da gravidade.
O empuxo geralmente é desprezado quando se trata de líquidos e sólidos, pois seus valores são relativamente pequenos, o que não ocorre com os gases, esse item não pode ser desconsiderado. Para calcular a massa real de um gás obtida em algum processo de síntese, deve somar a massa aparente do gás com a massa de ar deslocada no processo. Portanto:
	Onde e são respectivamente, os valores iniciais do sistema onde o gás foi armazenado. 
	Com os valores da Tabela 1 pode-se encontrar o valor da densidade do ar para algumas variações de valores de temperatura e pressão. Outros cálculos envolvidos como: volume molar ou concentração molar foram desenvolvidos a partir da equação dos gases ideais: 
Tabela 1: Densidade do ar seco (Peso de um litro de ar em gramas em várias temperaturas). Fonte: 4
	P / mm de Hg
	T / °C
	
	20
	25
	30
	680
	1,08
	1,06
	1,04
	690
	1,09
	1,07
	1,06
	700
	1,11
	1,09
	1,07
	710
	1,12
	1,10
	1,09
	720
	1,14
	1,12
	1,10
	730
	1,16
	1,14
	1,12
	740
	1,17
	1,15
	1,13
	750
	1,19
	1,17
	1,15
	760
	1,21
	1,19
	1,16
	770
	1,22
	1,20
	1,18
OBJETIVOS:
	Obter massa e volume dos gases oxigênio (O2), dióxido de carbono (CO2) e ar (mistura de N2,O2,CO2,H2O e Ar) experimentalmente e relacionar suas grandezas.
PARTE EXPERIMENTAL:
A)Verificou-se as condições de temperatura e pressão naturais
 
 Figura 1: Sistema de Produção de Gás 
 
B)Montou-se o sistema conforme figura abaixo:
C) Foram verificados e corrigidos vazamentos presentes no sistema de produção de gás após sua montagem para cada gás utilizado. Utilizou-se o mesmo sistema para todos os gases após os devidos cuidados necessários serem tomados ( lavagem e secagem).
 D) Massa de oxigênio
Mediu-se a massa do (SC) sistema coletor (saco plástico e um conta-gotas de vidro) antes de ser coletado o gás O2.
Colocou-se dentro do quitassato (R) um pouco de permanganato de potássio, KMnO4, aproximadamente quatro pontas de espátula, e dentro do balão volumétrico (A) foi colocado cerca de 50 mL de peróxido de hidrogênio (H2O2) 10%. 
Mediu-se a massa do gás coletado após a reação com auxilio da balança analítica
E)Massa de Gás Carbônico
Mediu-se a massa do (SC) sistema coletor (saco plástico e um conta-gotas de vidro) antes de ser coletado o gás CO2
Colocou-se no reator algumas gramas de bicarbonato de sódio (NaHCO3) e cerca de 50 mL de solução de ácido clorídrico a 20% no alimentador . A reação entre o bicarbonato de sódio e o HCl liberou o CO2 que foi recolhido no sistema coletor.
Mediu-se a massa de gás coletado com auxilio da balança analítica 
F)Massa de Ar
Mediu-se a massa do (SC) sistema coletor (saco plástico e um conta-gotas de vidro) antes de ser coletado o gás CO2.
Encheu-se o coletor com ar que estava dentro do laboratório
Mediu- se a massa de ar com auxilio da balança analítica
G) Medida de Volume
A medição do volume foi feita com o auxílio de uma proveta de 1L. Preencheu-se a proveta com água e a colocou com a boca para baixo em um vasilhame com água. O gás coletado foi introduzido dentro da proveta de forma que o volume do gás ocupa-se o da água e torna-se sua medida visível, assim como ilustrado na Figura 2.
	A cada finalização da coleta de gás, realizou-se a medição do volume com o sistema acima. 
RESULTADO E DISCUSSÃO:
As condições de temperatura e pressão no dia realização da prática eram 
T= 25ºC
P=714mmHg
	4.1 - Obtenções das massas
4.1.1 – Massa e volume do oxigênio:
	O primeiro sistema de produção de gás montado teve como por objetivo sintetizar e recolher o gás oxigênio. A massa medida do sistema de coletor, sem gás, seco e limpo, para análise foi de 5,622g.Ocorreu uma reação rápida entre o permanganato de potássio e a água peróxido de hidrogênio com liberação de vapor (fumaça branca) e aumento de temperatura do recipiente. 
	O gás recolhido foi armazenado no SC, e a massa encontrada foi de 5,632g. Portanto tem-se que:
Massa do SC sem gás = 5,622g
Massa do SC com O2 = 5,632g 
Logo, a massa aparente do O2 seria:
Massa aparente = (Massa do SC com O2) - (massa do SC sem gás)
Massa aparente = (5,632g) - (5,622g) = 0,01g
	Como o sistema coletor não tinha um sistema de medida, o gás coletado foi medido de acordo com o procedimento descrito na Parte Experimental, conforme ilustrado na Figura 2. O volume de gás O2 encontrado foi de 0,260L.
- Massa e volume de CO2:
Ao reagir o carbonato de sódio com o ácido clorídrico obteve o gás CO2 segundo a reação descrita abaixo. 
2 HCl(aq) + Na2CO3(s) → CO2(g) + H2O(l) + 2 NaCl(s) 
A massa medida do sistema de coletor, sem gás, seco e limpo, para análise foi de 5,554g .Ocorreu uma reação endotérmica entre o bicarbonato de sódio e o ácido clorídrico evidenciada pelo resfriamento do coletor . 
O gás recolhido foi armazenado no SC, e a massa encontrada foi de 5,566g. Portanto tem-se que:
Massa do SC sem gás = 5,554g
Massa do SC com CO2 = 5,566g 
Logo, a massa aparente do CO2 seria:
Massa aparente = (5,566g) - (5,554g) = 0,012g.
O volume coletado de CO2 foi de 0,250L.
4.2 – Massa e volume de Ar:
	O cálculo da massa de ar é importante, pois todos os corpos sofrem uma força de empuxo da atmosfera que diminui o valor da massa encontrado para o demais gases. Têm-se:
Para encontrar a massa de ar é necessário saber a densidade do ar, ela varia de acordo com a pressão e com a temperatura ambiente. O experimento foi realizado a pressão ambiente de 714 mmHg e temperatura ambiente de cerca de 27,5ºC, e de acordo com a Tabela 1 a densidade do ar seria 1,09 g/L.
O volume do ar seco coletado foi de .
 
Portanto: 
Massa do SC sem gás = 5,931g
Massa do SC com ar = 5,928g 
Logo, a massa aparente doar seria:
Massa aparente = (5,928) - (5,931g) = - 0,003g. 
A massa real de ar deslocada e que deve ser acrescida à massa aparente é de 0,524g.
4.3 - Massa real dos gases:
	A massa real dos gases coletados foi o valor da massa aparente acrescido da massa de ar deslocada.
Portanto tem-se a massa real de O2:
 , logo, 
E para calcular a massa real de CO2:
 , logo, 
	A partir do valor da massapodem-se calcular outras grandezas como: densidade, volume molar e concentração:
Densidade do O2:
Densidade do CO2:
	Para calcular o volume molar do O2, é necessário calcular o número de mols existentes na amostra:
E com valor do nº de mols é possível calcular o volume molar do O2:
Para o dióxido de carbono o processo é idêntico:
Para calcular a concentração dos gases, utiliza-se a fórmula:
Logo a concentração do O2 é:
 
E também a concentração do CO2:
 
CONCLUSÃO:
Podemos concluir que é possível relacionar e calcular as propriedades extensivas dos gases demonstrando a aplicabilidade da equação dos gases ideais Percebemos que o empuxo gerado pelo ar nos demais gases fazem com que as massas dos gases sejam bem próximas dos coletores.De todas as propriedades a densidade teve valores de medida bem distantes dos valores teóricos tanto no gás carbônico quanto no gás oxigênio, o fator mais provável para esse desvio seria de ainda existir ar dentro do sistema coletor, e os erros inertes no momento da pesagem e pelo fato dos valor de densidade de um gás não são exatos para a temperatura e pressão do laboratório em que foram realizadas as préticas.
	. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
CASTELLAN,Gilbert. Fundamentos de Físico-Química. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1986.
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o 
Meio Ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2006. 
ATKINS, P.; DE PAULA, J. Atkins Físico-Química. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
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