RELATÓRIO 1 DENSIDADE

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA QUÍMICA
Disciplina: Laboratório de Química Geral
DENSIDADE DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS
Ana Thaís Queiroz de Sousa
Campina Grande – Paraíba
2016
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ............................................................................................ 1
JUSTIFICATIVA ......................................................................................... 2
OBJETIVOS ................................................................................................. 2
3.1 Objetivo Geral .......................................................................................... 2 
3.2 Objetivos Específicos ............................................................................... 2
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................... 2
5. METODOLOGIA .......................................................................................... 3
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................... 5
7. QUESTÕES .................................................................................................... 8
8. CONCLUSÃO .............................................................................................. 11
9. REFERÊNCIAS ........................................................................................... 12
INTRODUÇÃO
A densidade é uma propriedade física que caracteriza uma substância ou elemento, ela é intensiva e não varia com o aumento da quantidade de matéria.
A densidade de sólidos e líquidos, segundo o SI (Sistema Internacional de Unidades) é expressa em quilograma por metro cúbico – kg/m3. Entretanto, é mais comumente expressa em unidade de gramas por centímetros cúbicos – g/cm3, ou em gramas por litro - g/L. 
Toda substância pura, é caracterizada por uma densidade especifica, que a diferencia das outras substâncias e que pode ser determinada por meio da seguinte expressão:
A densidade relativa de um material é a relação entre a sua densidade absoluta e a densidade absoluta de uma substância estabelecida como padrão. No cálculo da densidade relativa de sólidos e líquidos, o padrão usualmente escolhido é a densidade da água, que é igual a 1,00 g cm-3 a 4,0 ºC.
A densidade de um sólido é em função da temperatura e, principalmente da natureza da sua estrutura cristalina, haja vista, que os diferentes polimorfos de um composto exibem diferentes densidades.
O volume de objetos irregulares é determinado pelo Principio de Arquimedes, que diz que ao colocar um sólido irregular em um recipiente cheio de água; o volume de água deslocada é igual ao volume do objeto irregular.
Os líquidos são substâncias com densidades bem menores em relação aos sólidos, pois, as partículas de suas moléculas se encontram mais distanciadas umas das outras. Suas densidades variam um pouco e para se medir a densidade de líquidos e fluidos, existem dois tipos de equipamentos: um deles é o picnômetro e o outro é o densímetro.
JUSTIFICATIVA
Relatório realizado com o intuito da aprendizagem e fixação dos métodos de determinação de densidade mais comuns no meio experimental e para a obtenção de uma nota quantitativa na disciplina de Laboratório de Química Geral.
OBJETIVOS
Objetivo Geral
Determinar a densidade de sólidos e líquidos por três métodos distintos e através da densidade presumir a composição e/ou concentração dos objetos e/ou reagentes em questão. Além de relacionar os resultados obtidos com as fundamentações teóricas da literatura e com observações contidas neste relatório.
Objetivo Específico 
Calcular a densidade de sólidos através do princípio de Arquimedes, e determinar a origem do mesmo por meio da densidade calculada, comparando-a com densidades previamente tabeladas;
Verificar a densidade de soluções aquosas de NaCl, de diferentes concentrações através do densímetro; 
Determinar a densidade de três misturas de etanol mais água de diferentes concentrações através do picnômetro;
Relacionar os resultados obtidos com os conceitos presentes na literatura.
REVISÃO BIBLIGRÁFICA
Para muitos o conceito de densidade ainda é algo bastante abstrato, grande parte das pessoas que se deparam com tal questão se limitam a responde-la apenas repetindo a sua lógica matemática – densidade é a razão entre a massa de uma substância pelo volume por ela ocupado – Porém, para que se entenda de forma integral essa propriedade é necessário que se conheça e se entenda como ela é conceituada pelos principais autores das ciências da natureza.
De acordo com Atkins (2006, p. 32) a densidade é uma razão entre duas propriedades extensivas (que dependem da quantidade de matéria para ser determinada) onde o seu quociente é uma propriedade intensiva (que não depende da quantidade de matéria para ser determinada). Isto é, a densidade de uma substância que independe do tamanho da amostra, porque quando o volume dobra, sua massa também dobra e a razão da massa pelo volume permanece constante, desta forma, tornando a densidade uma propriedade intensiva. 
Por se tratar de uma relação massa x volume, de modo geral, sólidos possuem densidade maior que líquidos, que por sua vez, maiores que de gases, isso é consequência da disposição dos átomos em cada um destes estados físicos.
METODOLOGIA
Para uma melhor execução, a prática foi dividida em etapas. Primeiro foi determinada a densidade dos sólidos, pelo princípio de Arquimedes. Logo após, iniciou-se a segunda parte, que foi a determinação da densidade dos líquidos, que também foi subdividida. A princípio a densidade de soluções aquosas de NaCl (cloreto de sódio), de diferentes concentrações foi verificada por meio de um densímetro. Depois, a densidade de três misturas de etanol mais água (etanol em 20%, 40% e 50% respectivamente) foi determinada através do picnômetro. Os procedimentos serão explanados a seguir. 
DENSIDADE DOS SÓLIDOS 
Materiais 
Água; 
Balança analítica;
Proveta (100 mL);
4 amostras de sólidos (não identificados);
Termômetro.
Métodos
Com as amostras em mãos, leve-as para pesar uma a uma na balança analítica, de acordo com a Figura I. 
Após pesar e anotar a massa de todas as amostras, adicione um determinado volume de água em uma proveta (no experimento foi adotado o volume de 60 mL);
Mergulhe a amostra, já com o peso registrado, na proveta com água e observe a variação do volume. 
A variação de volume, será igual ao volume da amostra, de acordo com o princípio da determinação da densidade de sólidos irregulares, criado por Arquimedes. 
Registre a variação de volume da proveta e partir daí se tem todos os dados necessários para o cálculo da densidade;
O termômetro foi utilizado para verificar a temperatura do ambiente em que o experimento estava sendo executado. 
Figura I – Pesagem da amostra, para que posteriormente se verifique a sua densidade
Fonte: Arquivo pessoal 28/07/2016
DENSIDADE DOS LÍQUIDOS
Verificação por meio do densímetro
Materiais
Densímetro INPM;
Proveta (1000 mL);
Solução aquosa de NaCl à 40g/L;
Solução aquosa de NaCl à 60g/L;
Solução aquosa de NaCl à 80g/L;
Solução aquosa de NaCl à 100 g/L;
Solução aquosa de NaCl com concentração desconhecida. 
Métodos
Coloque a solução de NaCl à 40g/L na proveta; 
Insira o densímetro de modo que ele não encoste nas paredes da proveta; 
Após estabilizar o densímetro, solte-o na proveta e realiza a leitura da densidade do líquido 
Registre o valor encontrado;
Faça isso com as soluções das demais concentrações.
Verificação por meio do picnômetro 
Materiais
Picnômetros (25 mL);
Etanol + água à 20%;
Etanol + água à 40%;
Etanol + água à 50%;
Balança analítica;
Métodos
Ligue a balança analítica e pese o picnômetro vazio; registre o seu peso;
Encha o picnômetro com a mistura de etanol mais água até a borda, feche o picnômetro com a sua tampa, tornea pesar e registre o peso do picnômetro mais a amostra;
Repita o processo com as demais misturas.
O cálculo da massa da amostra é dado pelo peso final menos o peso inicial;
O volume utilizado no cálculo é igual ao do picnômetro.
Após todos os procedimentos é só realizar o cálculo da densidade.
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
DENSIDADE DOS SÓLIDOS
A densidade dos sólidos foi determinada através do princípio de Arquimedes, já explanado neste relatório. Os resultados foram obtidos por meio da razão das massas das amostras pela a variação de volume (Tabela I). 
Tabela I: DENSIDADE DOS SÓLIDOS
	AMOSTRA
	PESO (g)
	VOLUME INICIAL(mL)
	VOLUME TOTAL (mL)
	DENSIDADE 
d=peso/
 (volume total-volume inicial)
	1
	17,31
	60
	65
	3,462
	2
	57,56
	60
	68
	7,195
	3
	9,17
	60
	64
	2,29
	4
	50,25
	60
	67
	7,179
	TEMPERATURA (°C)
	24
	
	PRESSÃO (mmHg)
	760
	
A densidade obtida experimentalmente é diferente do valor real, previamente tabelado, por isso houve uma variação de valores. Está variação pode ocorrer por diversas hipóteses, as mais comuns são: erro na pesagem, erro na leitura do volume ao emergir o sólido na proveta, criação de bolhas na proveta, fazendo com que o volume e aumente e haja erro na leitura, entre outros fatores. 
Foi possível, após conhecer a densidade de algumas amostras, determinas a sua natureza, porém outras se tratavam de ligas metálicas ou junção de metais e por isso não foi possível identificar a sua composição. A determinação da natureza de algumas amostras, seu valor real e seu valor experimental serão expostos na Tabela II.
Tabela II – Tratamento de dados.
	Amostra
	Possível natureza da amostra
	Valor real da densidade (g/cm³)
	Valor experimental da densidade (g/cm³)
	1
	Liga metálica 
	-
	3,462
	2
	Ferro
	7,87
	7,195
	3
	Alumínio
	2,70
	2,292
	4
	Junção de metais
	-
	7,179
DENSIDADE DOS LÍQUIDOS
A parte dos cálculos para a determinação da densidade dos líquidos foi subdividida, já que foram utilizados dois métodos distintos. A determinação pelo densímetro e pelo picnômetro. 
Parte I – Densímetro
	A determinação da densidade pelo densímetro é direta e sem muitas complicações;
	Por meio do Gráfico I e da Tabela III, é possível observar o aumento da densidade a medida em que a concentração da solução aumenta. 
Tabela III: Valores obtidos através da leitura no densímetro.
	Concentração da solução de NaCl (g/L)
	Densidade da solução (g/cm³)
	40
	1,025 
	60
	1,035
	80
	1,050
	100
	1,055
	119
	1,070
	TEMPERATURA (°C)
	24
Gráfico I: Concentração x Densidade
Parte II - Picnômetro 
	O peso da amostra é determinado pela variação do peso final e o peso inicial; É possível observar que a medida que a concentração de etanol aumenta na solução a densidade diminui, isto por que o etanol é menos denso que a água e mais volátil também, propenso a perda no sistema, este pode ser um dos motivos pelos quais a massa do etanol cai a medida que a sua concentração aumenta (Tabela IV e Gráfico II). 
Tabela IV – Resultados
	Amostra
	Peso Inicial (g)
	Peso Final (g)
	Peso da amostra (g)
	Densidade (g/mL) 
	Etanol + água 20%
	23,77
	47,97
	24,2
	0,968
	Etanol + água 40 %
	23,46
	47,29
	23,83
	0,953
	Etanol + água 50 %
	23,64
	46, 77
	23,13
	0.925
	VOLUME DO PICNÔMETRO (mL)
	25
	xxxx
	xxxx
Gráfico II - Concentração x Densidade
QUESTÕES
1 Em relação à densidade, responda:
É uma propriedade física ou química?
É uma propriedade física.
Depende da quantidade de matéria?
Não. Pois a densidade é uma propriedade intensiva, a densidade de m cubo de gelo será exatamente igual a de um iceberg, por exemplo. 
Pode ser sinônimo de quão pesado é uma matéria?
Densidade e massa não são sinônimos, porém são grandezas diretamente proporcionais, portanto quanto maior for a massa, maior será a sua densidade.
2 Explicar como a determinação da densidade seria afetada se:
A amostra não ficasse completamente submersa na água da proveta;
Caso a amostra não fique completamente submersa, não ocorrerá uma leitura correta do volume de água, desta forma, mudando o valor da densidade experimental que será calculada.
b) Ocorresse a formação de bolhas na superfície da amostra.
A formação de bolhas dificultaria ou até alteraria a leitura do volume na proveta.
3 Três frascos de vidro transparentes, de formas e dimensões iguais, contêm cada um a mesma massa de líquidos diferentes e incolores (água, clorofórmio e etanol). Caso nenhum dos frascos apresente identificação da substância presente como deveria proceder-se para através do conceito de densidade, identificar as substâncias contidas nos frascos? Dados: A densidade de cada um dos líquidos a temperatura ambiente: d(água) = 1,0 g/cm³; d(etanol) = 0,8 g/cm³ e d(clorofórmio) = 1,4 g/cm³.
Como foi dito no enunciado, as massas dos três frascos são iguais, logo se conclui que o líquido com maior densidade, estará em menor volume no frasco. Portanto, o clorofórmio, que possui densidade de 1,4 g/cm³ terá menor volume que os demais. O etanol (d = 0,8 g/cm³) terá o maior volume e a água (d = 1,0 g/cm³) terá um volume intermediário em relação aos dois líquidos anteriores. 
4 Com o objetivo de determinar a densidade de um líquido A foi efetuada uma análise em picnômetro de 100 mL. Sabendo-se que a massa do picnômetro corresponde a 50 g, a massa do picnômetro cheio de água corresponde a 152,72 g e que a massa do picnômetro cheio com o líquido A corresponde a 179,67 g, determine a densidade relativa do líquido A (Dado: d(Água) = 1 g/cm3).
Volume = 100 mL;
Massa pic = 50 g;
Massa pic + liq A = 179,67 g;
Massa liq A = (Massa pic + liq A) - Massa pic = 179,67 – 50 = 129,67 g;
 → = 1,2967 g/mL
Densidade relativa = densidade absoluta / densidade da água .: Densidade relativa = 1.2967/1
Densidade relativa = 1,2967 g/mL.
5 A questão deve ser respondida analisando-se o gráfico abaixo, que mostra a variação da massa das substâncias A, B e água, em função da variação do volume à temperatura constante. 
a)
Densidade da água:
∆m = mf – mi = 30 – 5 = 25 g;
∆v = vf – vi = 30 – 5 = 25 mL;
 → = 1 g/mL
Densidade da substância A
∆m = mf – mi = 30 – 10 = 20 g;
∆v = vf – vi = 15 – 5 = 10 mL;
 → = 2 g/mL
Densidade da Substância B
∆m = mf – mi = 15 – 5 = 10 g;
∆v = vf – vi = 30 - 10 = 20 mL;
 → = 0,5 g/mL
b) A substância B, por ter densidade menor que a da água.
c) A substância A, pois é a mais densa. 
6 O volume de uma amostra de calcita, pesando 35,6 g, é 12,9 cm3. Em qual dos seguintes líquidos haverá flutuação da calcita: 
- tetracloreto de carbono (d = 1,60 g/ cm3);
- brometo de metileno (d = 2,50 g/ cm3);
- tetrabromo-etano (d = 2,96 g/ cm3);
- iodeto de metileno (d = 3,33 g/ cm3).
Justifique sua resposta através de cálculos
Densidade da Calcita
 = 2,76 g/cm³
Haverá a flutuação da calcita no tetrabromo-etano e no iodeto de metileno, pois os respectivos compostos têm densidade superior à da calcita.
7 Para determinação da densidade de uma substância são necessários a medida da quantidade de massa e o volume ocupado por esta quantidade de massa. Qual a densidade do ferro, sabendo-se que uma lâmina de ferro de 5 cm de comprimento, 2 cm de largura e 1 cm de espessura, tem uma massa de 78,6 g?
Massa = 78,6 g; 
Volume = 5 cm x 2 cm x 1 cm = 10 cm³ 
 = 7,86 g/cm³ 
8 Explicar outras prováveis fontes de erro desta experiência, justificando-as.
Todas as prováveis fontes de erros foram citadas e explanadas no decorrer deste relatório.
CONCLUSÃO
	Em todas as partes (I, II e III) do experimento de Densidade, com o picnômetro, com o densímetro e pelo princípio de Arquimedes, foram obtidos erros, entretanto a determinação da densidade com o picnômetro mostrou mais precisão que os demais métodos. 
	Os experimentos poderiam ter valores mais confiáveis, caso a balança analítica tivesse mais casas decimais, ou se os sólidos fossem realmentepuros, porém mesmo com os empecilhos, foi possível relacionar os conhecimentos teóricos com os práticos e absorver a essência do experimento.
REFERÊNCIAS
ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 965 p;
BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005;