Relatorio Quimica Geral Experimental Propriedades Físicas: Densidade, Ponto de Ebulição e Fusão

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
INSTITUTO DE QUÍMICA
DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL
CURSO: Engenharia Civil
Ana Lúcia Oliveira do Carmo
Felipe Braga dos Santos
Pedro Henrique Santana de Oliveira
Pedro Plácido Brizola Machado
Thiago Vinícius Lemos Gonçalves
Walison Maxwel Taveira Passos
PROPRIEADADES FÍSICAS DAS SUBSTANCIAS:
DENSIDADE DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS; PONTO DE FUSÃO E PONTO DE EBULIÇÃO 
GOIÂNIA
2017
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO.............................................................................................04
MATERIAIS E MÉTODOS...........................................................................06
MATERIAIS.......................................................................................06
VIDRARIAS........................................................................06
REAGENTES.....................................................................06
EQUIPAMENTOS..............................................................06
MÉTODOS........................................................................................06
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE SÓLIDOS............06 (Método da medida de deslocamento do líquido da proveta)
DENSIDADE DO COBRE (Cu)
DENSIDADE DO ALÚMINIO (Al)
DENSIDADE DO FERRO (Fe)
DENSIDADE DO GIZ (CaO)
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS .........07 (Método da medida de volume no picnômetro)
DENSIDADE DA ÁGUA (H2O)
DENSIDADE DO ETANOL (C2H5OH)
DENSIDADE DA ACETONA (C3H6O)
DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO.......................08 ( Método da medida do sólido a ser fundida no tubo capilar)
PONTO DE FUSÃO DO P-DICLOROBENZENO (C6H8Cl2)
PONTO DE FUSÃO DO NAFTALENO (C10H8)
DETERMINAÇÃO DO PONTO DE EBULIÇÃO..................09 (Método da medida de temperatura do líquido no tubo de ensaio)
PONTO DE EBULIÇÃO DA ACETONA (C3H6O)
PONTO DE EBULIÇÃO DO ETANOL (C2H5OH)
RESULTADOS E DISCUSSÃO...................................................................10
TABELA DE DADOS DA DENSIDADE DE SÓLIDOS.......................10
TABELA DE DADOS DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS......................10
TABELA DE DADOS DO PONTO DE FUSÃO...................................11
TABELA DE DADOS DO PONTO DE EBULIÇÃO ............................11
CONCLUSÃO..............................................................................................13
BIBLIOGRAFIA...........................................................................................14
INTRODUÇÃO
 Durante um experimento é importante saber identificar e reconhecer os diferentes materiais utilizados e suas características ao sofrerem uma transformação. Os materiais podem apresentar aspectos uniformes em toda sua extensão e propriedades ora constantes ora não.
 As propriedades físicas da matéria agrupam-se principalmente em duas categorias: intensivas e extensivas. As propriedades intensivas são aquelas que independem da quantidade de matéria e sim da natureza da substância como a temperatura (medida em Graus Celsius, Fahrenheit e kelvin ; dependendo da região de estudo, no Brasil utilizamos a escala Celsius) .Outras propriedades intensivas , a pressão, o ponto de fusão, o ponto de ebulição e a densidade( razão entre a massa do composto e seu volume; d=m/v).Além disso temos também as propriedades extensivas que são aquelas que dependem da quantidade de matéria presente na amostra estudada ,por exemplo, a massa e o volume.
Algumas características das propriedades físicas são de extrema importância, e a sua compreensão e entendimento é essencial para obtenção de êxito ao realizar os experimentos em laboratório. Nesse contexto, a temperatura é uma propriedade determinante da pureza da substância. Já os pontos de fusão e ebulição permanecem constantes durante a mudança de estado físico de uma substância. A massa sendo uma propriedade extensiva, assim, como o volume apresentam relações que produzem como resultado uma propriedade intensiva, exemplo disso a densidade. Logo, elas são frequentemente chamadas de propriedades características de uma substância, utilizadas na determinação do grau de pureza e identificação. Nesse sentido, a densidade é usada para caracterizar determinadas propriedades de um produto ou material. A densidade absoluta é importante ressaltar que é uma propriedade específica, ou seja, cada substância pura tem uma densidade própria que a identifica e diferencia de outras substâncias.
Partindo do objetivo desse relatório que é demonstrar formas de se obter a densidade de sólidos e líquidos e também de identificar os pontos de fusão e ebulição cabe, então, uma análise mais aprofundada do que é ponto de fusão e ebulição de uma substância. O ponto de fusão designa a temperatura à qual uma substância passa do estado sólido ao estado líquido nas condições normais de pressão, coexistindo ambas as fases (sólida e líquida) em equilíbrio. Em determinada pressão é um valor constante, característico de uma substância pura. Além disso, o ponto de fusão depende das forças existentes entre as moléculas ou entre íons no caso de cristais iônicos da substância sólida. No caso de uma forte ligação uma as outras, a temperatura necessária para separá-las deve ser elevada, para dispô-las em sua nova forma, o líquido. Algumas características que influenciam no ponto de fusão é o fato das substâncias serem diferentes e apresentarem propriedades diferentes, exemplo disso, os compostos orgânicos, a pureza de uma substância também influi no valor de fusão podendo aumentá-lo ou reduzi-lo.
O ponto de ebulição designa a temperatura em que uma substância passa do estado liquido ao estado gasoso. Dessa forma, ao colocar um líquido em um recipiente fechado, parte dele evapora-se, até que se tenha um determinado valor de pressão de vapor chamado de tensão de vapor, logo, esta é uma propriedade dependente da temperatura. Assim, ela representa o limite para a evaporação daquele líquido na determinada temperatura, portanto o vapor é chamado de saturante. Cada líquido, tem sua própria pressão de vapor, que depende da natureza do líquido, mas não da quantidade. Por exemplo, quando a pressão de vapor iguala -se ao valor da pressão externa exercida sobre o líquido a agua ferve.
Esse experimento teve como finalidade determinar a densidade de sólidos assim como a de líquidos, utilizando de maneira correta o equipamento disponível no laboratório. Além disso estudou-se as propriedades físicas das substâncias determinando sua temperatura de fusão e ebulição. 
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS
VIDRARIAS: 
Tubo de ensaio, béquer, erlenmeyer, funil, bureta, balão volumétrico, picnômetro, proveta, bastão de vidro, termômetro, pipeta volumétrica e pipeta graduada. 
REAGENTES:
 Alumínio (Al), Água (H2O), Cetona (C3H6O), Cobre (Cu), Etanol (C2H5OH), Ferro (Fe), Giz (CaO), Naftaleno (C10H8), p-diclorobenzeno (C6H5Cl2).
EQUIPAMENTOS:
 Balança, chapa elétrica, pisseta, espátula, suporte e garra. 
MÉTODOS
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE SÓLIDOS (Método da medida de deslocamento na proveta)
Para determinar a densidade de um sólido, é necessário conhecer a sua massa e o seu volume. A massa é determinada pesando o objeto. Já o volume é determinado pelo deslocamento de água observado em um cilindro graduado. 
A densidade, por sua vez, é calculada pela relação entre a massa e o volume
DENSIDADE DO COBRE 
Inicialmente a massa do béquer foi zerada para fazer a medida da massa do cobre, obtendo-se 13,136 gramas. Usando uma proveta de 25mL, colocou-se 15mL água e inseriu-se o cobre na proveta. Foi observado uma variação de 1,31mL. Fazendo os cálculos obtém-se a densidade do cobre como 10,031g/mL.
DENSIDADE DO ALUMÍNIO
Idem ao item 2.2.1.1.
Massa do alumínio: 3,990g.
Volume deslocado pelo alumínio: 1,475mL.
Densidade do alumínio: 2,708g/mL.
DENSIDADE DO FERRO
Idem ao item 2.2.1.1.
Massa do ferro: 18,154g.
Volume deslocado pelo ferro: 2,375mL.
Densidade do ferro 7,669g/mL.
DENSIDADE DO GIZPara medir a massa do giz foi realizado a pesagem dele seco (1,522g). Após isso o mesmo pedaço de giz foi mergulhado em água destilada por cinco minutos, até que fosse possível perceber que ele teve seus poros preenchidos por água. O giz foi retirado da água e secado levemente para retirar o excesso do liquido, e então foi pesado novamente (2,621g). Para chegar na massa de água subtraímos a massa do giz molhado pela massa do giz seco. Utilizando a densidade da água calculada no item 2.2.2.1 calculou-se a qual o volume de água no giz. Subtraindo o volume de água do volume total deslocado pelo giz obtemos que o sólido deslocou 1,975mL.
Utilizando a fórmula encontramos a densidade do giz como 0,531g/mL.
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS (Método da medida de volume do picnômetro)
Para obter a densidade de um líquido, é necessário determinar sua massa e seu volume. A massa pode ser obtida através da pesagem na balança analítica e o volume obtido através da medida de uma vidraria precisa, no caso, o picnômetro. 
A densidade é calculada pela formula 
DENSIDADE DA ÁGUA
Em uma balança analítica foi pesado o picnômetro. Após isso, completa-se o volume do picnômetro com água e pesa-se novamente. Subtraindo a massa do picnômetro com água pela massa do picnômetro vazio obtemos 25,409g. Em seguida dividimos a massa da água pelo volume do picnômetro (25,12mL) e obtemos a densidade da água como 0,996g/mL. 
DENSIDADE DO ETANOL
Idem ao item 2.2.2.1.
Volume do picnômetro 25,12mL.
Massa de etanol 20,026g.
Densidade obtida do etanol 0,785g/mL.
DENSIDADE DA ACETONA
Idem ao item 2.2.2.1.
Volume do picnômetro 25,12mL.
Massa de acetona 21,381g.
Densidade obtida do etanol 0,784g/mL.
DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO (Método do sólido a ser fundida no tubo capilar)
Encha cerca de 25% de um tubo capilar, fechado em uma das suas extremidades, com a substância desejada e conecte-o ao bulbo de um termômetro. Mergulhe-os no banho maria e acompanhe a temperatura até que o sólido tenha se liquefeito. 
PONTO DE FUSÃO DO p-DICLOROBENZENO
Para determinar o ponto de fusão do p-diclorobenzeno, utilizamos um tubo capilar onde foi colocado a amostra e depois disso conectada ao bulbo de um termômetro. Esse esquema é submetido ao banho maria até que o p-dicloronaftaleno se liquefaça, onde foi encontrado a temperatura de 53,5°C.
PONTO DE FUSÃO DO NAFTALENO
Idem ao item 2.2.3.1 
Temperatura de fusão obtida 78,5°C
DETERMINAÇÃO DO PONTO DE EBULIÇÃO 
Num tubo de ensaio limpo adicione a substância a ser analisada. Insira um termômetro no tubo, adaptado a uma rolha com ranhuras (para que não ocorram explosões). Submeta-os ao banho maria até que o líquido ferva.
DETERMINAR O PONTO DE EBULIÇÃO DA ACETONA 
Em um tubo de ensaio, colocou-se 4mL de acetona e inseriu-se um termômetro adaptado a uma rolha com ranhuras. Aquecendo a amostra até a fervura obteve-se a temperatura de 57°C
DETERMINAR O PONTO DE EBULIÇÃO DO ETANOL
Idem ao item 2.2.4.1
Temperatura de ebulição obtida 75°C
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO
- Tabela 1: Dados das densidades dos sólidos encontrados, calculados, erro e desvio das medidas.
	Amostra
	Densidades encontradas (g/cm³)
	Densidades calculadas (g/cm³)
	Erro (%)
	Desvio (S)
	Densidade encontrada ±S
	Cu
	8,93
	10,031
	12,30
	1,101
	10,031 ou 7,829
	Al
	2,70
	 2,708
	 0,10
	0,008
	2,692 ou 2,708
	Fe
	7,80
	 7,669
	 1,68
	0,131
	7,669 ou 7,931
	CaO
	1,90
	 0,531
	72,05
	1,369
	3,269 ou 0,531
Na tabela 1 foi verificado experimentalmente os valores das densidades dos elementos Cu, Al, Fe, CaO. Com base nesses valores foi comparado esses resultados com os obtidos na literatura. Dessa forma verificamos que os dados são compatíveis com algumas margens maiores de erro quando analisado o Cu e o CaO. Essa maior diferença é resultado de alguma imprecisão ao utilizar algum instrumento no laboratório ou no manuseio do composto.
 
- Tabela 2: Dados de densidade dos líquidos encontrados, calculados, erro e desvio das medidas.
	Amostra
	Densidades encontradas (g/cm³)
	Densidades obtidas (g/cm³)
	Erro 
(%)
	Desvio (S)
	Densidade encontrada ±S
	Água (H2O)
	1,000
	0,996
	0,4
	0,004
	1,004 ou 0,996
	Etanol (C2H5OH)
	0,789
	0,785
	0,5
	0,004
	0,794 ou 0,784
	Acetona (C3H6O)
	0,791
	0,784
	0,8
	0,007
	0,799 ou 0,784
Na tabela 2 foi analisado as densidades dos líquidos: água, etanol e acetona. Comparando os dados com os da literatura podemos observar que os dados são bastante próximos, ou seja, o experimento obteve um maior grau de êxito em laboratório, assim, os erros cometidos durante a execução do trabalho foram menores.
- Tabela 3: Dados do ponto de fusão encontrados, calculados, erro e desvio das medidas.
- Tabela 4: Dados do ponto de ebulição encontrados, calculados, erro e desvio padrão das medidas.
	Amostra
	Ponto de fusão (P.F.) encontrado (°C) 
	Ponto de fusão (P.F) obtido (°C)
	Erro (%)
	Desvio (S)
	Ponto de fusão (P.F.) encontrado
	Naftaleno (C10H8)
	80,4
	78,5
	2,4
	1,9
	82,3 ou 78,5
	p-diclorobenzeno (C6H5Cl2)
	53,0
	53,5
	0,9
	0,5
	53,5 ou 52,5
	Amostra
	Ponto de ebulição (P.E.)
encontrado (°C)
	Ponto de ebulição (P.E.) obtido (°C)
	Erro (%)
	Desvio
(S)
	Ponto de ebulição (P.E.) encontrado
	Acetona (C3H6O)
	56,1
	57
	1,6
	0,9
	57,0 ou 55,2
	Etanol (C2H5OH)
	78,3
	75
	4,2
	3,3
	81,6 ou 75
Na tabela 3 e 4 os valores de temperatura de fusão e ebulição são precisos. Assim, os dados obtidos para o Naftaleno e p-diclorobenzeno são próximos aos números que pertencem a literatura. Contudo é importante ressaltar que existiram algumas variações e erros que foram calculados matematicamente. Esses erros são consequências do manuseio dos instrumentos e substâncias em laboratório. Sendo importante também lembrar que a temperatura ambiente e o espaço que foi realizado experimento pode interferir nos resultados finais obtidos.
CONCLUSÃO
De acordo com os dados obtidos em experimentos em laboratório e anotados nas tabelas 1 e 2, é possível analisar que os valores e os erros calculados para a densidade dos sólidos e líquidos utilizados como instrumento de estudos apresentam similaridade com os da literatura, sendo possível perceber apenas uma pequena margem de erro que é resultado de desvios numéricos e erros na utilização dos instrumentos laboratoriais e no manuseio das substâncias. Nas tabelas 3 e 4 em tese os pontos obtidos para a ebulição são ainda mais próximos com as da literatura. Isso ocorre na medida em que os erros cometidos são menores, embora, ainda ocorram e provoque certas variações com as da literatura. Dessa forma os dados das tabelas 3 e 4 são mais precisos.
 Concluímos algumas observações de extrema importância para a compreensão dos experimentos realizados em laboratório e de seus resultados. Para obtenção do êxito nos experimentos e nas análises toda atenção é necessária no manuseio dos instrumentos do laboratório e dos reagentes utilizados, pois qualquer erro pode interferir no andamento do processo e nos resultados finais.
Além disso, os dados obtidos nos permite realizar algumas constatações finais, como por exemplo que a densidade depende em primeiro lugar do material em questão e da temperatura desse material. Um aquecimento provoca agitação das moléculas ou átomos, assim, é necessário um espaço maior e, logo, um maior volume, interferindo na densidade da substância. No caso dos pontos de fusão/ebulição percebemos que alguns fatores são determinantes, como, as forças intermoleculares pois quanto mais forte essas forças maiores temperatura o composto terá que atingir para sofrer ebulição; segue a sequência de forças intermoleculares dipolo induzido < dipolo-dipolo < ligações de hidrogênio. Outro fator determinante é que substâncias apolares com maior peso molecular tem maior ponto de ebulição. Para compostos de massas próximas as ramificaçõesabaixam o ponto de ebulição.
BIBLIOGRAFIA
Apostila de estudo e experimentos, Professor Edésio F.C. Alcântara; Técnica: Danielle Mitze.
Literatura utilizadas: Tabela de densidade dos materiais e ponto de fusão e ebulição (Atkins e Jones, 3ª ed).