Determinação da massa molar do magnésio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
JOÃO PAULO DE SALES PIMENTA
EXPERIÊNCIA 4: DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DO MAGNÉSIO
BELO HORIZONTE
2017
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 3
2 OBJETIVOS ............................................................................................................. 4
3 MATERIAIS E REAGENTES ................................................................................... 4
4 PROCEDIMENTO .................................................................................................... 5
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................... 5
6 CONCLUSÃO .......................................................................................................... 7
7 REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 8
8 QUESTIONÁRIO ..................................................................................................... 8
	
1 INTRODUÇÃO
Atualmente, determinar as massas dos átomos com precisão não é impossível, pois há técnicas sofisticadas para tal tarefa, entretanto, os químicos do passado não dispunham de tais técnicas, transformando-se numa tarefa difícil, para resolver tal problema, os químicos estabeleceram uma escala das massas atômicas relativas, isso ajudava a determinar a massa dos átomos.
	Hoje em dia ainda se utiliza a escala de massa relativa, em vez da convencional para unidade de massa (grama), isto se deve ao fato de que as massas dos átomos são muito pequenas. Para solucionar esse problema, foi criada uma referência para se comparar a massa relativa, e a referência escolhida foi o isótopo mais estável do átimo de carbono, que possui massa igual a 12, 12C, ao qual é atribuído 12 unidades de massa atômica, portanto, uma unidade de massa atômica, uma, é definida como sendo da massa de um átomo de 12C, igual a 1,6606×10−24g/uma. Por exemplo, o átomo de hidrogênio, que é 11,907 vezes mais leve que o carbono, tem sua massa atômica atribuída como 1,0078 uma. Nesta escala relativa de massas atômicas, as massas dos átomos são próximas do número de massa dos mesmos. Isso se deve ao fato de que, na escala da massa atômica, a massa de prótons e nêutrons é próxima de 1, e, geralmente, os átomos de um elemento ocorrem na natureza como isótopos, a massa atômica do elemento será a média ponderada das massas atômicas dos isótopos.
	Uma relação importante que é a relação entre massas atômicas e mol. O tamanho do mol foi determinado para que um mol de átomos de um determinado elemento tenha uma massa, em gramas, igual a massa atômica do elemento escolhido. O valor do mol foi determinado com valor: 6,022x1023, que também é chamado de número de Avogadro. Por exemplo, o hidrogênio tem massa atômica igual a 1,0078 uma e um mol de átomo de hidrogênio tem massa igual a 1,0078 g.
2 OBJETIVOS
	Determinar a massa molar do magnésio a partir de sua reação com o ácido clorídrico concentrado e comparar com o valor da tabela periódica.
3 MATERIAIS E REAGENTES
Tubo graduado de 50 mL;
Proveta de 1000 mL;
Béquer de 1000 mL;
Termômetro (0 – 100ºC);
Frasco para resíduo.
Proveta de 10 ± 0,05 mL;
Ácido clorídrico concentrado;
Fio de Cobre (Cu);
Magnésio em fita (Mg).
4 PROCEDIMENTOS
	
Separou-se a fita de magnésio com um valor de massa, previamente, pesado.
Prendeu-se em um fio de cobre, a fita de magnésio, de modo com que tomasse a forma de um gancho.
Em um tubo graduado de 50ml, colocou-se 10ml de HCL concentrado e o resto do tubo foi completado de água até a borda. Evitou-se mexer para que a água não se misturasse com o ácido.
Colocou-se água de torneira em um béquer de 1000 ml e tampando a extremidade do tubo com o polegar, o emergiu de cabeça para baixo no béquer retirando o polegar da extremidade logo em seguida.
Imediatamente, colocou-se a fita de magnésio, presa a um fio de cobre, na extremidade emergida do tubo, aproximando a extremidade do tubo próxima ao fundo do béquer.
Observou-se a reação acontecer e depois de cessada, aguardou-se 5 minutos para que o sistema atingisse a temperatura ambiente, em seguida, anotamos os resultados, tais como, a medida de gás hidrogênio formado.
Dessa vez, colocou-se água de torneira em uma proveta graduada de 1000ml, fechou-se a extremidade do tubo novamente e o transferiu para a proveta.
Alinhou-se o conteúdo dentro do tubo junto a linha da água da torneira dentro da proveta, para igualar a pressão interna do gás com a pressão atmosférica e anotar o volume de gás formado.
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Valores das condições do ambiente:
Pressão ambiente = 686 mmHg.
Temperatura = 21 ºC = 294,15 K.
Fazendo as medições necessárias encontrou-se:
Massa fita Mg = 0,0322 g.
Volume de gás produzido [H2(g)] =
50 ± 0,05 mL – 19,62 ± 0,05 mL = 30,38 ± 0,10 mL ou 0,03038 ± 1e-4 L.
Graças a tabela a seguir, subtraiu-se da pressão total, a pressão ambiente e a pressão exercida pelo vapor d’água.
Pressão do vapor da água = P1 = 21 º C → 18,6 mmHg.
Pressão H2 = Pressão ambiente – P1 = 686 – 18,6 = 667,4 mmHg.
Tabela 1: Variação da pressão de vapor de água em relação à temperatura.
	Temperatura / ºC
	Pressão / mmHg
	Temperatura / ºC
	Pressão / mmHg
	15
	12,8
	23
	21,0
	16
	13,6
	24
	22,4
	17
	14,5
	25
	23,8
	18
	15,5
	26
	25,2
	19
	16,5
	27
	26,7
	20
	17,5
	28
	28,3
	21
	18,6
	29
	30,0
	22
	19,8
	30
	31,8
Para calcular o valor da massa molar de magnésio, utilizou-se a equação de Claussius-Clapeyron:
		 
	
 PV = nRT n = 
	Onde, P ≡ pressão.
	V ≡ volume.
	n = número de mols do gás (massa real/massa molar).	.
	R ≡ constante dos gases perfeitos. Pode tomar tais valores:
R = 62,3 [] ou 0,082 []
T ≡ temperatura em Kelvin.
A reação ocorrida na experiência foi:
 Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g)
	De acordo com a equação de Classius-Clapeyron teremos:
Sendo assim, como o número de mols do magnésio na reação é a mesma do
gás hidrogênio. O n encontrado na reação para achar o número de mols do gás hidrogênio será o mesmo para o magnésio:
	A diferença desse valor com a massa molar tabelada deve-se, principalmente, por erros humanos como a medição volumétrica, por exemplo. Além disso, durante o experimento, houve a queda da fita de magnésio para fora do tubo, fazendo que parte do gás hidrogênio liberado não fosse adicionado ao volume do tubo.
6 CONCLUSÃO
A experiência para determinar a massa molar do magnésio foi muito importante, pois pudemos observar uma forma de calcular a massa molar de um elemento com a ajuda de outros objetos e reagentes. Foi possível notar que o erro foi um pouco elevado, entretanto, diversos fatores podem ter alterado o resultado da experiência, além disso, há técnicas e recursos melhores para determinar a massa molar de um elemento, por isso é importante ressaltar o conhecimento obtido com essa prática, na qual foi obtida a massa molar do Mg através do volume de gás produzido, da temperatura e pressão envolvidas nos processos.
Na tabela periódica, o magnésio se encontra com o valor de 24,3050, fazendo com que o erro experimental seja igual á:
7 REFERÊNCIAS
CHANG, Raymond. Química Geral - Conceitos Essenciais. 4ª edição:
Editora McGraw-Hill, 2007.
TRINDADE, D.F.; ... “Química Básica Experimental”;
Editora Parma Ltda., 1981.
GIESBRECHT, E.; “Experiências de Química Técnicas e Conceitos Básicos – PEQ – Projetos de Ensino de Química”;
Editora Moderna, 1979.
8 QUESTIONÁRIO
a) Considerando a equação dos gases perfeitos utilizada para obter o resultado, se a pressão não fosse descontada, a pressão de H2 seria maior e, consequentemente, a Massa Molar do Magnésio seria menor. 
b) A medição do volume de H2 seria menor, pois a fitade Mg havia entrado em reação, logo, o resultado apontaria uma massa molar maior que o esperado. Além disso, teríamos perda de algumas frações do experimento. 
c) Considerando que as duas fitas de Mg, uma pura e outra com impurezas, tenham a mesma massa, o Mg impuro teria uma massa de reação menor e, consequentemente, uma massa molar menor.
d) A massa molecular não iria se alterar, exceto se houvesse uma perda de uma fração da amostra. 
e) O Mg na reação teria uma massa menor por causa do O2, logo, a massa molar seria menor. 
Os metais nobres, situados à direita do hidrogênio na fila de reatividade não reagem espontaneamente ao serem colocados em soluções ácidas. Logo, o Cu não sofre reação do HCl.
 Para remover os possíveis poluentes que estão no tubo.
Cobre e prata.
Na tabela periódica, o magnésio se encontra com o valor de 24,3050, fazendo com que o erro experimental seja igual á:
2Mg(s) + O2(g) →2MgO(s)
2 mol ______ 48 g			
 x mol ______ 0,3648 g
x = 15,2x10-3 mol 
M = m / n = 0,3648 / 15,2x10-3 = 24 g/mol