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Mikaele da Silva Souza
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO 02
PROPRIEDADES DOS GASES
SALVADOR, BAHIA
2017
Mikaele da Silva Souza
Departamento de Química - DeQ
Docente: Edeilza dos Santos Lopes
Equipe Técnica:
Marlon Gabriel Moreira Gomes da Silva
Josué Tito dos Santos
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO 02
PROPRIEDADES DOS GASES
SALVADOR, BAHIA
2017
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO4
OBJETIVOS5
INTRODUÇÃO6
PARTE EXPERIMENTAL
I. MATERIAIS E REAGENTES
II. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
PARTE I – EXTINTOR DE GÁS CARBÔNICO
PARTE II – DENSIDADE DE UM GÁS
PARTE III – MEDIDA DE VOLUME E PRESSÃO DE UM GÁS
PARTE IV – DIFUSÃO GASOSA
RESULTADOS E DISCUSSÃO
PARTE I – EXTINTOR DE GÁS CARBÔNICO
PARTE II – DENSIDADE DE UM GÁS
PARTE III – MEDIDA DE VOLUME E PRESSÃO DE UM GÁS
PARTE IV – DIFUSÃO GASOSA
CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS
APRESENTAÇÃO
Este relatório descreve as atividades desenvolvidas por Mikaele da Silva Souza, discente do curso Técnico em Química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, no âmbito da parte experimental da disciplina Química II prática, durante o 1º semestre de 2017.
Serão descritos os objetivos, a introdução, a parte experimental, os resultados e discussão e as conclusões referentes ao experimento intitulado “Propriedades dos gases”.
______________________________________
Salvador, 10 de outubro de 2017.
OBJETIVOS 
Através desta experiência, deseja-se que o aluno se torne capaz de descrever operacionalmente o funcionamento de um extintor de gás carbônico; escrever e descrever a reação química que ocorre num extintor deste tipo; fazer medida indireta de temperatura; determinar o volume ocupado e a pressão exercida por gases obtidos a partir de reações químicas; determinar a densidade de gases.
INTRODUÇÃO
Um gás pode ser descrito como um fluido que apresenta baixa interação entre suas moléculas. Possui como característica grande capacidade de compressibilidade e expansibilidade, podendo assim difundir rapidamente e ocupar o espaço disponível em todas as proporções, além de não ter um volume próprio ou forma definida.
É pertinente salientar que existe uma diferença quando se fala em gás e vapor. Por definição, entende-se vapor como uma substância que se encontra no estado gasoso, mas que, em condições ambientes de temperatura e pressão, está na fase sólida ou líquida, enquanto que um gás se encontra em estado gasoso quando a uma temperatura ambiente e pressão atmosférica.
Para estudo dos gases através da teoria cinética, atribui-se este no conceito de gás ideal ou perfeito. 
PARTE EXPERIMENTAL
III.I MATERIAIS E REAGENTES:
Tabela 1. Vidrarias e acessórios – Propriedades dos gases
	MATERIAIS
	CAPACIDADE
	Elernmeyer
	150mL
	Rolhas
	
	Suporte universal
	
	Garra com mufa
	
	Termômetro
	
	Proveta
	
	Béquer
	
	Tubo de ensaio
	
	Cronômetro
	
	Papel
	
Tabela 2. Reagentes – Propriedades dos gases
	REAGENTES
	CONCENTRAÇÃO
	Bicarbonato de sódio
	-
	Comprimido de sonrisal
	-
	Ácido clorídrico
	P.A.
	Hidróxido de amônio
	P.A.
	Fita de magnésio
	-
	Ácido sulfúrico
	10% em volume
III.II. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
PARTE I – EXTINTOR DE GÁS CARBÔNICO 
OBSERVAÇÃO: Não aproxime o rosto das chamas. 
Monte o material como mostra a figura 1. Tenha cuidado para que as soluções não entrem em contato antes que a montagem seja completada. Aperte bem a rolha. Verifique também se o tubo de vidro não está obstruído.
Figura X. Montagem do sistema utilizado na parte I
Em uma cápsula de porcelana, ou tampa de lata, ateie fogo a um pedaço de papel amassado. 
Vire com cuidado o erlenmeyer, dirigindo a ponta do tubo de vidro para o fogo. 
Observe cuidadosamente o que ocorre e anote o maior número possível de informações a respeito do que se observa.
PARTE II – DENSIDADE DE UM GÁS 
1) Pese um tubo de ensaio contendo 10mL de água; Pese em torno de um terço de um comprimido do anti ácido. Anote na tabela II.
2) Prepare a montagem do aparelho conforme instruções. Encha a proveta graduada de 100mL com água destilada até a borda. Emborque-o colocando um pedaço de papel na borda. Coloque água da torneira no béquer de 2000mL até 2/3 do mesmo. Introduza no béquer o sifão com a saída dentro da proveta e a outra extremidade fora do béquer.
3) Deixe o aparelho montado e na hora de tampar o tubo de ensaio deixe o comprimido previamente pesado cair dentro dos 10mL de água.
4) Deixe acabar de desprender gás e meça o volume do gás recolhido na proveta. Anote. Meça a temperatura da água (Que será a temperatura do gás, Tgás). 
5) Pese o tubo de ensaio com o líquido após a reação. Anote. Meça a temperatura da água (Tágua).
PARTE III – MEDIDA DE VOLUME E PRESSÃO DE UM GÁS 
1) Corte 3 cm da fita de magnésio e remova a camada de óxido com auxilio de uma palhinha de aço ou lixa. 
2) Pese a fita (anote) e prenda-a com fio de cobre numa rolha perfurada. Introduza no béquer com água. 
3) Adicione água no béquer até 2/3 do seu volume. 
4) Meça na proveta (de 50mL) 15mL de HCl 20% em volume (%v/v) e complete até a borda com água destilada. (Caso utilize a proveta de 100mL, pegue 30mL de HCl) 
5) Tampe com um pedaço de papel e imediatamente emborque-a no béquer e introduza rapidamente a rolha com o magnésio na boca da proveta 
6) Ao terminar a reação, desloque a proveta até que o nível do seu interior coincida com o do béquer. 
7) Anote o volume de gás recolhido 
8) Determine a temperatura da água no béquer
9) A pressão do gás será calculada por: Pgás = Patmosfera – Pvapor da água (à temperatura da experiência (Tamb) obtida em tabelas dos livros de propriedades físicas).
Utilize um dos dois primeiros livros citados abaixo para pesquisar: 
- A pressão de vapor da água na temperatura ambiente. 
- As densidades dos gases recolhidos nas partes I e II e a partir daí determinar o % de erro experimental onde: 
PARTE IV – Difusão gasosa. ESTE EXPERIMENTO SERÁ DEMONSTRADO PELO PROFESSOR 
1) Providencie um tubo de vidro longo, de diâmetro não muito grande. Prendê-lo num suporte universal na posição horizontal. 
2) Numa das extremidades, coloque um chumaço de algodão embebido em ácido clorídrico concentrado e na outra extremidade, simultaneamente, coloque outro chumaço de algodão embebido em hidróxido de amônio concentrado. Faça essa manipulação com pinças. Se quiser, feche o tubo com rolhas. Acionar rapidamente o cronômetro. 
3) Os fumos das substâncias usadas se encontrarão formando um anel esbranquiçado. Quando isso ocorrer, marque o tempo e meça rapidamente, com uma régua ou fita métrica, a distância de cada extremidade para o ponto onde se formou o anel. Anote.
PARTE V – EXPERIMENTO PARA FAZER EM CASA 
1) Prender numa garrafa plástica (tipo PET) uma bola de soprar. Introduzir a garrafa em água quente e observar.
2) Introduzir agora a garrafa em água contendo gelo. Observar.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
PARTE I – EXTINTOR DE GÁS CARBÔNICO
Figura X. sistema alternativo montado para realização da parte I
Ao adicionar bicarbonato de sódio em um balão de três vias contendo ácido sulfúrico, foi possível observar a efervescência do sistema, relacionada a liberação do gás carbônico resultante da reação ácido-base entre o sal de caráter básico NaHCO3 e o H2SO4 (equação X). O gás formado é o responsável por apagar a chama do pedaço de madeira.
2 NaHCO3 (s) + H2SO4 (l) → Na2SO4 (aq) + 2 H2O (l) + 2 CO2 (g) (equação X)
O gás carbônico, também conhecido como dióxido de carbono, não é um combustível ou comburente. Por ser mais denso que o ar, este empurra as moléculas de oxigênio responsáveis pela combustão, diminuindo a concentração deste no local e evitando o contato com o material que está queimando. Por não ser capaz de reagir com o oxigênio do ar, sofrendo combustão e liberando energia na forma de calor; nem ser capaz de reagir com o combustível provocando a oxidação ou combustão de outros reagentes, o CO2 então tem capacidadede apagar a chama contida no pedaço de madeira.
PARTE II – DENSIDADE DE UM GÁS 
Após a adição do comprimido de sonrisal em um tubo de ensaio contendo água, observou-se a efervescência do sistema no tudo de ensaio e, simultaneamente, a redução do volume de H2O contido na proveta, o que pode ser atribuído ao recolhimento do gás carbônico proveniente da reação entre os antiácidos - que são substâncias capazes de aumentar o pH do meio reduzindo a acidez - contidos no comprimido, sendo o majoritário o bicarbonato de sódio, e a própria água (equação X). 
NaHCO3 (s) + H2O (l) → NaOH (aq) + CO2 (g) + H2O (l) (equação X)
Para comprovar que o gás obtido foi realmente o dióxido de carbono, seria possível realizar o borbulhamento do mesmo em uma solução de óxido de cálcio (CaO). Essa reação teria como produto o sal insolúvel carbonato de cálcio (CaCO3), que precipitaria. Ainda, como opção alternativa, seria possível o uso de um indicador ácido-base, como o azul de bromotimol, em um experimento de borbulhamento desse gás em água. Este último, por tornar o meio ácido devido a formação do ácido carbônico, faria com que o indicador assumisse a coloração amarela, comprovando a sua presença na reação. 
Tabela X. Resultados da parte II
	REAGENTE: NaHCO3 GÁS DESPRENDIDO: CO2
	Tamb: 20 °C / Tgás: 22 °C = Tágua: 22 °C / Pamb: 756 mmHg
	1
	Massa do tubo c/ água (g)
	37,826 g
	2
	Massa do comprimido (g)
	0,920 g
	3
	Massa do tubo com o líquido após a reação (g)
	35,540 g
	4
	Massa de gás desprendido na reação (g)
	0,158 g
	5
	Volume do gás recolhido após a reação (mL)
	90 mL
	6
	Densidade do gás (g/L)
	1,76 g
	
Utilizando os dados experimentais descritos na tabela X, foi possível calcular a densidade desse gás. Para isso, foi necessário considerá-lo como um gás ideal e então utilizar a lei dos gases ideias, onde o produto da pressão e volume é diretamente proporcional ao produto do número de mols, a constante dos gases ideais e a temperatura absoluta (equação X).
, sendo (equação X)
 (equação Y)
Para a obtenção da pressão do gás, foi realizada a subtração da pressão atmosférica, que é de 756 mmHg no IFBA - Barbalho, pela pressão de vapor da água à 22°C, 19,827 mmHg. Essa operação é feita, pois, por possuir uma pressão de vapor elevada (relacionada à facilidade das suas moléculas adquirirem energia cinética e passarem para a fase de vapor), é conveniente que existam uma quantidade considerável de moléculas de água gasosa formando uma mistura homogênea com o gás resultante na equação X e, portanto, é pertinente que essas moléculas de H2O também exerçam determinada pressão sobre a coluna de água. Logo, tendo interesse apenas na pressão exercida pelo CO2, torna-se necessário que a outra seja desconsiderada.
Pgás = Patmosfera – Pvapor da água
Pgás = 756 – 19,827
Pgás = 736,173 mmHg
Substituindo os valores na equação Y, tendo em vista a massa molar do gás carbônico (44 g/mol) e a constante como 62,3, já que a pressão está expressa em milímetros de mercúrio (mmHg), obtêm-se que:
 g/L
PARTE III – MEDIDA DE VOLUME E PRESSÃO DE UM GÁS 
	Gás desprendido: H2 Massa Mg: 4,7 x 10-3 g
	Volume do gás (mL)
	15 mL
	Temperatura do gás (°C)
	22 °C
	Pressão atmosférica (mmHg)
	756 mmHg
	Pressão de vapor da água (mmHg)
	19,827 mmHg
	Pressão do gás (mmHg)
	736,173 mmHg
	Densidade do gás (g/L)
	0,080 g/L
	Massa do gás (g)
	0,0012 g
PARTE IV – DIFUSÃO GASOSA
Ao posicionar em uma das extremidades do tubo de vidro um chumaço de algodão embebido em hidróxido de amônio e, simultaneamente, em outra extremidade, ácido clorídrico, foi possível perceber, após 4 minutos e 5 segundos, a formação de um anel branco. Esse anel é associado ao cloreto de amônio, produto este gerado pela reação entre o gás amônia, Nh3, e o vapor de ácido clorídrico, HCl, desprendido das soluções voláteis contidas em ambos os chumaços de algodão. A equação que representa essa reação é:
HCl (g) + NH3 (g) NH4Cl (s) (equação X)
A partir distâncias obtidas entre os chumaços de algodão e o anel formado demonstradas na tabela X pode-se concluir que as moléculas gasosas de NH3 movem-se mais rapidamente que as de HCl, o que significa dizer que o gás amônia possui uma velocidade de difusão maior que o vapor de ácido clorídrico. Tal se relaciona, principalmente, às suas massas molares, já que, segundo a lei de Graham, a razão entre as velocidades de efusão e difusão dos gases é diretamente proporcional ao inverso das raízes quadradas de suas massas molares, logo quanto maior for a sua massa molar, menor será sua velocidade de difusão. Quando se relaciona os valores teóricos de massa molar das espécies é possível confirmar tal dado, visto que MMNH4 = 17,031 g/mol e MMHCl = 36,461 g/mol.
Tabela X. Resultados da PARTE IV
	Gás
	HCl
	NH3
	Distância da extremidade ao anel formado
	16 cm
	25 cm
Com os valores obtidos experimentalmente, é possível comprovar quantitativamente os valores de velocidade de difusão das espécies através da razão entre a distância extremidade-anel pelo tempo de formação do anel, tendo como resultado 1,02 x 10-3 m/s para a amônia e 6,5 x 10-4 m/s para o ácido clorídrico.
 
Ainda, realizando a razão entre as velocidades, encontra-se que a velocidade de efusão do gás amônia é aproximadamente 1,6 vezes maior que a do vapor do ácido clorídrico.
PARTE V – EXPERIMENTO PARA FAZER EM CASA
Após introduzir o sistema em água quente, observou-se que a bola de soprar que se encontrava na boca da garrafa teve seu tamanho expandido, entretanto quando colocado em água gelada, esta se reduziu, como mostra a figura X.
Figura X. (D) sistema quando em água gelada; (E) sistema em água quente.
O aumento da temperatura provoca ao gás o aumento da energia cinética das suas moléculas, isto é, suas partículas são afastadas e adquirem maior velocidade e mobilidade quando sofrem essa variação na temperatura. Como consequência, sendo a temperatura diretamente proporcional ao produto do volume pela pressão do gás, ao ter o primeiro aumentado, a pressão interna do sistema é aumentada também - já que o número de choques entre as moléculas é maior -, entretanto, esta é compensada com o aumento do volume. Logo, é correto dizer que esta transformação em sistema fechado segue a lei de Charles, que afirma que a uma dada pressão, sendo a massa constante, a temperatura é diretamente proporcional ao volume do gás.
Paralelamente, a diminuição da temperatura influi na redução da energia cinética das moléculas do gás, logo, na aproximação de suas partículas e redução do volume ocupado. A pressão, ou a quantidade de choques entre as partículas e o recipiente, também é reduzida, entretanto por possuir a capacidade de redução do seu volume, essa relação simultânea, assim como na situação de aumento da temperatura, faz com que a pressão seja mantida constante.
CONCLUSÃO
Através desta experiência, foi possível descrever operacionalmente o funcionamento de um extintor de gás carbônico; escrever e descrever a reação química que ocorre num extintor deste tipo; fazer medida indireta de temperatura do gás; determinar o volume ocupado e a pressão exercida por gases obtidos a partir de reações químicas e determinar a densidade de gases.
REFERÊNCIAS
AS, D.; LOPES, E.; NEWTON, R.; GOMES, W.; Manual de Laboratório – Química II, Instituto Federal da Bahia. Salvador, Bahia, 2017