Relatório V Densidade relativa Método do Picnômetro

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – UNESA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
FÍSICO-QUÍMICA II
Heitor Soares Machado - 201307391079
Letícia Maiara Barros – 201202368921
Marianne Carvalho Pinheiro da Cruz - 201301138819
Maryanna Paradella Gonçalves de Oliveira – 201403160104
Saulo Paulino Salgado – 201403160741
Suelen Sâmila Pereira Ribeiro - 201307335209
Thayene Costa Becker Haas – 201307226001
RELATÓRIO V: DENSIDADE RELATIVA – MÉTODO DO PICNÔMETRO
MACAÉ
Abril/2016
INTRODUÇÃO
 A densidade absoluta de uma substância é uma propriedade intensiva (se apresenta de maneira uniforme e não depende do tamanho da amostra), obtida pela razão entre duas propriedades extensivas (grandeza que varia de acordo com o tamanho da amostra). A densidade absoluta é também uma propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma densidade própria, que a identifica e a diferencia das outras substâncias. Esta grandeza é definida como a razão entre a massa de uma determinada substância [...], e o seu volume [1]. Matematicamente:
Considerando como a densidade, m como a massa e v como o volume da amostra [1].
	A densidade relativa é definida como a razão absoluta entre as densidades de duas substâncias [2]:
Sendo a substância em que se quer comparar e a densidade escolhida como padrão [2].
 A densidade é uma propriedade que pode ser utilizada para distinguir os três estados físicos da matéria, pois, de maneira geral, a densidade de um gás é menor do que a de um líquido, que é menor que a de um sólido. A densidade é uma propriedade física importante e pode ser utilizada para distinguir um material puro de um impuro (ou de ligas desse metal), pois a densidade dos materiais que não são puros (misturas) é uma função da sua composição. Ela também pode ser utilizada na identificação e no controle de qualidade de um determinado produto industrial, bem como ser relacionada com a concentração de soluções [3].
 A densidade de um sólido pode ser determinada pesando-o cuidadosamente e em seguida determinando seu volume. Se o sólido apresentar uma forma irregular (o que torna impossível medir suas dimensões), o volume poderá ser determinado utilizando um método de deslocamento [4].
 A densidade dos líquidos pode ser determinada analogamente à densidade dos sólidos, medindo-se a sua massa e determinando-se o seu volume. Entretanto, no caso dos líquidos, uma alteração relativamente pequena na temperatura pode afetar consideravelmente o valor da densidade, enquanto que a alteração de pressão tem que ser relativamente alta para que o valor da densidade seja afetado [4]. 
 Um instrumento de laboratório que é comumente utilizado para medir a densidade relativa é o picnômetro, trata-se de um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma que o volume do fluido que contenha seja invariável. Ele possui uma abertura relativamente larga para facilitar a sua utilização, e tampa de vidro esmerilhada, com uma perfurada na forma de um fino tubo longitudinal. Neste experimento vamos utilizá-lo para medir a densidades relativas de líquidos; a mesma técnica também pode ser utilizada para a determinação da densidade relativa de sólidos [5].
 A Picnometria é uma técnica laboratorial utilizada para fazer a determinação da massa específica e da densidade de líquidos e também determinar massa especifica e densidade de sólidos, devendo estes antes ser dissolvido [5].
OBJETIVO
Abordar o conceito de densidade, efetuar a calibração do picnômetro, utilizá-lo para medir a densidade das amostras e comparar a densidade encontrada após cada experimento com a densidade absoluta. 
MATERIAIS UTILIZADOS
Pipetas;
Pêras de sucção; 
Vidro relógio;
Espátula.
Picnômetro;
Balança analítica;
Termômetro;
Béquer para banho maria à temperatura ambiente;
Cronômetro;
Papel toalha.
REAGENTES
Água destilada;
Etanol (C2H6O);
Butanol (C4H10O);
Estanho (Sn).
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Experimento 1 - Calibração do volume do picnômetro
Em uma balança analítica, foi determinada a massa do picnômetro vazio (m1). Em seguida, adicionou-se água suficiente para enchê-lo e depois, ele foi colocado em banho a 26 graus Celsius. Passados 10 minutos, o picnômetro cheio de água foi, cuidadosamente, retirado do banho, enxugado e pesado em balança analítica (m2).
Para fins de cálculo do volume do picnômetro, utilizou-se a densidade absoluta da água a 26 graus Celsius e a diferença entre as massas m2 e m1.
Experimento 2 - Determinação da densidade do etanol
Inicialmente, lavou-se três vezes o picnômetro com etanol. Em seguida, ele foi enchido com solvente termostatizado e mantido em banho a 26 graus Celsius. Após 10 minutos, foi adicionado etanol suficiente para completar o volume do frasco. Com um papel toalha, a parte externa do picnômetro foi enxugada e, em seguida, ele foi levado para pesagem em balança analítica (m3).
Para a determinação da densidade deste álcool, foi necessário descobrir a massa de etanol através da diferença entre as massas m3 e m1, onde m1 é a massa do picnômetro vazio e, além disso, o volume de etanol que é equivalente ao volume do picnômetro.
Experimento 3 - Determinação da densidade do butanol
Lavou-se o picnômetro três vezes com butanol. Após a inserção de solvente termostatizado, ele foi mantido em banho a 26 graus Celsius por 10 minutos. Passado o tempo, adicionou-se butanol até completar o seu volume. Com papel toalha, a parte externa do picnômetro foi enxugada e, após isto, ele foi submetido a pesagem (m4).
Para a determinação da densidade deste álcool, foi necessário descobrir a massa de butanol presente no picnômetro através da diferença entre as massas m4 e m1, onde m1 é a massa do picnômetro vazio e, além disso, o volume de butanol que é equivalente ao volume do picnômetro.
Experimento 4 - Determinação da densidade de sólidos 
Inicialmente, lavou-se o picnômetro com álcool. Em seguida, adicionou-se alguns cristais de estanho e água destilada até aproximadamente metade do seu volume e foi feita uma pesagem (m5). Depois disto, o picnômetro foi mergulhado em água destilada em ebulição para que fossem removidas as bolhas da superfície do sólido e, logo após, colocado em banho termostatizado. Passados 10 minutos, o recipiente foi preenchido com água destilada e sua superfície externa foi enxugada para a realização de uma nova pesagem (m6).
Para definição da densidade do estanho, foi determinada a massa desta amostra através da diferença entre as massas m5 e m1, onde m1 é a massa do picnômetro vazio, e, além disso, a massa de água no recipiente através da diferença entre as massas m6 e m5, o volume de água através da densidade absoluta da água e o volume da amostra através da diferença entre o volume do picnômetro e o volume da água. Finalmente, utilizou-se a massa da amostra e o volume da amostra para cálculo da densidade.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Experimento 1 - Calibração do volume do picnômetro
A massa do picnômetro vazio determinada em balança analítica foi de 31,60g e a massa do picnômetro cheio de água foi de 84,23g. A partir daí, por diferença, determinou-se a massa de água presente no recipiente que foi de 52,63g.
Em tabela, verificou-se que a densidade absoluta da água a 26ºC é de 0,996783g/cm³ e, conhecendo a massa de água presente no picnômetro, terminou-se o volume deste recipiente (52,80cm³). 
Experimento 2 - Determinação da densidade do etanol
A massa do picnômetro contendo etanol foi definida em balança analítica como sendo 72,92g. Conhecida a massa do picnômetro vazio (31,60g), foi determinada a massa de etanol: 41,32g. Já que o volume da amostra era exatamente igual ao volume do picnômetro (52,80cm³), verificou-se que a densidade deste álcool foi de 0,7826g/cm³. Este resultado é favorável, visto que, em tabela, a densidade do etanol é de 0,789g/cm³. 
Experimento 3 – Determinação da densidade do butanol
De acordo coma pesagem do picnômetro contendo o butanol, foi obtida a massa total da substancia (73,89g). Efetuando a subtração da massa do picnômetro vazio (31,60g) foi determinada apenas a massa do butanol (42,29g). Já que o volume do butanol é o volume do picnômetro (52,80cm³), efetuo os cálculos e determinou o valor de 0,8009g/cm³ para densidade do bunatol encontrada no experimento, vendo que o valor tabelado é de 0,811g/cm³, o resultado é bem favorável.
Experimento 4 - Determinação da densidade de sólidos 
A massa total foi adquirida após a pesagem do picnômetro com a substância sólida (32,17g). Para obter a massa apenas do estanho (0,57g), foi efetuada uma subtração do picnômetro vazio (31,60g) da massa total. 
 Após a pesagem foi efetuada a dissolução completa do estanho com um volume de água aproximadamente até a metade do picnômetro. Após a dissolução, preencheu-se o picnômetro por completo com água, aguardou-se até a estabilização da temperatura e efetuou-se uma nova pesagem (84,31g).
Com os valores obtidos em laboratório realizou-se cálculos e concluiu-se que a densidade obtida experimentalmente foi de 7,125 g/cm³, que é um valor bem próximo do valor tabelado de 7,29g/cm³.
CÁLCULOS
Experimento 1 - Calibração do volume do picnômetro
mH2O = m2 - m1 
mH2O = 84,23 g - 31,60 g = 52,63g
Para determinar a densidade da solução a 26 °C (segundo a tabela acima):
VH2O = 52,63 g = 52,80 cm3 (padrão)
 0,996783 g/cm³
Experimento 2 - Determinação da densidade do etanolmC2H6O = m3 - m1 
mC2H6O = 72,92 g - 31,60 g = 41,32 g
C2H6O = 41,32 g = 0,7826 g/cm³
 52,80 cm3 
Experimento 3 - Determinação da densidade do butanolmC4H10O = m4 - m1 
mC4H10O = 73,89 g - 31,60 g = 42,29 g
C4H10O = 42,29 g = 0,8009 g/cm³
 52,80 cm3 
Experimento 4 - Determinação da densidade de sólidos
mSn = m5 - m1 
m
mSn = 32,17g – 31,60g = 0,57g
	
ρ Sn relativa = 
Onde:
m = massa do estanho
M = massa do picnômetro + água + estanho dissolvido
M´ = massa do picnômetro + água
ρ Sn relativa = = 7,125 g/cm³
TABELAS
Tabela 01 - Densidade absoluta da água
	Temperatura (ºC)
	Densidade (g/cm³)
	Temperatura (ºC)
	Densidade (g/cm³)
	10
	0,999700
	20
	0,998203
	11
	0,999605
	21
	0,997992
	12
	0,999498
	22
	0,997770
	13
	0,999377
	23
	0,997538
	14
	0,999244
	24
	0,997296
	15
	0,999099
	25
	0,997044
	16
	0,998943
	26
	0,996783
	17
	0,998774
	27
	0,996512
	18
	0,998595
	28
	0,996232
	19
	0,998405
	29
	0,995944
Tabela 02 – Resultados referentes aos álcoois
	Grandeza
	Resultado do Etanol
	Resultado do Butanol
	Massa picnômetro vazio
	31,60 g
	31,60 g
	Massa (picnômetro + álcool)
	72,92 g
	73,89 g
	Massa do álcool
	41,32 g
	42,29 g
	Volume do álcool
	52,80 cm³
	52,80 cm³
	Densidade do álcool
	0,7826 g/cm³
	0,8009 g/cm³
Tabela 03 – Resultados referentes à determinação da densidade do estanho
	Grandeza
	Resultado do Estanho
	Massa picnômetro vazio
	31,60 g
	Massa (picnômetro + amostra)
	32,17 g
	Massa da amostra
	0,57 g 
	Massa (picnômetro + amostra + água)
	84,31 g
	Massa (picnômetro + água)
	84,23 g
	Densidade da amostra
	 7,125 g/cm³
CONCLUSÃO
Analisando os resultados obtidos experimentalmente e comparando-os com os respectivos valores tabelados, conclui-se que os resultados experimentais foram satisfatórios e que os desvios obtidos foram pequenos.
Os pequenos desvios podem ser associados a erros de pesagem, pequenas diferenças de temperatura e correntes de ar que podem ter causado variações na pesagem.
Os objetivos da prática foram alcançados com sucesso.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Cesár, Janaína. Chemkeys. "A determinação da densidade de Sólidos e Líquidos". Disponível em: <http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/11544/articleI.pdf?sequence=3>. Acesso em 10 de abril de 2016.
[2] Autor Desconhecido 1. MacBeth. "Densidade relativa de Líquidos". Disponível em: <http://macbeth.if.usp.br/~gusev/DensidadeLiquidos.pdf>. Acesso em 10 de abril de 2016.
[3] Alves, Liría. Mundo Educação. "Densidade". Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/densidade.htm>. Acesso em 10 de abril de 2016.
[4] Autor Desconhecido 2. Nota Positiva. "Densidade de sólido e Liquido". Disponível em: <http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/determinacao_densidade_solido_d.htm>. Acesso em 10 de abril de 2016.
[5] Autor Desconhecido3. Ceunes. "Densidade Relativa". Disponível em: <http://www3.ceunes.ufes.br/downloads/2/gilmenebianco-Exp1_Densidade.pdf>. Acesso em 10 de abril de 2016.