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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas P01 Bárbara Gontijo da Silva Bianca Leonel Caparelli Camila de Rezende Melo Ficher Renata Ribeiro Ferreira Thauane Brendha Silva Theodora Rangel Carvalho Experimento nº: 01 Densidade de Sólidos e Líquidos Relatório apresentado para a disciplina de Laboratório de Química, como requisito parcial de avaliação. Prof. Dr. Benecildo Amauri Riguetto Uberaba - MG 11/09/2017 1. INTRODUÇÃO O presente relatório apresenta os experimentos sobre densidade de sólidos e líquidos, desenvolvidos durante a aula de laboratório de química. Medidas de temperatura, densidade de amostras solidas e liquidas foram os testes realizados no processo de aprendizado. Estas práticas estão diretamente relacionadas com tópicos de extrema importância, como medidas de volume, cuidados que devem ser tomados com a balança e também, com o conhecimento sobre nome e utilização das vidrarias. As atividades foram realizadas com base em um roteiro pré-definido. 1.1 Medidas A realização de medidas sempre deve levar em consideração a ocorrência de possíveis erros. O mesmo pode acontecer por limitação do equipamento ou falta de calibração ou então pelo manuseio ou observação errôneas do usuário. Valores próximos aos reais ou verdadeiros são considerados valores exatos. Já valores próximos uns aos outros em uma coleta são valores precisos. Medidas encontradas podem ser precisas sem serem exatas devido aos erros. O ideal a ser encontrado são medidas precisas e exatas ao mesmo tempo. 1.2 Medidas de Volume Para a realização de medidas de volume, podem-se usar pipetas, buretas ou provetas. Cada equipamento possui um nível de precisão e indicação correta dependendo do experimento realizado. As medidas são analisadas pela graduação em cada equipamento e o usuário deve atentar-se a forma correta de realização de leitura de volume quando há formação de menisco. 1.3 Medidas de Massa Massa é a medida da quantidade de material em um objeto. Assim a medida, em laboratórios, normalmente é feita por balanças eletrônicas analíticas ou de precisão. Cada tipo de balança possui uma precisão na leitura de escala, assim o usuário deve atentar-se as informações da balança e na precisão requerida pelo experimento ou caso. 1.4 Cuidados com a Balança A balança é utilizada para medição de massa de corpos, sólidos ou líquidos. Esse equipamento necessita de atenção e cuidado durante o manuseio, pois a má utilização pode afetar a calibração do mesmo. 1.5 Densidade A densidade é definida como a quantidade de massa em uma unidade de volume de substância e é utilizada para caracterizar tais substâncias. Ela é dependente da temperatura, uma vez que a variação de temperatura leva a uma variação de volume, assim quando a densidade de uma substância é relatada ela sempre deve vir acompanhada da temperatura. Quando a mesma não é fornecida deve-se supor a temperatura ambiente (aproximadamente 25ºC). 2. OBJETIVOS A partir dos experimentos, foi possível aprender a manipular e diferenciar alguns equipamentos básicos, presentes no laboratório de química, além de ampliar o conhecimento sobre as técnicas de medidas de temperatura, massa e volume. Objetivos específicos: - Aprender a manusear alguns equipamentos básicos; - Diferenciar as vidrarias volumétricas das graduadas; - Aprender as técnicas de medidas de temperatura, massa e volume; 3. PARTE EXPERIMENTAL A parte experimental contém os materiais utilizados e a metodologia do experimento. 3.1 MATERIAIS Os materiais utilizados foram: - Béqueres de 100 e 600 ml; - Termômetro; - Bastão de vidro; - Proveta de polipropileno de 10 ml; - Pipeta volumétrica de 10 ml; - Pisseta; - Balança analítica - edutec; Figura 1 – Balança analítica Fonte: Autores, 2017. - Conta-gotas; - Gelo; - Água; - Cronômetro. 3.2. MÉTODOS Os métodos estão divididos em três etapas. 3.2.1 Medidas de temperatura Primeiramente adicionou-se, em um béquer de 600 ml, 200 ml de água da torneira e em seguida mediu-se a temperatura do líquido com o termômetro. Após a medição da temperatura inicial, adicionou-se três cubos de gelo e logo após agitou-se o conteúdo com um bastão de vidro e mediu-se novamente a temperatura. Com isso, observou-se as variações da temperatura a cada um minuto até que ela estivesse constante, ou seja, com uma variação pequena durante um período de tempo maior. Para a medição da temperatura o bulbo do termômetro foi totalmente imerso em água, sem tocar as paredes do béquer, para que a medição fosse mais precisa. 3.2.2 Densidade de Amostras Sólidas Inicialmente escolheu-se um tipo de amostra, alumínio, para a pesagem, sendo assim pesou-se três unidades de diferentes tamanhos da amostra escolhida. Para a medição do volume, utilizou-se uma proveta de 10 ml, com 5 ml de água, e introduziu-se os sólidos um a um dentro dela para que o volume fosse medido. Tendo feito a medição da massa e do volume foi possível obter uma relação de massa e volume, obtendo assim a densidade dos sólidos. 3.2.3 Densidade de Amostra Líquida Inicialmente pesou-se, em uma balança, um béquer de 100 ml. Em seguida, adicionou-se 10 ml de água da torneira em uma proveta de 10 ml e logo após esse líquido foi repassado para o béquer para que fosse feita a pesagem. Fez-se então o mesmo procedimento para 10 ml, 20 ml e 30 ml. No mesmo béquer de 100 ml, seco e vazio, foi feito o mesmo procedimento anterior, porém desta vez as medidas de água foram realizadas em uma pipeta volumétrica. Tendo feito os dois experimentos, foi possível obter os dados da densidade das amostras para que fossem comparadas à densidade da água em função da temperatura. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados também estão divididos em etapas do experimento. 4.1 Medidas de Temperatura A temperatura inicial da água utilizada era 12 °C, após adicionar três cubos de gelo e agitar, as temperaturas obtidas a cada minuto estão na tabela abaixo: Tabela 1 – Comportamento da água Temperatura (°C) Tempo (min) 12 0 (início) -2 1 -4,5 2 -4 3 Fonte: Autores, 2017. Após três minutos a temperatura ficou constante e igual a -4°C, pois durante um longo intervalo de tempo não houve variação. O gráfico abaixo ilustra a variação da temperatura em função do tempo: Figura 2 – Gráfico da variação da temperatura da água X tempo Fonte: Autores, 2017. -10 -5 0 5 10 15 0 1 2 3 4 T e m p e ra tu ra ( °C ) Tempo (min) Temperatura X Tempo A leitura do termômetro foi feita de forma incorreta, uma vez que quando a pressão é 1 atm, a água congela em temperaturas negativas. Assim, todos os dados coletados durante o experimento também estão incorretos. A temperatura inicial deveria ser 22°C e após a adição do gelo a temperatura deveria ficar entre 8 e 15°C. Dessa forma, os valores e o gráfico gerado não condizem com a realidade do experimento. 4.2 Densidades de Amostras Sólidas Após escolher o tipo de amostra, os três sólidos foram pesados. Os valores obtidos foram: Tabela 2 – Massa dos sólidos Massa dos Sólidos (g) 1 1,396 2 2,426 3 4,333 Fonte: Autores, 2017. Utilizando a proveta com 5 ml de água e introduzindo os sólidos um a um dentro dela, foi possível obter o volume total, água e sólido, para as três amostras. Os valores estão na tabela abaixo: Tabela3 – Volume total (água e sólido) Volume Total (ml) 1 5,4 2 5,8 3 6,6 Fonte: Autores, 2017. Subtraindo os 5,0 ml iniciais de água, foi possível obter o volume das amostras sólidas. Os valores de massa e volume para cada sólido estão abaixo: Tabela 4 – Dados dos Sólidos Massa dos Sólidos (g) Volume dos Sólidos (ml) 1 1,396 0,4 2 426 0,8 3 4,333 1,6 Fonte: Autores, 2017. Com os valores obtidos na tabela 4, um gráfico relacionando massa e volume de cada sólido foi feito. Figura 3 – Gráfico massa do sólido x volume Fonte: Autores, 2017. O valor de densidade obtido pelo método da regressão linear, utilizando o gráfico, foi de 2,438 g/cm³ e o valor obtido por média aritmética dos valores foi de 3,077 g/cm³. O valor que mais se aproxima do valor teórico da densidade do alumínio (2,701 g/cm³) é o feito pela regressão linear, pois a diferença entre os dois valores, mesmo que significativa, é menor. 4.3 Densidade de Amostra Líquida Foram utilizados dois instrumentos de medição de volume. Os valores de massa obtidos, descontando a massa do béquer vazio (50,93 g) e os volumes analisados, seguem abaixo: y = 2,4384x + 0,4425 0 1 2 3 4 5 0 0,5 1 1,5 2 M a s s a ( g ) Volume (ml) Massa X Volume Tabela 5 – Dados Água Volume Água (ml) Massa Água (g) Proveta Pipeta 10 9,49 9,97 20 19,13 19,86 30 28,73 29,74 Fonte: Autores,2017 Com esses valores, dois gráficos de massa em função do volume de água foram feitos para comparar a densidade teórica e a experimental obtida, que é o valor do coeficiente angular de cada gráfico. Figura 4 – Gráfico Proveta Fonte: Autores, 2017. Figura 5 – Gráfico Pipeta Fonte: Autores, 2017. y = 0,962x - 0,123 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 M a s s a ( g ) Volume (ml) Proveta y = 0,988x + 0,086 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 M a s s a ( g ) Volume (ml) Pipeta Sendo assim, os valores de densidade experimental encontrados para a água foram: Tabela 6 – Densidade Experimental Densidade (g/cm³) Proveta 0,9620 Pipeta 0,9880 Fonte: Autores,2017. O valor da densidade teórica da água em 22 °C, para comparação, é de 0,9978 g/cm³. Assim, foi concluído que a precisão da pipeta é maior que a da proveta, pois o valor da densidade experimental obtida se aproximou mais do primeiro instrumento citado. Nas três partes do experimento os valores obtidos são valores estimados e não exatos, uma vez que erros operacionais e pessoais podem ter ocorrido. Os erros de instrumentos considerados foram +/- 0,0001 para a balança e 0,2/2 (ml) para a proveta. 4.4 Questões 1) Manter a balança limpa; Não colocar os reagentes diretamente sobre o prato da balança; Os objetos a serem pesados devem estar limpos, secos e à temperatura ambiente. 2) a- Desvio médio Balança 1: 0,004 Balança 2: 0,069 b- A balança 1 é mais precisa, pois a variação entre os dados é menor. Porém a balança 2 é mais exata, pois se aproxima mais da massa real do objeto. 3) a- 3 b- 7 c- 3 d- 2 e- 3 f- 5 4) a- 9,8x1010 b- 0,58 c- 0,90 d- 0,56 e- 50 f- 57 5) a- 2494 b- 88,0 c- 1,96x103 d- 20,9x103 e- 69,58 f- 107,08 6) Massa mede a quantidade de matéria de um corpo e peso é a relação da massa com a aceleração da gravidade local. Massa mede a quantidade de matéria de um corpo e a densidade é a relação da massa com o volume do corpo. 7) A- massa=m; densidade=3d B- massa= m; densidade=d VA= 8) Dgasolina<Dparafina<Dagua<Dferro<Dmercúrio 9) A massa do líquido é 740g; assim a subtraindo 740 de 884, MB= 144g. 5. CONCLUSÃO A partir dos experimentos realizados, os objetivos do experimento foram alcançados, assim como a medição das massas, dos volumes e de temperatura. A medição das temperaturas foi deita de forma incorreta e assim essa parte do objetivo não foi alcançada com sucesso. Os valores obtidos em cada experimento apresentam pequenos erros de medição causados pelos erros operacionais e pessoais que podem ocorrer assim como erros instrumentais dos equipamentos disponibilizados. Observa-se que os resultados foram mais precisos quando utilizada a pipeta de 10 ml ao invés da proveta. Os dados experimentais retornaram valores de densidade próximos aos valores teóricos ou tabelados. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Tabela de densidade da água por temperaturas. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/286169/mod_resource/content/2/TAB ELA%20DE%20DENSIDADE%20DA%20%C3%81GUA%20COM%20A%20TE MPERATURA.pdf>. Acesso em: 07/09/2017. Tabela de densidade de materiais. Disponível em: <ftp://ftp.feq.ufu.br/claudio/densidade2.pdf>. Acesso em: 07/09/2017. BROWN, T. L.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Cap. 1: Introdução: matéria e medidas. In: Química A Ciência Central, 9ª. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2010. p. 12 - 25. PFEIFER, A. A. et al. Práticas de laboratório de química. Uberaba: [s.n.], 2017. Apostila elaborada pelos professores Adriene Artiaga Pfeifer, Benecildo Amauri Riguetto, Maria Inês Martins, Rafaela Cristina Sanfelice – Universidade Federal do Triângulo Mineiro – Curso de Engenharia Química.
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