4. Relatório densidade dos metais

Prévia do material em texto

Introdução
Para identificar substâncias, podem ser usados métodos como a avaliação de suas propriedades físicas e químicas que envolvem, por exemplo, o ponto de fusão, a densidade e a massa específica. Essas características são próprias de cada substância. 
Segundo a bibliografia Química Geral de Daniel Schaum, a massa específica de uma substância é determinada pela quantidade de matéria da substância contida na unidade de seu volume. Teoria esta, expressa pela Equação 1:
 Equação 1. 
Segundo o SI (Sistema Internacional de Unidades), a massa específica ρ é expressa em kg/m³. Porém sua representação mais usual é em g/cm³.
	 Já a densidade relativa de um corpo, segundo a bibliografia Química Geral de Daniel Schaum, é o número que exprime a relação existente entre a massa (ou peso) deste corpo e a massa (ou peso) de um igual volume de uma substância tomada como padrão. No caso de líquidos e sólidos, a substância padrão é a água. Esta teoria é expressa pela Equação 2:
 Equação 2. 
Por ser um parâmetro físico adimensional, a densidade não possui unidade de representação. 
	Para a determinação da massa específica dos sólidos, pode-se utilizar o Princípio de Arquimedes, cujo é apresentado como: “Um fluído em equilíbrio age sobre um monólito nele imerso (parcial ou totalmente) com uma força vertical orientada de baixo para cima, denominada empuxo, aplicada no centro de gravidade do volume de fluído deslocado, cuja intensidade é igual a do peso do volume de fluído deslocado”. Desta maneira, é possível concluir que a massa de um objeto quando imerso em um fluído é igual ao volume de fluído deslocado. 
	Deste modo, torna-se possível a realização do experimento de determinação da densidade absoluta de metais. (...)
Objetivo geral
Determinar a densidade dos metais Alumínio (Al), Ferro (Fe), Zinco (Zn) e Cobre (Cu) e comparar com suas respectivas densidades teóricas. 
Materiais e Métodos
Materiais
2 provetas de 10mL
Vidro de relógio
Pinça metálica
Água destilada
Balança analítica
Alumínio – Al
Ferro – Fe – pregos
Zinco – Zn
Cobre - Cu 
Métodos
Inicialmente, foi colocado sob o vidro de relógio um por um dos metais e anotada as massas obtidas. Após, foi pego uma proveta graduada de 10 mL, e adicionada 6 mL de água destilada, para servir como volume inicial. Em seguida, foi colocado o Alumínio cuidadosamente na proveta e certificou-se de não ter ficado nenhuma bolha na água, o que alteraria a eficácia do resultado. Leu-se e anotou-se o novo volume. Retiramos a amostra da proveta, cuja foi seca e guardada novamente. Esse procedimento ocorreu também com o Ferro, Zinco e Cobre. A Figura 1 ilustra o procedimento adotado.
Figura 1: Provetas indicando volume de água (FONTE: PORTAL DO PROFESSOR, 2009)
Utilizando-se do Princípio de Arquimedes, após obter o volume de água deslocado com a imersão dos metais dentro da proveta, foi constatado o volume do metal. Em seguida, dividiu-se o valor inicial da massa do metal por seu volume e definiu-se, então, a massa especifica de cada um. 
Resultados e Discussão
Para calcular a massa específica, utilizou-se a equação , onde foram obtidos os seguintes resultados:
Alumínio (Al)
Massa obtida: 4,2290g
Volume obtido: 7,6mL – 6 mL = 1,6mL
Massa específica:
 = 2,64 g/cm³
Ferro (Fe)
Massa obtida: 5,3189g
Volume obtido: 6,8mL – 6 mL = 0,8mL
Massa específica: 
		 = 6,64 g/cm³
Zinco (Zn)
Massa obtida: 3,7975g
Volume obtido: 6,6mL – 6 mL = 0,6mL
Massa específica:
 = 6,32g/cm³
Cobre (Cu)
Massa obtida: 4,5240g
Volume obtido: 6,6mL – 6 mL = 0,6mL
Massa específica:
 = 7,54g/cm³
	Segundo a bibliografia Química geral de Wendell H. Slabaugh e Theran D. Parsons, a densidade dos metais usados são, respectivamente: 2,70g/cm³, 7,87g/cm³, 7,14g/cm³ e 8,92g/cm³. 
Para calcular a densidade de uma substância é usada a relação: , como a densidade da água é de 1g/cm³ , o valor da densidade dos metais usados ficou igual ao valor de suas respectivas massas específicas, como pode ser visto abaixo na Tabela 1: 
Tabela 1. Dados obtidos no experimento de densidade dos metais.
	Amostra
	Massa obtida (g)
	Volume obtido
(mL)
	Massa específica (g/mL)
	Densidade obtida
	Densidade teórica
	Alumínio (Al)
	4,2290 g
	7,6 ml
	2,64 g/cm³
	2,64 g/cm³
	2,70 g/cm³
	Ferro (Fe)
	5,3189 g 
	6,9 ml
	6,64 g/cm³
	6,64 g/cm³
	7,87 g/cm³
	Zinco (Zn)
	3,7975 g
	6,6 ml
	6,32 g/cm³
	6,32 g/cm³
	7,14 g/cm³
	Cobre (Cu)
	4,5240 g
	6,6 ml
	7,54 g/cm³
	7,54 g/cm³
	8,93 g/cm³
Com base nos dados obtidos, observa-se uma pequena discrepância nos resultados, como pode ser vista na Tabela 2. Para calcular o erro percentual é necessário usar a seguinte relação: 
= 
Com isso temos:
Alumínio (Al)
Erro percentual (2,64 – 2,70) / 2,70 x 100 = 2,22%
Ferro (Fe)
Erro percentual (6,64 – 7,87) / 7,87 x 100= 15,62%
Zinco (Zn)
Erro percentual (6,32 – 7,14) / 7,14 x 100 = 11,48%
Cobre (Cu)
Erro percentual (7,54 – 8,93) / 8,93 x100 = 15,56%
 Tabela 2. Cálculo de erro percentual.
	Amostra
	Densidade teórica
	Densidade obtida
	Diferença
	Erro percentual
	Alumínio (Al) 
	2,70 g/cm³
	2,64 g/cm³
	0,06 g/cm³
	2,22%
	Ferro (Fe)
	7,87 g/cm³
	6,64 g/cm³
	1,23 g/cm³
	15,62%
	Zinco (Zn)
	7,14 g/cm³
	6,32 g/cm³
	0,82 g/cm³
	11,48%
	Cobre (Cu)
	8,93 g/cm³
	7,54 g/cm³
	1,39 g/cm³
	15,56%
O erro percentual visto na tabela acima se deve ao fato de que o experimento foi feito a olho nu e com arredondamentos de valores nos cálculos. No caso do elemento Ferro (Fe), que teve o maior erro percentual, é necessário levar em consideração que o objeto significativo utilizado na experiência foi o prego, cujo é constituído de outras substâncias e não somente do ferro puro. Estes motivos favoreceram o fornecimento de dados incorretos prejudicando o resultado final. 
 
Conclusão
Pela observação dos aspectos analisados durante o procedimento da determinação de densidade dos metais, tendo como método de análise a utilização de quatro tipos de sólidos diferentes, notou-se discrepância presente em todos os metais analisados em comparação com os resultados apresentados na bibliografia usada como referência. Para haver resultados mais precisos, com baixo percentual de erro, as medições devem ser realizadas com elementos puros na experiência, o que não foi o caso do elemento Ferro (Fe). A observação feita a olho nu também contribuiu para a discrepância dos resultados obtidos. 
Referências Bibliográficas
CÉSAR, Janaína; PAOLI, Marco-Aurélio de; ANDRADE, João Carlos de. A determinação da densidade de sólidos e líquidos. Disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/11544/articleI.pdf?sequence=3 Acessado em: 13 de abril de 2016.
MAZALI, Italo Odone. Determinação da densidade de sólidos pelo método de Arquimedes. Disponível em: <http://lqes.iqm.unicamp.br/images/vivencia_lqes_meprotec_densidade_arquimedes.pdf>. Acessado em: 14 de abril de 2016.
SCHAUM, Daniel. Química geral: resumo da teoria, 385 problemas resolvidos, 750 problemas propostos; ed. rev. por Jerome L. Rosenberg; tradução de Marco Antonio Cecchini e Renato Cecchini. McGraw-Hill do Brasil, p 13-14.
SILVA, Wesley Pereira da. Como determinar a densidade de um sólido irregular? Disponível em: <http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1698>Acessado em: 13 de abril de 2016.
SLABAUGH, Wendell H; PARSONS, Theran D. Química geral; tradução de Alcides Caldas e Terezinha Marialva Tavares. 2ª ed. LTC- Livros Técnicos e Científicos Editora, p. 14-16.
TRINDADE, D. F. Química Básica Experimental. Editora Cone, p. 55.