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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CAMPUS CARAÚBAS DEPARTAMENTO DE AGROTECNOLOGIA E CIÊNCIAS SOCIAIS DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE QUÍMICA GERAL AULA II – DENSIDADE DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS Fabrício Leite Alves Caraúbas – RN 09 de fevereiro de 2017 OBJETIVOS O principal objetivo da prática é medir a densidade de líquidos e de sólidos utilizando a técnica de picnometria e o princípio de Arquimedes. Medir a densidade de diferentes líquidos; Medir a densidade de diferentes sólidos. INTRODUÇÃO 1.1 Densidade A densidade é dita como sendo uma propriedade física que caracteriza uma substância qualquer. “A densidade é definida como a massa da unidade de volume de uma substância, ou simplesmente, massa por unidade de volume” (RUSSEL, 2004, p. 40). É através desta grandeza que se expressa a quantidade de matéria existente em uma unidade de volume. Segundo o SI (Sistema Internacional de Unidades), a densidade de sólidos e líquidos é expressa em quilograma por metro cúbico (km/m³). Contudo, é mais comumente expressa em unidade de gramas por centímetros cúbicos (g/cm³) ou em gramas por litro (g/mL). Há uma diferença entre densidade absoluta de uma substância e densidade relativa de uma substância. A densidade absoluta de uma substância é expressa pela relação entre a massa e o volume dessa substância. A fórmula pode ser vista da seguinte forma: A densidade relativa de uma substância é a razão entre a densidade absoluta de uma determinada substância e a densidade absoluta de uma substância padrão, tendo como referência a água. A fórmula poder ser vista da seguinte forma: 1.2 Picnometria A picnometria é uma técnica laboratorial (utilizamos em nossa análise) utilizada para se determinar a densidade de líquidos. E como já foi exposto a cima, também pode se determinar a densidade de sólidos, desde que antes seja dissolvido. O picnômetro é um recipiente de vidro com tampa esmerilhada, vazada por tubo capilar, que permite seu completo enchimento com líquidos. A capacidade volumétrica do instrumento é determinada pela pesagem de um líquido tomado como padrão de densidade, na temperatura de operação. Figura 1: Picnômetro. Fonte: Google Imagens. 1.3 Princípio de Arquimedes "Todo corpo imerso, total ou parcialmente, num fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido ascendente, aplicada pelo fluido; esta força é denominada empuxo, cuja intensidade é igual à do peso do fluido deslocado pelo corpo." Arquimedes de Siracusa, 287 a.C. – 212 a.C. Ou seja, pode-se dizer que a técnica desse cientista consiste na determinação do volume de um corpo a partir do deslocamento de volume de água do recipiente. MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais e reagentes utilizados foram: Balança analítica; Picnômetro; Funil simples; Pisseta com água; Provetas de tamanhos variados; Solução de hidrogênio de sódio 0,5 M; Amostras de materiais sólidos. -Aço –Cobre -Alumínio Figura 3: Picnômetro. Fonte: (aula) por Pedro Yago. Figura 2: Balança analítica. Fonte: Google Imagens. Figura 4: Funil simples. Fonte: Google Imagens. Figura 5: Pisseta com água destilada. Fonte: Google Imagens. Figura 6: Provetas de tamanhos variados. Fonte: (aula) por Pedro Yago. Figura 7: Solução de hidrogênio de Sódio. Fonte: Google Imagens. Figura 8: Materiais sólidos (alumínio, aço e cobre). Fonte: Google Imagens. 1ª. Parte – Determinação do volume do picnômetro (Calibração do picnômetro) Pesou-se o picnômetro vazio e seco em uma balança analítica; Fora da balança, colocou-se água destilada no picnômetro até que o volume do líquido ficasse acima do colo; Colocou-se a tampa capilar e enxugou a parte externa com lenço; Pesou-se o picnômetro com água destilada; Subtraiu a massa do picnômetro com água com a massa do picnômetro sem água e obtivemos a massa de água; Calculou-se o volume do picnômetro pela relação 2ª. Parte – Determinação da densidade da solução de hidróxido de sódio 0,5 M Esvaziou-se o picnômetro; Lavou-se o picnômetro com a solução que foi analisada (NaOH 0,5 mol/L); Colocou-se a solução no picnômetro até que o nível do líquido ficasse acima do colo; Colocou-se a tampa capilar e enxaguou o excesso de líquido; Pesou-se o picnômetro com a solução; Subtraiu a massa do picnômetro com a solução pela massa do picnômetro vazio e obteve a massa da solução; Calculou a densidade da solução, pela relação massa/volume. 3ª. Parte – Densidade dos materiais pelo método de Arquimedes Pesou-se os materiais sólidos em uma balança analítica; Colocou-se 210 mL de água destilada na proveta que utilizou o aço, 70 mL na proveta que utilizou o alumínio e 40 mL na proveta que utilizou o cobre; Colocou-se a amostra do material sólido na proveta com água; Percebeu-se o valor do volume deslocado (empuxo); Calculou-se as densidades de cada material. RESULTADOS E DISCUSSÕES Tabela 01. Dados experimentais – Picnometria. Dados Massa do picnômetro (g) 34,1875 g Massa do picnômetro com água (g) 96,5081 g Massa da água (g) 62,3206 g Densidade da água (g/mL) e temperatura (ºC) 0,9971 g/mL à 25 ºC Volume do picnômetro (mL) 50 mL Massa do picnômetro com a solução (g) 97,8868 g Massa da solução (g) 63,6993 g Densidade da solução (g/mL) 1,273986 g/mL Tabela 02. Dados experimentais – Principio de Arquimedes. Objeto Mobjeto (g) Vi (mL) Vf (mL) Vobjeto(mL) Vobjeto= Vf - Vi D = (g/cm3)* D = mo/Vo Aço 24,5787 g 210 mL 211,9 mL 1,9 mL D = 12,9361 Alumínio 7,0370 g 70 mL 72,8 mL 2,8 mL D = 2,5132 Cobre 22,6896 g 40 mL 42,6 mL 2,6 mL D = 8,7268 *1mL = 1cm3 Comparando os dados obtidos no laboratório com os valores teóricos das densidades das amostras de materiais sólidos, aço, alumínio e cobre, a 20°C, percebemos que as densidades que mais se distanciaram foram as do aço e do cobre; essa diferença pode ser devido a oxidação ou também pelo porte dos determinados materiais. E, a densidade do alumínio teve o valor mais próximo do valor teórico referenciado. CONCLUSÃO Com a prática realizada pôde-se aprender a calcular as densidades de alguns materiais sólidos e reagentes através da técnica da picnometria e com o princípio de Arquimedes, uma vez que estes são bastante utilizados e eficientes para medições de densidades de diferentes tipos de substâncias e materiais sólidos. Vale salientar de um modo geral que a determinação da densidade utilizando essas técnicas são significativas, visto a importância da densidade como propriedade capaz de identificar o grau de pureza de uma espécie; bem como a fácil manipulação, efetuação, baixo custo e eficiência. REFERÊNCIAS Biomania. Densidade. Disponível em: < biomania.com.br/bio/?pg=artigo&cod=1421>. Acesso em: 10 de fevereiro de 2017. COLA DA WEB. Densidade: massa volúmica. Disponível em: <coladaweb.com/quimica/fisico-quimica/densidade-massa-volumica>. Acesso em: 10 fevereiro de 2017. HALLIDY, Fundamentos de Física II, quarta edição, LTC – livros técnicos e científicos, Editora JC, SP, 1995; MAZALI, Italo Odone. Determinação da densidade de sólidos pelo método de Arquimedes. Vivência LQS. Disponível em: <http://lqes.iqm.unicamp.br/images/vivencia_lqes_meprotec_densidade_arquimedes.pdf>. Acesso em: 10 de fevereiro de 2017. SOUZA, Liria A. Mundo Educação. Densidade. Disponível em: <mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/densidade.htm>. Acesso em: 10 de fevereiro de 2017.
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