MEDIDAS DE VOLUME, TÉCNICAS DE PESAGEM E DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE

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Universidade Federal de Roraima – UFRR
Centro de Ciências e Tecnologia – CCT
QA214 – Química Geral Experimental
MEDIDAS DE VOLUME, TÉCNICAS DE PESAGEM E DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE
Boa Vista – RR
Introdução
 Como tantos legados da matemática e da física, surge então grandezas escalares que os químicos constantemente trabalham: o volume, a massa e a densidade.
 O volume sendo uma noção primitiva como a quantidade de espaço que um corpo ocupa. Suas principais medidas estão em litros (L), centímetros cúbicos (cm³) e mililitros (mL). Geralmente, tanto no laboratório como no cotidiano, o volume é mais trabalhado com substâncias no estado líquido e as ferramentas mais comuns utilizadas são os balões, tubos de ensaio, béquer e entre outros, sendo muito importantes para as medições e aplicações nas reações químicas.
 Para as técnicas de pesagem, a medição da massa de um corpo, o instrumento mais utilizado desde os tempos mais antigos é a balança. Sendo o aparelho como símbolo do químico francês Antoine Lavoisier (1743-1794), que propôs o modelo da conservação de massas, afirmando que em uma reação química, a massa dos reagentes é igual a massa dos produtos.
 Já a densidade, a razão da massa em um determinado volume de uma substância. É aplicada no Funil de Bromo, um aparelho responsável por separar líquidos em uma mistura heterogênea sendo o mais denso estando embaixo e o menos denso em cima. 
 “A química é marcamente uma ciência experimental. O estabelecimento das leis fundamentais, teorias da natureza e do comportamento da matéria, depende de medições cuidadosas das várias quantidades – massa volume, comprimento, temperatura, tempo ou grandezas elétricas”. (Química – Manuais de Laboratório I. Roberta, Julian L. II. Holhen Berg, J. Leland III, Título – 2009).
 As instruções do professor ou orientador são extremamente importantes para a eficiência do experimento. As técnicas e manuseio dos equipamentos, devem ser seguidas atentamente. 
 
2.0 Objetivos
Determinar massa e volume da água em diferentes vidrarias;
Verificar a precisão de diferentes vidrarias;
Realizar a transferência de líquido e sólido;
Determinar a densidade de um líquido e de um sólido.
3.0 Parte experimental
3.1 Materias e reagentes
Foi para este experimento provetas de 10,0 ml; 25,0 ml; 50,0 ml; e 5,0 ml. Quatro béqueres de 50,0 ml. Uma pera de sucção. Usaram-se pipetas graduadas de 5,0 ml; 2,0 ml; 10,0 ml e duas pipetas volumétrica de 20,0 ml e 10,0 ml. Fez-se necessário também o uso de uma bureta de 25,0 ml. Além de matérias de auxilio como: espátula, tubos de ensaio, estante para tubo de ensaio, bastão de vidro, vidro de relógio, pipeta de Pasteur, chapa de aquecimento, e a balança que se faz essencial neste experimento.
Para os reagentes foi utilizado areia, água deionizada e álcool etílico.
3.2 Normas de Segurança
3.2.1 Etanol (C2H6O) (Petrobras; FISQP Nº Pb0005_P, 2002) 
Líquido incolor; inflamável; ponto de fulgor 17°C; MM: 46,07 g.mol-1; ponto de ebulição: 77°C; densidade; 0,79 a 20°C; densidade do vapor: 1,59. 
O álcool etílico é classificado segundo a ABNT NBR 14725-2 como líquido inflamável. Por isso, deve ser mantido fora do alcance de crianças, longe do calor e o recipiente que o guarda deve ser mantido fechado. Para o manuseio do álcool etílico, o equipamento individual é necessário.
Em caso de acidentes, medidas devem ser tomadas. Caso ocorra contato com a pele, deve-se retirar as roupas contaminadas e lavar imediatamente com água o local afetado. Para o contato com os olhos, lavar por no mínimo 15 minutos com água e buscar um profissional especializado para averiguar qualquer irritação que venha a ter. Em casos de incêndio, o meio de combatê-lo é através de extintores do tipo CO₂, espuma e pó.
3.2.2 Prego 
Constituído em principalmente de Ferro, é um objeto atóxico, que manuseado apropriadamente, não oferece riscos à saúde. 
3.2.3 Chumbo 
Metal que precisa de manuseamento cuidadoso, pois pode causar o aumento da pressão sanguínea, aborto, danos nos rins e danos no sistema nervoso. 
Evitar a ingestão, mas caso ocorra, procurar um médico imediatamente. 
3.2.1 Água deionizada 
Não causa riscos ao meio ambiente, é atóxico e não provoca riscos à saúde humana.
3.3 Procedimentos
3.3.1 – Medidas de volume
Foi medido em uma proveta de 50,0 ml um volume de 22,0 ml; em uma proveta de 10,0 ml, foi medido o volume de 6,4 ml; usou-se uma proveta de 25,0mL para medir o volume de 10,0 ml, e por último, na proveta de 5mL foi medido o volume de 1,8 ml.
Logo após, foi usou-se pipeta volumétrica para medir 20,0 ml de solução.
Com uma pipeta graduada de 2,0 ml foram medidos os volumes de 0,7 ml, 1,6 ml e 2,0 ml. Foi utilizado uma de 10,0 ml para medir um volume de 6,5 ml e uma de 5,0 ml para medir 2,3 ml de uma solução.
Foi preenchida por completo uma bureta com água destilada e transferido os seguintes volumes: 21,5 ml; 15,3 ml e 5,0 ml. Tomando cuidado em preenchê-la novamente para medir os outros volumes.
Em um béquer de 50,0 ml, foi posto aproximadamente um volume de 10,0 ml de areia. Foi transferido em pequenas quantidades com uma espátula, para um tubo de ensaio. Usamos também um funil de papel e transferimos para um tubo de ensaio.
Foi medido em uma pipeta volumétrica um volume de 20,0 ml, e foi transferido todo o volume para um béquer. Seguindo, foi utilizado um bastão de vidro para transferir novamente o volume do béquer para a pipeta volumétrica.
De forma inversa, foi transferido o volume da pipeta volumétrica para o béquer. E foi aspirado o volume com a pipeta e anotado o valor encontrado.
3.3.2 – Técnicas de pesagem
I) Tipos de pesagem
Foi pesado um vidro de relógio. Logo após, foi pesado por adição 1,2g de areia.
Foi determinada a massa de um béquer de 50,0 ml com aproximadamente 1/5 do volume preenchido por areia. Seguindo, foi pesado por diferença, 1,2g de areia.
Foi pesado um béquer de 50,0 ml. Depois, pesou-se aproximadamente 1/5 do volume de areia.
II) Medidas de massa
Foi utilizado três objetos: Um béquer de 50,0 ml, uma lapiseira e uma borracha.Foi determinada a massa de cada um deles e anotado os valores. O processo foi feito em triplicata.
Foi pesado um béquer de 50,0 ml. Com o conta-gotas, foi adicionado 30 de gotas de água destilada e pesado novamente. O processo foi feito em triplicata.
III) Efeito da temperatura
Foi adicionado a um béquer de 50,0 ml, 20,0 ml de água destilada aquecida com aproximadamente 63°C e pesado. Após a solução ter esfriado, foi pesada novamente.
3.3.3 Precisões de vidrarias
a. Proveta
Foi pesado um béquer seco em uma balança. Seguindo, foram adicionados 20,0 ml de água da torneira com uma proveta e pesado novamente.
b. Pipeta Volumétrica
Foi pesado um béquer seco em uma balança. Seguindo, foram adicionados 20,0 ml de água da torneira com uma pipeta volumétrica e pesado novamente. O processo foi feito em triplicata.
c. Bureta
Foi pesado um béquer seco em uma balança. Seguindo, foram adicionados 20,0 ml de água da torneira com uma bureta e pesado novamente. O processo foi feito em triplicata.
2.4 Determinações de densidade
I) Determinação de densidade de sólidos
Foi pesado um prego e anotado sua massa. Em uma proveta de 50,0 ml foi inserido água até 15,0 ml, o prego foi imerso e anotado o volume deslocado. O processo foi feito em triplicata.
Foi pesado um chumbo de pesca e anotado sua massa. Em uma proveta de 50,0 ml foi inserido água até 10,0 ml, o chumbo foi imerso e anotado o volume deslocado. O experimento foi feito em triplicata.
II) Determinação da densidade de líquidos
Foi pesado em um béquer seco de 50,0 ml. Com uma pipeta volumétrica, foi pipetado o volume de 10,0 ml de água e transferido para o béquer. Pesou-se o conjunto. Com os valores de massa e volume, foi determinada a densidade. O experimento foi feito em triplicata.
Foi pesado um béquer seco de 50,0 ml. Com uma pipeta volumétrica, foi pipetado o volume de 10,0 ml deágua e transferido para o béquer. Pesou-se o conjunto. Com os valores de massa e volume, foi determinada a densidade. O experimento foi feito em triplicata.
4.0 Resultados e Discussões
4.1 Medidas de Volume
Neste primeiro experimento, foram realizadas todas as medições com êxito, recorrendo sempre ao uso de pipetas e provetas com volumes próximos ao desejado, para facilitar a leitura. Levou-se em consideração em todas as leituras o menisco, que é a curva que se forma acima na superfície do líquido, para que tivesse todas as medidas exatas.
No procedimento de transferência de sólido, uma quantidade pequena foi passada com a espátula para o tubo de ensaio com êxito. Na ausência do funil de papel, foi improvisado com uma folha A4 e o restante do experimento foi realizado com sucesso.
Seguindo o experimento, foi transferido um volume de 20,0 ml de uma pipeta volumétrica para um béquer, alcançando assim a marca de 20,0 ml. Com o auxilio de um bastão de vidro, foi passado para proveta, que também alcançou a marca de 20,0 ml. Apesar do resultado no béquer ter dado exato, esse é um caso isolado. O béquer é uma vidraria imprecisa.
No processo inverso foi notada a perda de um pouco do líquido, obtendo assim um volume um pouco menor que na primeira parte.
4.2 Técnicas de pesagem
I)Tipos de pesagem
Na primeira parte deste experimento, foi o domínio da técnica de pesagem por adição. Foi pesado primeiramente o vidro de relógio e obteve-se a massa de 37,450. Foi adicionado cerca de 1,2g de areia, totalizando com a massa do vidro de relógio 38,650g. Adicionou-se aos poucos a areia até que se obteve a massa de 38,657. Sendo assim, a utilização da pesagem por adição é feita quando se devem adicionar pequenas quantidades ao experimento. Ao final, tem-se a pesagem de vidraria mais massa do sólido.
Na segunda parte, já se tem o prática de domínio de pesagem por diferença. Pesou-se um béquer de 50,0 ml contendo um volume de 1/5 de areia, obtendo massa de 41,604. Pela pesagem por diferença, devia-se alcançar 40,404 retirando 1,2g de areia. Foi retirado aos poucos a areia até que se obteve a massa de 40,430. Sendo assim, a utilização da pesagem por diferença é feita quando se quer retirar uma pequena quantidade de uma massa pré-estabelecida. A massa resultante será a diferença da primeira massa com a massa já retirada.
A terceira parte é tarando a balança. Foi pesada uma balança de 50,0 ml e obteve-se massa de 27, 074. Após, a balança foi tarada, zerando-a. Ao béquer foi adicionado 1/5 do volume de areia e pesado novamente, obtendo massa de 38,191.
Levando em todos em consideração em todos os casos, três casa decimais da balança, buscando maior exatidão.
II) Medidas de massa
Consideraram-se três objetos: Um béquer de 50,0 ml, uma lapiseira e uma borracha. Os objetos foram pesados em triplicada.
	Objeto
	1° pesagem
	2° pesagem
	3° pesagem
	Béquer 50,0 ml
	27,074
	14,838
	12,475
	Lapiseira
	27,074
	14,838
	12,475
	Borracha
	27,074
	14,838
	12,475
Tabela 1: massa dos três objetos
Apesar dos valores terem sido todos iguais, as variações que tivessem acontecido seriam normais. Pelo próprio óleo natural do corpo, que ao tocar nos objetos poderia alterar suas massas. 
Um béquer de 50,0 ml foi pesado e obteve-se massa de 26,559g. Foi adicionado a este béquer 30 gotas de água com o conta-gotas e obteve-se a massa de 27,336g. Esse experimento foi triplicado.
	
	Massa do béquer
	Massa do conjunto Béquer + água
	Massa da água
	1° pesagem
	26, 559g
	27,336g
	0,777
	2° pesagem
	27,080g
	27.783g
	0,703
	3° pesagem
	26,550g
	27,433g
	0,883
Tabela 2: massa do béquer com e sem água
Para calcular a massa de cada gota, usaremos a massa de água que depositamos dividido pela quantidade de gotas depositadas. Temos, então:
Para se saber o peso de cada gota de água, é preciso considerar a densidade da água pura que é 1,0g/ml(FELTRE,2004). Utilizando a fórmula da densidade com a massa de cada gota, e a densidade da água pura, teremos: 
Sendo assim, usa-se o mesmo processo para as outras duas pesagens.
Para 2° pesagem : 
Para 3° pesagem:
Para este experimento, as amostras ficaram com as pesagens diferentes. Notam-se aqui os efeitos adversos atuando sobre as pesagens. Por isso, é de extrema importância o uso correto da balança, atendendo a alguns quesitos como não ficar muito próximo, e o cuidado de usar as luvas para que a gordura do corpo não altere a massa.
III) Efeito da temperatura
Foram adicionados 20,0ml em um béquer de destilada que estava previamente aquecida em uma chapa de aquecimento que estava a uma temperatura aproxidamente 63°C. Aquecido, o pesamos obtivemos a massa de 41,61 com as duas últimas casas variando. Após o resfriamento do béquer, foi pesado novamente e obtido massa de 41,18. Observa-se que a temperatura influencia diretamente na massa. 
4.3 Precisão das Vidrarias
Os erros de medição no laboratório podem acontecer por dois motivos: erros instrumentais, que seria por conta da má calibração das vidrarias, ou erros de método que acontecem pelo mau manuseamento dos equipamentos. 
A precisão se determina como o quanto as medidas estão próximas ao seu valor real. Já a exatidão, determina o valor exato que se quer. Para busca da exatidão, deve-se calcular por no mínimo duas vezes e observar as repetições. Caso não aconteça, tira-se a média e tem-se uma medida precisa. 
A. Proveta
Após a pesagem de um béquer seco, nota-se o valor de 27,08g. Adicionando 20,0 ml de água com a proveta, obteve-se 46,953g. Para este experimento, os objetos foram pesados em triplicata. 
	
	Massa do béquer seco
	Massa do conjunto Béquer+água
	1° pesagem
	27,08g
	46,95g
	2° pesagem
	27,08g
	47,95g
	3° pesagem
	27,08g
	46,50g
Tabela 3: Massas do béquer seco e conjunto béquer e água
A partir dos valores encontrados, foram feitos cálculos de média aritmética e desvio padrão.
A média aritmética é dada por:
Imagem 1 : Média aritmética
Calculando, temos: 
Para Desvio padrão, temos que:
Imagem 2: Fórmula de desvio padrão
Calculando, temos:
B. Pipeta Volumétrica
Após a pesagem de um béquer seco, nota-se o valor de 27,14g. Adicionando 20,0 ml de água com a pipeta volumétrica, obteve-se 46,91g. Para este experimento, os objetos foram pesados em duplicata.
	
	Massa do béquer seco
	Massa do béquer+água
	1° pesagem
	27,14g
	46,41g
	2° pesagem
	27,07g
	46,76g
Tabela 4: Medidas Béquer seco e conjunto béquer mais água
A partir dos valores encontrados, foram feitos cálculos de média aritmética e desvio padrão.
A média aritmética: 
Para desvio padrão:
C. Bureta
Após a pesagem de um béquer seco, nota-se o valor de 27,24g. Adicionando 20,0 ml de água com a pipeta volumétrica, obteve-se 43,50g. Para este experimento, os objetos foram pesados em triplicata.
	
	Massa do béquer seco
	Massa do béquer+água
	1° pesagem
	27,24g
	43,50g
	2° pesagem
	27,07g
	46,55g
	3° pesagem
	27,07g
	47,88g
Tabela 5: Medidas Béquer seco e béquer mais água
A partir dos valores encontrados, foram feitos cálculos de média aritmética e desvio padrão.
A média aritmética: 
Para desvio padrão:
Com base nos cálculos de média aritmética e desvio padrão pode-se observar que a variação entre 
4.4 Determinação de densidade
4.4.1 Determinação de densidade de sólidos
Pesou-se a massa do prego que foi igual a 23,36g. Foi colocado em uma proveta de 50,0 ml o volume de 15,0 ml de água, foi imerso o prego e observou-se que o volume se deslocou até 18,0 ml. A experiência foi feita triplicata.
	
	Massa do prego
	Volume da proveta
	Volume deslocado
	1° pesagem
	23,36
	15,0 ml
	3,0 ml
	2° pesagem
	23,36
	15,0 ml
	3,0 ml
	3° pesagem
	23,36
	15,0 ml
	3,0 ml
Tabela 6: Medidas do prego, volume da proveta e volume deslocado.
A partir dos resultados, foi calculada a densidade de cada pesagem:
Densidade é dada por: 
Como os valores foram iguais, para as pesagens,temos que:
Para o cálculo de média aritmética: 
Para o cálculo de desvio padrão:
Como a densidade das três verificações ficou igual, temos o desvio padrão igual a zero. Porém, segundo Feltre(2004), a densidade do ferro é 7,86 g/ml. Isso deve-se a composição do prego, que não é feito somente de ferro. A partir disso, foi feito o cálculo do erro percentual(E):
O erro percentual (E) é dado pela fórmula: 
Substituindo os valores, temos que:
O erro percentual deu pouco mais de 1,02%, isso implica que o prego utilizado tem em sua constituição grande parte ferro. 
Em seguida, repetiu-se o mesmo processo com um chumbo. 
Pesou-se a massa do chumbo que foi igual a 20,98g. Foi colocado em uma proveta de 50,0 ml o volume de 10,0 ml de água, foi imerso o chumbo e observou-se que o volume se deslocou até 12,0 ml. A experiência foi feita triplicata.
	
	Massa do chumbo
	Volume da proveta
	Volume deslocado
	1° pesagem
	20,98g
	10,0 ml
	2,0 ml
	2° pesagem
	20,98g
	10,0 ml
	2,0 ml
	3° pesagem
	20,98g
	10,0 ml
	2,0 ml
Tabela 7: Medidas do prego, volume da proveta e volume deslocado.
A partir dos resultados, foi calculada a densidade de cada pesagem:
Densidade é dada por: 
Como os valores foram iguais, para as pesagens, temos que:
Para o cálculo de média aritmética: 
Para o cálculo de desvio padrão:
Como a densidade das três verificações ficou igual, temos o desvio padrão igual a zero. Porém, segundo Feltre (2004), a densidade do chumbo é de 11,4g/ml. Isso se deve a composição do chumbo. A partir disso, foi feito o cálculo do erro percentual (E):
O erro percentual (E) é dado pela fórmula: 
Substituindo os valores, temos que:
O erro percentual deu muito mais de 50%, logo pode-se dizer que o chumbo se constitui de outros materiais além do chumbo. 
4.4.2 Determinação da densidade de líquidos
Foi determinada a massa de um béquer seco de 50,0 ml, que foi 27,07g. Com uma pipeta volumétrica foi transferido 10,0ml de água para o béquer. Foi pesado o conjunto béquer e água, obteve-se a massa de 37,0g. O experimento foi feito em Duplicata. 
	
	Massa do Béquer seco(g)
	Massa do Béquer+água(g)
	
	
	
	1° pesagem
	27,07g
	37,00g
	
	
	
	2° pesagem
	27,08g
	37,03g
	
	
	
Tabela 8: Medidas do béquer e conjunto béquer e água.
Inicialmente, foi calculada a massa da água nas três pesagens:
Para a 1° pesagem:
Para a 2° pesagem:
A partir das massas calculadas, calculou-se a densidade em cada pesagem:
Para a 1° pesagem:
Para a 2° pesagem:
A partir dos cálculos retirou-se a média aritmética:
Com a média aritmética, foi calculado o desvio padrão:
Segundo o cálculo, obteve-se uma variância de. Isso se deve a densidade da água, que segundo Feltre(2004), é de 1,0g/ml. Os fatores que ocasionaram a diferença de resultados variam muito, desde um erro na hora de ver a massa na balança analítica, a falta de cuidado ao pegar o béquer. Como houve essa diferença, foi feito o cálculo do erro Percentual (E); Como as densidades foram diferentes, deve-se usar a média delas.
Seguindo o experimento, foi determinada a massa de um béquer seco de 50,0 ml, que foi 27,07g. Com uma pipeta volumétrica foi transferido 10,0ml de álcool para o béquer. Foi pesado o conjunto béquer álcool, obteve-se a massa de 35,074g. O experimento foi feito em triplicada. 
	
	Massa do béquer seco(g)
	Massa do Béquer+álcool(g)
	
	
	
	1° pesagem
	27,07g
	35,07g
	
	
	
	2° pesagem
	27,08g
	35,01g
	
	
	
	3° pesagem
	26,07g
	36,49g
	
	
	
Tabela 9: Medidas do béquer e conjunto do béquer e água.
Inicialmente, foi calculada a massa da água nas três pesagens:
A partir das massas calculadas, calculou-se a densidade em cada pesagem:
A partir dos cálculos retirou-se a média aritmética:
Com a média aritmética, foi calculado o desvio padrão:
Segundo o cálculo, obteve-se uma variância de 0,13. Isso se deve a densidade do álcool que é 0,80g/ml a 20°C, segundo a ficha de segurança Labsynth(2009) . Os fatores que ocasionaram a diferença de resultados variam muito, desde um erro na hora de ver a massa na balança analítica, a falta de cuidado ao pegar o béquer. Como houve essa diferença, foi feito o cálculo do erro Percentual (E); Como as densidades foram diferentes, deve-se usar a média delas.
5.0 Conclusão
 Baseado nos experimentos, observa-se que vidrarias diferentes possuem precisões diferentes, logo, o valor da massa ou do volume de uma substância que será dado na balança varia conforme o instrumento utilizado. Sendo a própria balança também fazendo parte de um “cálculo de precisão”. . Devido a isso, é extremamente importante que a realização dos experimentos sejam feitas repetidas vezes, sendo as tentativas uma forma de se obter um valor mais “exato” possível. 
Referências:
FELTRE, R. Química Vol. 1 – Química Geral. São Paulo: Editora Moderna, 2004.
http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Alcool%20Etilico%2095.pdf
http://manualdaquimica.uol.com.br/quimica-geral/vidrarias-laboratorio.htm
FICHA DE INFORMAÇÕES DE SEGURANÇA DE PRODUTOS QUÍMICOS – ALCOOL ETÍLICO, Labsynth Produtos para Laboratórios Ltda, última revisão 2009 (Disponível em : http://fca.unicamp/DOCUMENTOS/FISPQs)