Relatorio fisicoquimica deteminação da massa molar do CO2

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DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DO DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
Santa Bárbara d’Oeste, SP
2017
DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DO DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
Caroline de Campos (RA:166066-1)
Claudio Pedro da Silva Junior (RA: 175015-7)
Isabela Novais (RA:162038-4)
Lucas Ferreira dos Santos (RA: 166812-8)
Weuler Leandro Silva (RA: 166082-8)
Santa Bárbara d’Oeste, SP
2017
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 –Aparelhagem utilizada para o experimento	8
INTRODUÇÃO
O gás ideal ou perfeito é um modelo teórico que se comporta conforme os postulados da teoria cinética dos gases e cujas variáveis de estado se relacionam de acordo com a equação de estado de um gás em quais condições (NÓBREGA, SILVA & SILVA, 2008, p.273). 
Na prática, todos os gases conhecidos, chamados gases reais, apresentam comportamento com graus variados de desvio em relação ao de um gás ideal. O comportamento de um gás real aproxima-se do de um real apenas quando submetido a altas temperaturas e baixas pressões (NÓBREGA, SILVA & SILVA, 2008, p.273). 
Lei dos gases e seu surgimento.
Segundo Ball (1962, p.6) o surgimento das primeiras equações de estado para os gases foram obras de Boyle, Charles, Amontons, Avogadro, Gay-Lussac e outros. São conhecidas essas expressões como as Leis dos Gases. No caso de Boyle, a equação de estado implica multiplicar a pressão pelo volume para obter um número cujo valor depende da temperatura do gás:
p. V = F(T) n sendo constante
Em seguida a lei dos gases de Charles envolve volume e temperatura:
 = F(p) n constante
Avogadro relaciona volume com quantidade, mas a temperatura e pressão fixas:
V = F(n) T e p constantes
Devido todas as leis dos gases envolvem volume, log podem ser reescritas como:
V α 
V α T
V α n
De acordo com Ball (1962, p.6) como α significa proporcionalidade, podemos juntar as três expressões e transformar em uma igualdade colocando uma constante R que é denominada como constante dos gases ideais. Reorganizando a expressão temos:
pV = nRt
Quantidade de Matéria
Mol é quantidade de substância de um sistema que contém tantas partículas elementares quantos são os átomos em 0,012 kg de carbono-12. Quando o mol é usado, as entidades elementares têm que ser especificadas e podem ser átomos, moléculas, íons, elétrons, outras partículas, ou grupos especificados dessas partículas (MORTIMER & MACHADO, 2011, p.235). 
OBJETIVO
O presente relatório tem como objetivo obter experimentalmente a massa molar do dióxido de carbono, aceitando o erro até com até 5% de diferença do valor de tabela.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Materiais e Reagentes
Erlenmeyer
Balão de fundo chato 250 ml
Rolha
Funil de decantação
Varetas de vidro para conexões
Mangueira de látex
Proveta graduada de 500 mL
Balança analítica
Termômetro
Barômetro
Acido clorídrico P.A. (HCl) 1:1
Pedaços de mármore (CaCO3) – sólido
Ácido sulfúrico P.A. (H2SO4) 
Solução de bicarbonato de sódio (NaHCO3) 
Método
No laboratório o conjunto já havia sido montada a aparelhagem pelo técnico, como segue imagem a baixo:
Figura 1 – Aparelhagem utilizada para o experimento
Pesou-se o balão com a rolha (o balão foi seco e resfriado no dessecador, e também foi observado que na pesagem do conjunto havia massa de ar) a uma profundidade, a qual se ajustou perfeitamente ao balão (a profundidade que a rolha foi colocada, foi feita uma marca para depois descobrir o volume do balão).
Retirou-se a rolha do balão para liga-lo ao tubo de vidro, onde havia a saída do gás CO2, produto da reação, o qual desejava obter experimentalmente a sua massa molar.
	Abriu-se parcialmente a torneira do funil de separação para que o ácido clorídrico (HCl) goteja-se entrando em contato com o mármore, que estava dentro do Erlenmeyer ligado ao mesmo.
Com pausas de três em três minutos, retirava-se o balão do sistema, o tampava novamente, e era levado para repetir a pesagem(foi feito esse procedimento 4 vezes, até que o peso do balão estabilizou-se, indicando que o recipiente havia sido ocupado pelo gás CO2).
Com o equilíbrio alcançado na pesagem, determinou-se o volume do balão, enchendo o mesmo com água até a marca descrita no passo de número 2 e transferindo para despejou-se á água na proveta e anotou-se o volume.
Anotou-se a pressão e temperatura na qual o ambiente se encontrava para realizar-se os cálculos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Realizou-se o experimento conforme descrito no procedimento experimental. Para tanto, gotejou-se ácido clorídrico concentrado (HCl) em pedaços de mármore, que são constituídos de carbonato de cálcio (CaCO3). Os produtos provenientes da reação são a água e cloreto de cálcio (CaCl2), além de provocar também o desprendimento de dióxido de carbono (CO2), de acordo com reação abaixo:
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2
O gás que foi desprendido da reação seguiu para o segundo erlenmeyer, através de uma mangueira de látex, que continha bicarbonato de sódio (NaHCO3) e em seguida para o terceiro erlenmeyer, preenchido com ácido sulfúrico (H2SO4). Para a determinação experimental da massa molar de um gás, é importante que as impurezas trazidas junto a ele sejam descartadas. Tais impurezas podem ser vapor de água, HCl gasoso, etc. Desta forma, faz-se uso de substâncias que promovam a purificação deste gás, reagindo com as impurezas presentes nele, mas nunca com o gás propriamente dito. As substâncias que faziam esse papel no presente experimento foram o NaHCO3 e H2SO4.
Por fim, o gás seguiu para o balão de fundo chato, que foi pesado antecipadamente, para a obtenção da massa inicial (massa do balão + massa do ar + massa da rolha), resultando numa massa de 141,738 gramas. A cada 5 minutos, o balão era vedado com a rolha e então pesado. O procedimento repetiu-se até que a massa das pesagens permanecesse constante, conforme indicada a tabela 1 a seguir:
	Pesagens
	Massa (g)
	Pesagem 1
	141,905
	Pesagem 2
	141,917
	Pesagem 3
	141,920
	Pesagem 4
	141,920
Tabela 1 - Massa do balão
Ao fim do experimento, aferiu-se o volume do balão de fundo chato, colocando-se água até a marca onde estaria a rolha. O valor de 320 mL nos mostra que o dióxido de carbono ocupou exatamente esse volume no balão.
Usando a Equação de Estado do Gás Ideal:
Na qual:
 Aplicando a equação para o ar, considerando que , obteremos a massa do mesmo. Então:
Isolando a variável de interesse (), teremos:
Agora que a equação foi ajustada, podemos substituir os valores obtidos e fornecidos em laboratório. Sendo que: ; ; ; ; 
De acordo com o que foi mencionado, a massa inicial (ar + balão + rolha) foi de 141,738 gramas. Para determinar a massa do balão juntamente com a massa da rolha, a qual será chamada de massa do conjunto, fazemos:
Como no final do experimento, após as sucessivas pesagens, obteve-se apenas CO2 no balão de fundo chato, logo para calcular a massa do gás, deve-se subtrair a massa final pela massa do conjunto. Assim, sendo que , temos:
Por fim, usando novamente a Equação de Estado do Gás Ideal, aplicada ao CO2, há condições de determinar a massa molar do mesmo. Considerando ; ; ; 
Isolando a variável de interesse, no caso , e substituindo os valores, obtemos:
Da literatura, temos que o valor da massa molar do CO2 é 44,01 g/mol. O valor experimental obtido foi de 44,018 g/mol. Calculando o erro associado ao experimento:
Visto que a margem de erro admissível é até 5%, observamos que o experimento apresentou grande exatidão, pois o valor experimental obtido para a massa molar de CO2 mostrou-se muito próxima àquela usada como referência (literatura). Além disso, o erro associado ao experimento ficou dentro da margem estipulada.
CONCLUSÃO
O experimento realizado teve como objetivo a determinação experimental da massa molar do dióxido de carbono nas condições normaisde temperatura e pressão. O valor obtido deveria ser próximo a 44,01 g/mol de CO2, conforme estabelecido pela literatura.
Utilizando conceitos da Lei dos Gases, discutidos na introdução, realizou-se o experimento conforme descrito no procedimento experimental. O gás de estudo foi o dióxido de carbono (CO2).
Ao fim do experimento e dos cálculos, obteve-se uma massa molar de 44,018 g/mol, valor muito próximo obtido pela literatura. O erro associado à comparação entre os valores experimental e teórico foi de 0,018%, permanecendo dentro do limite aceitável de 5% solicitado pelo professor. Pelo valor ter dado bem próximo ao valor apresentado pela literatura, podemos então concluir que a analise realizada em laboratório foi de grande aproveito, conseguindo atingir o objetivo do experimento, obtendo o valor da massa molar do dióxido de carbono utilizando todos os recursos disponibilizados em laboratório para a realização do experimento proposto.
REFERÊNCIAS
BALL, David W. Físico-Química. 1ª edição, volume 1, editora Thomson, 1962, p.6.
MORTIMER, Eduardo F.; MACHADO, Andréa H. Química. 1ª edição, volume 1, editora Scipione, 2011, p.235.
NÓBREGA, Olímpio S.; SILVA, Eduardo R.; SILVA, Ruth H. Química. 1ª edição, volume 1, editora Ática, 2008, p.273.