Relatório - Densidade dos líquidos - Físico-química experimental

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Universidade Estadual da Paraíba- UEPB
Centro de Ciências Biológicas e da Saúde-CCBS
Departamento de Farmácia
Curso: Farmácia
Físico-química Experimental
RELATÓRIO 01: DENSIDADE DOS LÍQUIDOS
Campina Grande - PB
Março de 2018
Centro de Ciências Biológicas e da Saúde - CCBS
Departamento de Farmácia
Turma: Quarta-feira 
Laboratório de: Físico-química Experimental
Docente: Dauci Pinheiro Rodrigues
Discente: 
Curso: Farmácia
Matrícula: 
Título e Número referente: Experimento 01- Densidade dos líquidos.
Data do Experimento: 28 de fevereiro de 2018
Recebimento em: _____________ Por professor (a): _________________
CORREÇÃO
Preparação: _____________
Relatório: _______________
Nota Global: _____________
Rubricada por professor (a): ___________________
INTRODUÇÃO
A densidade é uma propriedade específica de cada material, que serve para identificar uma substância, bem como avaliar sua pureza. A densidade pode ser absoluta, que é expressa pela relação entre a massa (m) e o volume (v) de determinado material; ou relativa, que é dada pela relação entre a densidade da amostra em questão () e a densidade da substância de referência (), que é, geralmente, a água.
As expressões utilizadas para calcular, respectivamente, as densidades absoluta e relativa são: 
 
As propriedades físicas podem ser classificadas em extensivas e intensivas, as propriedades extensivas são proporcionais à quantidade de matéria na amostra, enquanto as intensivas não dependem dessa quantidade, sendo que a densidade é uma propriedade intensiva e é geralmente influenciada pela temperatura e pela pressão (CÉSAR et al, 2012). Sendo uma propriedade intensiva, a densidade de 10 mililitros ou 1 litro de água é a mesma, por exemplo.
A densidade dos líquidos pode ser determinada medindo-se a massa e determinando-se o volume. No entanto, uma pequena alteração na temperatura pode afetar consideravelmente o valor da densidade, enquanto a alteração de pressão deve ser relativamente alta para que o valor da densidade seja alterado.
Arquimedes, filósofo e matemático grego, foi quem propôs pela primeira vez a ideia de densidade. Por acaso, em um banho, ele percebeu que seu corpo deslocava certo volume de água da banheira, e deduziu que o volume da água deslocado deveria ser igual ao volume de seu corpo (BENDICK, 2002). 
Os métodos utilizados para calcular a densidade de sólidos e líquidos baseiam-se no princípio de Arquimedes, através da verificação do efeito do empuxo, que é diretamente proporcional à massa de líquido deslocada por um corpo sólido imerso flutuante. O principal é o método do densímetro, instrumento simples e de fácil e rápido manuseio, porém pouco preciso, que mede diretamente a densidade de líquidos. Seu funcionamento baseia-se na proporcionalidade entre o grau de penetração de um corpo sólido flutuante num líquido (medido em escala arbitrária) e a densidade desse líquido. 
Outro método para a determinação de densidade é a picnometria, que consiste na determinação precisa de massa e volume de substâncias sólidas e líquidas. Essa determinação é feita através do picnômetro, um recipiente de vidro que contêm rolha, vazada por um tubo, que permite que o completo enchimento do picnômetro com líquidos. A capacidade volumétrica do instrumento é, portanto, facilmente determinada pela pesagem de um líquido tomado como padrão de densidade (geralmente água) na temperatura da operação.
O densímetro, apesar de ser menos preciso em relação ao picnômetro, é mais utilizado, uma vez que é um aparelho calibrado, por meio do qual pode-se fazer uma leitura direta. O picnômetro, por sua vez, apesar de mais exato, necessita da utilização da balança analítica.
OBJETIVO DO EXPERIMENTO
Calcular a densidade das soluções etanólicas e da sacarose nas diferentes concentrações, bem como suas possíveis variações, utilizando os métodos do picnômetro e do densímetro.
MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 MATERIAIS E SUBSTÂNCIAS
Água de torneira;
Água destilada;
Balança analítica;
Becker de 100 mL;
Densímetro;
Picnômetros de 25 mL;
Proveta de 1000 mL;
Soluções de sacarose;
Soluções etanólicas;
Termômetro.
.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
DENSÍMETRO
Colocou-se a água de torneira, líquido escolhido para análise, em uma proveta de diâmetro maior que o do bulbo do densímetro. Em seguida, a temperatura da água de torneira foi medida. Então, o densímetro foi girado e mergulhado no líquido. Quando o mesmo atingiu o equilíbrio, foi feita a leitura de sua escala. O procedimento foi repetido com a água destilada.
PICNÔMETRO	
 Mediu-se a temperatura ambiente, que marcou 26ºC, e, em seguida, pesou-se com exatidão o picnômetro, após lavá-lo e secá-lo. Posteriormente, encheu-se o picnômetro com água destilada para que o aparelho fosse secado e pesado com exatidão mais uma vez. O procedimento de lavagem e secagem foi repetido para cada solução etanólica e de sacarose, nas diferentes concentrações. A temperatura ambiente foi medida mais uma vez, marcando 28ºC. 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 DENSÍMETRO
 Não foi possível calcular as densidades das soluções etanólicas e da sacarose, pois a escala do densímetro encontrado no laboratório possui escala a partir de 0,95 g/mL, enquanto as densidades dessas soluções são menores. A densidade do álcool é menor que a da água em quaisquer condições. 
 No entanto, verificou-se a água destilada e a água de torneira (Boqueirão), e os resultados obtidos foram:
	
	Temperatura (ºC)
	Densidade (g/mL)
	Água destilada com impurezas
	28
	0,97 
	Água da torneira
	26
	0,97 
 Tabela 1: valores obtidos através do método densímetro.
 Constatou-se que a água destilada continha impurezas, pois sua densidade deveria ser menor do que a da água de torneira, devido à ausência de sais e outras substâncias.
 PICNÔMETRO
 
Temperatura inicial: 26º C. 
Temperatura final: 28ºC.
 Temperatura média: 27ºC. 
 Considerando a temperatura média, 27ºC, para os cálculos, e da água = 0,996512, os valores experimentais obtidos a partir do método do picnômetro foram:
 Soluções etanólicas
	Pic.
	Concentração do álcool (%)
	Vazio (g)
	Cheio de água (g)
	Cheio de solução (g)
	Massa de água (g)
	Volume (mL)
	Massa da solução (g)
	Densidade absoluta (g/cm3)
	Densidade relativa
	P1
	20
	30,3649
	85, 7113
	84,7968
	55,3464
	55,5401
	54, 4319
	0,98
	0,9834
	P2
	40
	30, 6197
	81, 8015
	80, 1288
	51, 1818
	51, 3609
	49, 5091
	0,9639
	0,9673
	P3
	60
	20, 0412
	53, 2160
	51, 4990
	33,1748
	33,2909
	31,4578
	0,9449
	0,9673
	P4
	70
	17,8622
	53,0817
	50,8673
	35, 2195
	35,3427
	33,0051
	0,9338
	0,9371
	P5
	80
	39,9418
	92, 4003
	88,5755
	52, 4585
	52, 6421
	48,6337
	0,9238
	0,9270
	P6
	PA - 99,5
	30,5740
	81, 5714
	76,4133
	50,9974
	51, 1759
	45,8393
	0,8957
	0,8988
Tabela 2: valores obtidos através do picnômetro para as soluções etanólicas
Soluções de sacarose
	Pic.
	Conc. (%) sacarose
	Vazio (g)
	Cheio de água (g)
	Cheio de Solução (g)
	Massa de água (g)
	Volume (mL)
	Massa da solução (g)
	Densidade absoluta (g/cm3)
	Densidade relativa
	P1
	10
	31,3063
	80,9500
	82,8514
	49,6437
	49,8174
	51,5451
	1,0346
	1,0382
	P2
	20
	32,6562
	82,8906
	86,7175
	50,2344
	50,4102
	54,0613
	1,0724
	1,0761
	P3
	30
	23, 3397
	76, 9248
	83,1009
	53,6951
	53, 8830
	59, 8712
	1, 1111
	1, 1149
	P4
	40
	21, 4460
	32, 0611
	33, 8021
	10, 6151
	10, 6522
	12,3561
	1, 1599
	1,1639
Tabela 3: valores obtidos através do picnômetro para as soluções de sacarose.
APLICAÇÕES DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
4.1.1 Explique por que o clorofórmio é mais denso do que o diclorometano.
R: A densidade de uma substância é influenciada pelo peso molar. O clorofórmio (CHCl3) é mais denso que o diclorometano
(CH2Cl2) porque possui massa molecular maior, 119,35 g/mol, já que possui um cloro a mais, enquanto o diclorometano tem massa molecular igual a 84,9 g/mol.
O que diz a teoria; quem é mais preciso, o método do picnômetro ou o do densímetro? O experimento realizado confirma? Explique.
R: Na teoria, o picnômetro é mais preciso que o densímetro, por utilizar valores analíticos, porém isso não pode ser confirmado através de experimento, pois o densímetro encontrado no laboratório possui escala incompatível com a escala das densidades das soluções a serem analisadas.
Quais as utilidades de determinar a massa específica das soluções que você usou com o método do picnômetro e depois determinar a densidade relativa destas soluções?
R: Com a determinação da massa específica, é possível analisar e identificar substâncias, além de determinar se a substância é ou não pura. A massa específica tem uma grande importância na indústria, para controle de qualidade de produtos.
Calcular a massa específica das soluções que você usou com o método do picnômetro e depois determinar a densidade relativa destas soluções.
Massa específica -> 
Solução etanólica
P1 – 20% => = 0,9800 g/cm3
P2– 40% => = 0,9639 g/cm3
P3 – 60%=> = 0,9449 g/cm3
P4 – 70% => = 0,9338 g/cm3
P5 – 80% => 0,9238 g/cm3
P6 – 99,5% => = 0,8957 g/cm3
Solução de sacarose
P1 – 10% => = 1,0346 g/cm3
 P2 – 20% => = 1,0724 g/cm3
 P3 – 30% => = 1,1111 g/cm3
 P4 – 40% => = 1, 1599 g/cm3
Densidade relativa => 
 
 Solução etanólica
 P1 – 20% => = 0,9834 
 
 P2 – 40% => = 0,9673 
 P3 – 60% => = 0,9482 
 P4 – 70% => = 0,9371 
 P5 – 80% => = 0,9238 
 P6 – 99,5% => = 0,8988 
 Soluções de sacarose
 P1 – 10% => = 1,0382 
 P2- 20% => = 1,0761 
 P3 – 30% => = 1,1149 
 P4 – 40% => = 1,1639 
Compare as massas específicas (densidade absoluta) do álcool etílico nas concentrações conhecidas, com as que você encontrará na bibliografia.
Pelo método do picnômetro
Pelo método do densímetro 
R: a) Através do método do picnômetro, utilizando a fórmula , foram encontrados os valores descritos no item 4.1.4. No entanto, para comparar tais valores aos encontrados na bibliografia, é necessário calcular o percentual de erro do experimento, através da fórmula: 
Os valores tomados como referência são tabelados, para a densidade absoluta na temperatura de 27º C. 
Álcool a 20%
Erro% = 
Álcool a 40%
Erro% = 3,65%	
Álcool a 60%
Erro% = 6,57%
Álcool a 70%
Erro% = 8,32%
	
Álcool a 80%
Erro% = 10,33%	
Álcool a 99,5% 
Erro% = 13,37%	
 CONSIDERAÇÕES FINAIS
 Neste experimento, foi possível calcular, através do método do densímetro, a densidade da água de torneira a 26ºC, que resultou em 0,97 g/cm3. A densidade da água destilada foi igual a da água de torneira, portanto, constatou-se que a água destilada continha impurezas, visto que a densidade da água de torneira deve ser maior, pois esta possui maior massa.
 Por meio do método do picnômetro, foi possível verificar as densidades das soluções etanólicas e de sacarose nas diferentes concentrações. Além disso, pode-se verificar o percentual de erro para os experimentos da solução etanólica. Através desse percentual, pode-se perceber que o experimento com o Álcool a 20% foi o que obteve o melhor desempenho, pois atingiu o menor percentual de erro, 1,51%.  
 O álcool a 99,5% foi o que apresentou o maior percentual de erro, provavelmente devido a fatores como tempo e forma de armazenamento, temperatura ambiente a que esteve exposto e volatilização. Além disso, o valor teórico utilizado foi o valor para 25ºC, enquanto o experimental foi para 27ºC.
 De modo geral, pode-se relatar a importância da determinação da densidade utilizando ambos os métodos, tendo em vista a importância de saber a densidade de certos produtos, e sabendo que estes métodos apresentam manipulação fácil e de baixo custo.
ANEXOS
 Cálculos para preenchimento das Tabelas 2 e 3.
Massa da água: A massa da água foi calculada por meio da subtração entre a massa em gramas do picnômetro quando cheio de água e a massa em gramas do picnômetro vazio. 
Solução etanólica
P1 - 20% -> 85,7113 – 30,3649 = 55,3464 g
P2 – 40% -> 81,8015 – 30,6197 = 51,1818 g
P3 – 60% -> 55,2160 – 20,0412 = 33,1748 g
P4 – 70% -> 53,0817 – 17,8622 = 35,2195 g
P5 – 80% -> 92, 4003 – 39,9418 = 52,4585 g
P6 – 99,5% -> 81,5714 – 30,5740 = 50, 9974 g 
Solução de sacarose
P1 – 10% -> 80,95 – 31,3036 = 49,6437 g
P2 – 20% -> 82,8906 – 32,6562 = 50,4102 g
P3 – 30% -> 76,9248 – 23, 2297 = 53,6951 g
P4 – 40% -> 32,0611 – 21,4460 = 10,6151 g
Massa da solução: A massa da solução foi calculada por meio da subtração entre a massa em gramas do picnômetro quando cheio de solução e a massa em gramas do picnômetro vazio. 
Solução etanólica
P1 - 20% -> 84,7968 – 30,3649= 54,4319 g
P2 – 40% -> 80,1288 - 30,6197 = 49,5091 g
P3 – 60% -> 51,4990 – 20,0412 = 31,4578 g
P4 – 70% -> 50,8673 – 17,8622 = 33,0051 g
P5 – 80% -> 88,5755 – 39,9418 = 48,6337 g
P6 – 99,5% -> 76,4133 – 30,5740 = 45,8393 g
Solução de sacarose
P1 – 10% -> 82,8514 – 31,3063= 51, 5451 g
P2 – 20% -> 86, 7175 – 32, 6562 = 54,0613 g
P3 – 30% -> 83,1009 – 23,2297 = 59,8712 g
P4 – 40% -> 33, 8021 – 21, 4460 = 12, 3561 g
Volume: o volume foi calculado pela divisão entre a massa da água, em gramas, pelo tabelado da água (0,996512) à temperatura de 27ºC (temperatura ambiente média durante o experimento).
Solução etanólica
P1 – 20% -> 55,3464 ÷ 0,996512 = 55,5401 mL
P2 – 40% -> 51,1818 ÷ 0,996512 = 51,3609 mL
P3 – 60% -> 33, 1748 ÷ 0,996512 = 33, 2909 mL
P4 – 70% -> 35,2195 ÷ 0,996512 = 35, 3427 mL
P5 – 80% -> 52, 4585 ÷ 0,996512 = 52,6421 mL
P6 – 99,5% -> 50, 9974 ÷ 0,996512 = 51,1759 mL
Solução de sacarose
P1 – 10% -> 49, 6437 ÷ 0,996512 = 49,8174 mL
P2 – 20% -> 50, 2344 ÷ 0,996512 = 50,4102 mL
P3 – 30% -> 53, 6951 ÷ 0,996512= 53, 8830 mL
P4 – 40% -> 10,6522 ÷ 0,996512= 10, 6522 mL
Para calcular o erro, foi necessário obter o valor tabelado da massa específica do álcool etílico nas concentrações utilizadas no experimento, à temperatura de 27ºC, uma vez que, na tabela, só foram dadas as massas específicas para 25ºC e 30ºC. Abaixo, os cálculos para tais valores.
Álcool a 20% 
25 	0,96639- 2 (x – 0,96395) = - 3 (0,96639 – x)
-5x = - 4,8270 
x = 0,9654
 = 
27 	x
30	0,96395
Álcool a 40%
25 	0,93148- 2 (x – 0,92770) = - 3 (0,93148 – x)
-5x = - 4,6498
x = 0,9299
 = 
27 	x
30	0,92770 
Álcool a 60%
25 	0,88931- 2 (x – 0,88278) = - 3 (0,88931 – x)
-5x = - 4,4334
x = 0,886698
 = 
27 	x
30	0,88278
Álcool a 80%
25 	0,83911- 2 (x – 0,83473) = - 3 (0,83911 – x)
-5x = - 4,18679
x = 0,87358
 = 
27 	x
30	0,83473
Álcool a 70%
Na tabela dada não havia o valor da massa específica do Álcool a 70%, sob qualquer temperatura. Portanto, foi necessário calcular primeiro esta concentração às temperaturas de 25ºC e 30ºC, relacionando as concentrações de 60 e 80 com 70, e só então calcular a temperatura a 27ºC.
Álcool 70% a 25ºC
60 	0,88931- 10 (x – 0,83911) = - 10 (0,88931 – x)
-20x = - 17,2842 
x = 0,86421
 = 
70 	x
80	0,83911
Álcool 70% a 30ºC
60 	0,88278- 10 (x – 0,83473) = - 10 (0,88278 – x)
-20x = - 17,1751
x = 0,858755
 = 
70	x
80	0,83473
Álcool 70% a 27ºC.
25 	0,86421 = 
- 2 (x – 0,858755) = - 3 (0,86421– x)
-5x = - 4,31014
x = 0,862028
27 	x
30	0,858755
	
 REFERÊNCIAS
BENDICK, Jeanne. Coleção imortais da
ciência: Arquimedes, uma porta para a ciência. Pág. 69-84. São Paulo: Odysseus Editora, 2002.
CAMPOS, Dulce. A determinação da densidade de sólidos e líquidos. Disponível em <http://dulce-campos.com/wordpress/wp-content/uploads/2010/09/APL-A-Determina%C3%A7%C3%A3o-da-Densidade-de-S%C3%B3lidos-e-L%C3%ADquidos1.pdf>
CÉSAR, Janaína. PAOLI, Marco-Aurélio de. ANDRADE, João Carlos. A determinação da densidade de sólidos e líquidos. Disponível em <http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/11544/articleI.pdf?seque nce=3>.
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. O que é densidade?. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-densidade.htm>
MAZALI, Italo. Determinação da densidade de sólidos pelo método de Arquimedes. Disponíevel em <http://lqes.iqm.unicamp.br/images/vivencia_lqes_meprotec_densidade_arquimedes.pdf>