Relatório 01 Densidade

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CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
LICENCIATURA PLENA EM QUÍMICA
RELATÓRIO: DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS POR PICNOMETRIA E DENSIMETRIA
Componente Curricular: Físico-Química Experimental
Docente: Dauci Pinheiro Rodrigues
Discente: Amanda Caroline Ferreira Araujo
Campina Grande – PB
Agosto, 2018
UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
LABORATÓRIO DE: FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL 
PROFESSOR (a): DAUCI PINHEIRO RODRIGUES
ALUNO (a): AMANDA CAROLINE FERREIRA ARAUJO
CURSO: LICENCIATURA EM QUÍMICA MAT: 142058874
TÍTULO E Nº DO EXPERIMENTO: Nº 1 DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS POR PICNOMETRIA E DENSIMETRIA. 
DATA DO EXPERIMENTO: 17\08\2018
RECEBIDO EM: ____\____\____ POR: ___________________ 
AVALIAÇÃO 
PREPARAÇÃO:______________ 
RELATÓRIO:_________________ 
PROVA:_____________________ 
NOTA GLOBAL:________ (_____________) 
RUBRICA DO (a) PROFESSOR (a) _____________
Introdução
As propriedades dos materiais são agrupadas em químicas e físicas. As propriedades químicas descrevem uma transformação química, tal como a interação de uma substância com outra, ou a transformação de uma substância em outra. As propriedades físicas não envolvem qualquer mudança na composição ou identidade da substância, isto é, são propriedades que podem ser observadas e medidas sem modificação de sua composição. As propriedades físicas podem ser classificadas como extensivas ou intensivas.
As propriedades extensivas são diretamente proporcionais à quantidade de matéria da substância presente da amostra, enquanto que as intensivas independem da quantidade de matéria. Temperatura (T), pressão (p), cor e densidade (d) são propriedades intensivas, enquanto que massa (m) e volume (V) são propriedades extensivas.
A densidade de líquidos pode ser determinada por medidas da massa do líquido que ocupa um volume conhecido. É uma grandeza intensiva, ou seja, não depende do tamanho ou quantidade de matéria. É função do tipo de substância, da temperatura e da pressão. 
A densidade é uma grandeza escalar, sua unidade no SI é o quilograma por metro cúbico (Kg/m3) que varia consideravelmente com a pressão nos gases (por serem altamente compressíveis). Verifica-se também que a densidade das soluções é função de sua concentração, sem que haja variação de volume dos seus componentes misturados, sendo então a densidade linear.
A densidade absoluta é a relação entre massa e volume, já a densidade relativa de um material é a relação entre sua massa específica e a massa específica de outro material tomada como padrão para comparação.
A densidade de líquidos pode ser determinada por medidas da massa do líquido que ocupa o volume conhecido, chamado método do picnômetro, e por método de flutuação baseados no princípio de Arquimedes, os chamados densímetros.
A picnometria, utilizada para medir densidade absoluta, consiste na determinação bastante precisa de massa e volume de substâncias líquidas e sólidas. O picnômetro é um recipiente de vidro com rolha esmerilhada, vazada por tubo capilar, que permite seu enchimento completo 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.
Os métodos de densidade relativa são baseados no princípio de Arquimedes, constituindo na medição (geralmente indireta) 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 ou aerômetro, instrumento simples, 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. Um tubo de ensaio graduado, contendo no seu interior um pequeno volume de material bastante denso (algumas bolinhas de chumbo, gotas de mercúrio ET.), flutuará verticalmente, servindo como densímetro rudimentar.
Objetivos
Calcular a densidade das soluções etanólicas e de sacarose nas diferentes concentrações usando os métodos do picnômetro e densímetro.
Materiais e métodos
Substâncias utilizadas
Água destilada;
Soluções: etanólicas nas concentrações 20, 40, 60, 70 e 80% em (v/v) e sacarose 10, 20, 30 e 40% em (m/v).
Materiais utilizados
	Balança analítica
	Picnômetros de 25mL
	Becker de 100mL
	Proveta
	Pipeta
	Balões volumétricos de 100mL
	Densímetro 
	Termômetro
Procedimento experimental
Picnômetro
Para a determinação da densidade das soluções etanólicas utilizando o picnômetro, lavou-se a vidraria com água, secou-se com cuidado para não tocar com a mão para que não houvesse impurezas e interferisse no resultado da pesagem, e pesou-se vazio. Logo após pesou-se a vidraria com água destilada e anotou-se o resultado dado pela balança analítica. Posteriormente, trocou-se a água destilada pela solução etanólica, e pesou-se novamente, com o mesmo cuidado para que não houvesse interferências na pesagem, anotou-se o resultado quantitativo da balança analítica. Repetiu-se este procedimento para todas as concentrações de soluções etanólicas indicadas e também para as soluções de sacarose nas suas determinadas concentrações. Anotando sempre os resultados obtidos pela balança analítica, para que posteriormente calcula-se a densidade de cada solução.
Densímetro
Para a determinação da densidade da solução de etanol e da água destilada utilizando o densímetro, colocou-se a solução numa proveta e em seguida mergulhou-se o densímetro (limpo e seco) na solução etílica e dá água destilada, observando e anotando o respectivo valor determinado pelo instrumento.
Resultados e discussão
Densímetro
	Ao medir a densidade da solução etílica P.A e da água destilada, levou-se em consideração alguns fatores: para a medição da densidade da água destilada, utilizou-se um densímetro não apropriado para o tipo de solução, mas mesmo assim se fez a mensuração para apenas demonstrar. O resultado obtido para a água destilada numa temperatura de 26ºC foi 0,97 g/cm³. 
	Para a solução etílica P.A, utilizou-se um densímetro específico para petróleo e seus derivados. Então também se levando em consideração que seria um densímetro inapropriado para a solução etílica a ser mensurada, também se levando em consideração que o álcool etílico usado não se encontrava numa pureza adequada. O resultado obtido para a álcool etílico numa temperatura de 28ºC foi 0,817 g/cm³.
Picnômetro
Utilizou-se uma balança analítica com precisão de 0,0001g para as devidas pesagens a serem feitas. Pesou-se e anotou-se primeiramente a sequência de picnômetro vazio e cheio de água, isso serve para que haja a calibração do mesmo, e foi-se anotando os valores dados na balança analítica. Em seguida pesando os picnômetro com as solução etanólicas nas respectivas concentrações de 20, 40, 60, 70 e 80% e P.A. E repetiu-se todo o procedimento novamente para as soluções de sacarose nas respectivas concentrações de 10, 20, 30 e 40%.
Através dos resultados obtidos, a densidade foi calculada (Cálculos presentes nos anexos) pela razão entre a massa da solução pelo volume ocupado da mesma, através do método do picnômetro. Levou-se em conta a temperatura ambiente, com uma temperatura inicial de 26ºC e uma temperatura final de 26ºC. Sendo assim não houve uma variação de temperatura, a mesma se manteve constante.
Os valores obtidos para as soluções etanólicas através dos cálculos então presentes na tabela abaixo:
Tabela 1- Anotação dos dados obtidos para as soluções etanólicas.
	
Picn.
	Conc. Do álcool (%)
	
Vazio (g)
	
Cheio de água (g)
	
Cheio da solução (g)
	
Massa da água (g)
	
Volume (mL)
	Massa da solução (g)
	Densidade Absoluta (g/cm³)
	P1
	20
	44,6065
	104,0772
	103,2663
	59,4708
	59,6677
	58,6598
	0,9831
	P240
	43,4585
	94,6102
	92,5786
	51,1517
	51,3210
	49,1201
	0,9571
	P3
	60
	23,0580
	55,2056
	53,7467
	32,1476
	32,2540
	30,6887
	0,9514
	P4
	70
	31,1089
	81,8225
	78,6591
	50,7136
	50,8815
	47,5502
	0,9345
	P5
	80
	31,6149
	82,3405
	76,1338
	50,7256
	50,8935
	44,5189
	0,8741
	P6
	P.A
	23,2345
	33,0969
	31,3509
	9,3624
	9,8950
	8,1164
	0,8202
Fonte: Adaptado do Manual de Química dos Experimentos (2018).
Através do experimento realizado para a determinação da densidade pelo método do picnômetro, pode observar uma pouca variação em relação aos valores das densidades nas mesmas condições de temperatura. 
Observando a densidades obtidas com o método do picnômetro para a densidade que medido com o densímetro, pode observar que, comparando ambas com as densidades obtidas pela literatura, o método do picnômetro é o mais adequado e mais preciso em relação à mensuração das densidades.
Foi observada também a variação da concentração das soluções etanólicas com a densidade, de modo que à medida que a concentração aumenta a massa da substância diminui, diminuindo assim a densidade da amostra. Estes resultados foram anexados num gráfico (Gráfico 1) para melhor compreensão.
Para as solução de sacarose repetiu-se o mesmo procedimento, considerando as mesmas condições de temperatura inicial e final, sendo assim se mantendo constante a 26ºC.
Os valores obtidos para as soluções de sacarose através dos cálculos (Cálculos contidos nos anexos) então presentes na tabela abaixo:
Tabela 2- Anotação dos dados obtidos para as soluções de sacarose.
	
Picn.
	Conc. De Sacarose (%)
	
Vazio (g)
	
Cheio de água (g)
	
Cheio da solução (g)
	
Massa da água (g)
	
Volume (mL)
	Massa da solução (g)
	Densidade Absoluta (g/cm³)
	P1
	10
	17,8600
	53,0667
	54,3850
	35,0667
	35,3232
	36,525
	1,0340
	P2
	20
	27,6921
	77,5389
	81,2129
	49,8468
	50,0118
	53,5208
	1,0701
	P3
	30
	35,1685
	60,6828
	63,4038
	25,5143
	25,5987
	28,2403
	1,1031
	P4
	40
	32,1468
	61,2905
	65,5299
	29,1437
	29,2401
	33,3831
	1,1416
Fonte: Adaptado do Manual de Química dos Experimentos (2018).
Foi observada para as soluções de sacarose também a variação da concentração das mesmas com a densidade, porém para o caso da sacarose que à medida que a concentração aumenta a massa da substância varia, e a densidade da amostra por sua vez aumenta. Estes resultados foram anexados num gráfico (Gráfico 2) para melhor compreensão.
4.1. Aplicação dos resultados experimentais
4.1.1. Explique porque o clorofórmio é mais denso do que o diclorometano.
O clorofórmio é mais denso que o diclorometano, pois a massa molar do clorofórmio (119,38 g/mol) é maior do que a massa molar do diclorometano (84,96 g/mol). E também como se pode observar nas relações das massas o clorofórmio possui uma quantidade maior de cloro em relação ao diclorometano.
4.1.2. O que diz a teoria, quem é mais precisa o método do picnômetro ou do densímetro? O experimento realizado confirma? Explique?
Na teoria o picnômetro é bem mais preciso que o densímetro, a confirmação foi observada no resultado do experimento realizado. Uma vez que, levando em consideração que ao realizar o método do densímetro tiveram todas aquelas observações, o tipo de densímetro, a pureza da substância. E também se compararmos os resultados com a bibliografia percebe-se que o método do picnômetro é que mais de aproxima do resultado. Houve uma taxa de erro, porém pequena, comparando com o densímetro que houve um erro muito relativo.
4.1.3. Quais as utilidades de determinar a massa específica dos materiais?
	Para se determinar o grau de pureza das substâncias, pois é significamente alterada pela presença de contaminantes, daí se pode determinar com que substância está se trabalhando ao compararmos com a bibliografia.
4.1.4. Calcular a massa específica das soluções que você usou com o método do picnômetro e depois determinar a densidade relativa destas soluções.
A tabela 3 mostra os resultados obtidos para as densidades absolutas (massa específica) e relativas, e o erro relativo percentual para as soluções etanólicas. A tabela 4 mostra os resultados obtidos para as densidades absolutas (massa específica) e relativas, e o erro relativo percentual para as soluções de sacarose. (Cálculos contidos nos anexos)
Tabela 3- Anotação dos dados obtidos para as soluções etanólicas em relação as densidade e erro percentual.
	
Picn.
	Conc. Do álcool (%)
	
Densidade Absoluta (g/cm³)
	Densidade Absoluta Teorica (g/cm³)
	
Densidade Relativa
	
Erro Percentual (%)
	P1
	20
	0,9831
	0,9659
	0,9690
	1,78
	P2
	40
	0,9571
	0,9307
	0,9337
	2,50
	P3
	60
	0,9514
	0,8894
	0,8923
	6,62
	P4
	70
	0,9345
	0,8631
	0,8659
	7,92
	P5
	80
	0,8741
	0,8382
	0,8409
	2,98
	P6
	P.A
	0,8202
	0,789
	0,7916
	3,95
Fonte: Autor (2018).
Então, como se pode observar na Tabela 3, à medida que a densidade absoluta diminui a densidade relativa também diminui. 
 Tabela 4- Anotação dos dados obtidos para as 
 soluções de sacarose em relação as densidade 
 e erro percentual.
	
Picn.
	Conc. De Sacarose (%)
	
Densidade Absoluta (g/cm³)
	
Densidade Relativa
	P1
	10
	1,0340
	1,0374
	P2
	20
	1,0701
	1,0736
	P3
	30
	1,1031
	1,1067
	P4
	40
	1,1416
	1,1453
 Fonte: Autor (2018).
Observando a Tabela 4, percebe-se que à medida que a densidade absoluta aumenta a densidade relativa também aumenta.
4.1.5. Construir um gráfico que contenha as densidades na ordenada e as concentrações na abscissa para os dois métodos.
 Gráfico 1: Densidade absoluta das soluções etanólicas nas diversas concentrações
 Fonte: Autor (2018).
 Gráfico 2: Densidade absoluta das soluções de sacarose nas diversas concentrações
Fonte: Autor (2018).
4.1.6. Compare as massas específicas (densidade absoluta) do álcool etílico nas concentrações conhecidas, com as que você encontrará na bibliografia.
Pelo método do picnômetro
Tabela 5- Dados relativos à densidade absoluta encontrada através de literatura a 26ºC comparada a densidade absoluta pela razão massa e volume.
	
Picn.
	Conc. Do Álcool (%)
	Densidade Absoluta tabelada a 26ºC (g/cm³)
	Densidade 
Absoluta (g/cm³)
	P1
	20
	0,9659
	0,9831
	P2
	40
	0,9307
	0,9571
	P3
	60
	0,8894
	0,9514
	P4
	70
	0,8631
	0,9345
	P5
	80
	0,8382
	0,8741
	P6
	P.A
	0,789
	0,8202
 Fonte: Autor (2018).
Observando a Tabela 5, pode-se observar que houve um aumento da densidade quando calculadas através do cálculo da razão massa e volume (cálculos contidos nos anexos). Observando a Tabela 3, pode-se notar então o erro percentual dessas duas comparações. A densidade encontrada pelo método do picnômetro é maior que os valores encontrados na literatura.
Pelo método do densímetro
O valor da densidade absoluta da solução etílica P.A dada pela literatura é de 0,789 g/cm³, o valor que se obteve através do densímetro foi de 0,817 g/cm³ na temperatura de 28ºC. Levando em consideração que o densímetro usado não era apropriado para a solução já se constata um erro considerável na mensuração. Então assim como houve um erro no método do picnômetro, no método do densímetro também se pode observar que a densidade encontrada foi maior do que a densidade dada pela literatura.
Conclusão
O experimento realizado teve seu objetivo alcançado no estudo e na determinação da massa específica e da densidade de líquidos. Comprovou-se experimentalmente e teoricamente que o melhor método na determinação das densidades nas diferentes concentrações foi o método do picnômetro. Além de que com as medidas tomadas experimentalmente se pode calcular as diversas densidades e compara-los com os dados achados na teoria. De modo geral a determinação da densidade utilizando o picnômetro e o densímetro é importante, pois a densidade é uma propriedadecapaz de identificar o grau de pureza de uma substância, com fácil manipulação e efetuação.
Referências
- A determinação da densidade de sólidos e líquidos. Disponivel em: http://www.chemkeys.com/bra/md/eddns2/adddds3/introd2/introd2/.htm. Acessado em: 26/08/18
Apostila de físico-química experimental – Manual de Prática – 2018
Cecchi, H. M., “Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos”, 2ª ed. 
ANEXOS
- Cálculos realizados para a determinação das massas, volumes, densidade absoluta, densidade relativa, interpolação e erro percentual para as soluções etanólicas e as soluções de sacarose.