QGE - Relatório de Densidade de Líquidos e Sólidos

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RESUMO
O experimento abordou a determinação da densidade de diferentes materiais líquidos e sólidos, regulares e irregulares. Utilizou-se para a análise: água, clorofórmio, bola de vidro, cilindro, boneco e borracha. Contudo, foram verificadas mudanças de densidade dos materiais devido a suas diferentes formas e estruturas. 
INTRODUÇÃO
A determinação da densidade é usada em muitas áreas para caracterizar determinadas propriedades de um produto ou material. Ela é uma propriedade física da matéria, assim como odor, cor, ponto de fusão e ponto de ebulição. A determinação da densidade é realizada segundo o princípio de Arquimedes (método de flutuação), que diz que um corpo imerso em um líquido aparentemente perde peso em quantidade igual ao peso do líquido que desloca. Esse método permite a determinação da densidade de substâncias sólidas, viscosas e pastosas, além de líquidas. A densidade absoluta é definida como a quantidade de massa em uma unidade de volume. Portanto, para medirmos a densidade de um objeto qualquer, precisamos conhecer a sua massa e volume, pois a densidade é a massa dividida pelo volume. Como mostra a (Equação 1) abaixo:
Equação 1 - Fórmula da densidade.
A densidade de sólidos e líquidos, segundo o Sistema Internacional de Unidades é expressa em quilograma por metro cúbico (Kg/m3). Entretanto, é mais comumente expressa em unidades de gramas por centímetro cúbico (g/cm³) ou gramas por mililitro (g/mL).
A densidade absoluta é uma propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma densidade própria que a identifica e a diferencia das outras substâncias. A densidade relativa de um material é a relação entre a sua densidade absoluta e a densidade absoluta de uma substância estabelecida como padrão. No cálculo da densidade relativa de sólidos e líquidos, o padrão usualmente escolhido é a densidade absoluta da água, que é igual a 1,000 g/cm³ a 4 °C.
A densidade de um sólido é função da temperatura e, principalmente, da natureza da sua estrutura cristalina, haja vista, que os diferentes polimorfos de um composto exibem diferentes densidades.
Existem vários métodos e instrumentos de medições de densidades tanto para líquidos como para sólidos. (1)
Alguns métodos para obtenção da densidade de líquidos:
Picnômetro:
Figura 1 - Picnômetro.
Instrumento de laboratório usado para calcular a densidade relativa de um sólido ou líquido. O picnômetro é um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma que o seu volume seja invariável. Ele possui uma abertura suficientemente larga e tampa muito bem esmerilhada, provida de um orifício capilar longitudinal. Muito utilizado para determinar a densidade de uma substância.
Densímetro:
Figura 2 - Densímetro.
Densímetro é um aparato que tem por objetivo medir a massa específica (também chamada densidade) de líquidos. Existem várias maneiras de conceber este aparato, sendo que em uma das formas mais comuns se apresenta como um tubo de vidro longo fechado em ambas as extremidades. Este tubo é mais largo em sua parte inferior e possui uma graduação na parte mais estreita.
Todo o aparato deve ser imerso em um recipiente cheio do líquido do qual se deseja conhecer a massa específica até que ele possa flutuar livremente. A leitura é realizada observando em que marca da graduação fica posicionada a superfície do líquido.
Uma das utilidades do densímetro é inferir propriedades dos líquidos através da inspeção de sua massa específica, principalmente quando os líquidos são misturas de substâncias. Nestes casos é possível inferir se a composição da mistura é a esperada ou não a partir do valor esperado para a massa específica da mistura. 
SÓLIDOS REGULARES
Ao medirmos facilmente a massa de um artefato com uma balança, o volume de um objeto regular pode ser calculado medindo-se e multiplicando-se a sua: largura (l), comprimento (c) e altura (h).
Para medir o volume de cilindros usa-se a (Equação 2) abaixo:
Equação 2- Fórmula para medida do volume de um cilindro.
E o volume de esferas a (Equação 3) abaixo:
Equação 3 - Fórmula para medida do volume de uma esfera.
Um método para a obtenção da densidade de sólidos regulares é o paquímetro.
Paquímetro:
Figura 3 - Paquímetro.
Um paquímetro (por vezes também chamado de craveira) é um instrumento utilizado para medir a distância entre dois lados simetricamente opostos em um objeto. Um paquímetro pode ser tão simples como um compasso. O paquímetro é ajustado entre dois pontos, retirado do local e a medição é lida em sua régua. Vernier, é a escala de medição contida no cursor móvel do paquímetro, que permite uma precisão decimal de leitura através do alinhamento desta escala com uma medida da régua. Os paquímetros são feitos de plástico, com haste metálica, ou inteiramente de aço inoxidável. Suas graduações são calibradas a 20ºC.
A medida de um comprimento com uma escala métrica, graduada em milímetros, em geral permite obtenção de resultado aproximado até décimos de milímetro, desde que se faça avaliação visual da fração de milímetros que possa estar contida no comprimento que se mede. Um observador treinado, em escala bem feita (quando as condições de observação forem favoráveis), pode avaliar até 0,1 de divisão. Entretanto, ao estimar um desvio cometido na medida de um comprimento, com escala métrica, deve-se levar em conta que há duas coincidências a serem observadas: a do inicio a do fim do objeto, o que acarreta dupla incerteza.
SÓLIDOS IRREGULARES
O volume de objetos irregulares pode ser medido colocando-o em um recipiente cheio de água; o volume de água deslocada é igual o volume do objeto irregular. Com isso, mergulhando duas amostras sólidas de densidades diferentes em uma proveta com determinado nível de água, podemos concluir que: a amostra de maior densidade desloca menor volume, pois, tem mais massa em um pequeno volume. (2)
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS
Experimento 1: Densidade da água e do clorofórmio.
2 Provetas;
Balança analítica;
Frasco contendo CHCl3 (Clorofórmio);
Pisseta contendo água;
Experimento 2: Densidade de sólidos com geometria regular.
2 Sólidos com geometria regular (esfera e cilindro);
Balança analítica;
Régua;
Experimento 3: Densidade de sólidos com geometria irregular.
2 Sólidos com geometria irregular (boneco e borracha);
Balança analítica;
2 Provetas;
Pisseta contendo água;
MÉTODOS
Experimento 1: Densidade da água e do clorofórmio.
Pegue as provetas e determine por meio da balança analítica a sua massa e anote;
Adicione 15mL de CHCl3 (Clorofórmio) na primeira proveta e o mesmo volume de água na segunda proveta e anote. 
Determine por meio da balança analítica a massa resultante: proveta + líquido;
Determine a massa de cada líquido e calcule a sua densidade;
Devolva o CHCl3 para seu frasco de origem;
Experimento 2: Densidade de sólidos com geometria regular.
Pegue dois sólidos com geometria regular e determine por meio da balança analítica a sua massa e anote;
Por intermediário de uma régua, meça as suas dimensões e utilizando de fórmulas matemáticas calcule o seu volume;
Tendo em mãos a massa e o volume, calcule a densidade de cada sólido;
Experimento 3: Densidade de sólidos com geometria irregular.
Pegue dois sólidos com geometria irregular e determine por meio da balança analítica a sua massa e anote;
Por intermédio de uma proveta contendo água, imersa cada sólido de uma vez e verifique o volume de água deslocado;
Tendo em mãos a massa e o volume, calcule a densidade de cada sólido;
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Experimento 1: Densidade da água e do clorofórmio.
Depois de realizar os métodos já mencionados acima, encontrou-se os valores para cada substância que a partir deles pode-se calcular suas respectivas densidades. Os resultados foram observados e anotados, como mostra na (Tabela 1) abaixo:
 Tabela 1 – Densidade das substâncias.
	
SUBSTÂNCIA
	
DENSIDADEENCONTRADA
	DENSIDADE SEGUNDO A LITERATURA
	Água
	1,055g/mL
	1,0000g/mL
	Clorofórmio
	1,409g/mL
	1,4832 g/mL (3)
Embora os valores encontrados tenham sido bem próximos dos valores da literatura, houve uma diferença entre eles. Tal fato pode ser devido ao material usado não apresentar uma boa precisão para este tipo de análise ou até mesmo a temperatura em que foi feito o experimento não ser a mesma da literatura já que a mesma não foi verificada no momento em qual foi feito a prática. Abaixo temos a (Figura 4) e a (Figura 5) onde as provetas estão sendo pesadas.
 
Figura 4 - Pesagem da proveta 1. Figura 5 - Pesagem da proveta 2.
Logo temos a (Figura 6) e a (Figura 7) cada uma com 15 mL de solução, a primeira com água e a segunda com clorofórmio.
 
Figura 6 - Pesagem da proveta 1 com 15mL de H2O. Figura 7 - Pesagem da proveta 2 com 15mL de CHCl3.
Retomando, as imagens acima mostram a massa da água e do clorofórmio, como já se tinha a massa da proveta apenas subtraiu-se os valores e descobriu-se a massa real de cada substância. Com isso, através da fórmula da densidade (Equação 1) foi possível encontrar a mesma.
 
Experimento 2: Densidade de sólidos com geometria regular.
Após atingir a metodologia já mencionada anteriormente, encontrou-se os valores para cada sólido que a partir deles obtivemos suas densidades. Os resultados foram observados e anotados, como mostra na (Tabela 2) abaixo:
Tabela 2 - Tabela dos resultados obtidos no experimento.
	SÓLIDO REGULAR
	DIMENSÕES
	VOLUME
	DENSIDADE
	Esfera
	1,3cm
	6,9020mL
	1,2882g/mL
	Cilindro
	6,4cm x 1cm
	20,096mL
	0,3164g/mL
Abaixo temos a (Figura8) e a (Figura 9) onde os objetos de geometria regular estão sendo pesados.
 
Figura 8 - Pesagem da esfera. Figura 9 - Pesagem do cilindro.
A partir do momento em que se descobriu a massa de cada objeto, foram calculados suas dimensões e volumes através da (Equação 2) e (Equação 3) mencionadas na introdução. Com isso foi possível calcular a densidade de cada objeto.
Experimento 3: Densidade de sólidos com geometria irregular.
Após efetivar-se o procedimento já referido antes, encontrou-se as importâncias de cada sólido que a partir deles obtivemos suas densidades. Os resultados foram observados e anotados, como mostra na (Tabela 3) abaixo:
Tabela 3 – Tabela dos resultados calculados no experimento.
	
SÓLIDO IRREGULAR
	
VOLUME DESLOCADO PELO OBJETO
	
DENSIDADE DO OBJETO
	Boneco (1*)
	6mL
	1,2626g/mL
	Borracha (2*)
	8mL
	0,8566g/mL
Abaixo temos a (Figura10) e a (Figura 11) onde os objetos de geometria irregular estão sendo pesados.
 
Figura 10 - Pesagem do sólido irregular (1*). Figura 11 - Pesagem do sólido irregular (2*). 
Logo trazemos a (Figura12) e a (Figura 13) onde os objetos de geometria irregular foram imersos em uma proveta com 40mL de água.
 
Figura 12 - Imersão do sólido (1*) na água. Figura 13 - Imersão do sólido (2*) na água.
Com isso, observou-se o volume da água deslocado de cada sólido. Sendo que o sólido (2*) resultou em um maior deslocamento, 8mL, isso se deve por este ter uma massa maior que o sólido (1*), que deslocou 6mL de água.
A partir desta etapa, sabendo o volume deslocado de cada sólido, foi encontrada sua densidade através da sua fórmula (Equação 1) já referida na introdução.
CONCLUSÃO
Após os experimentos pode-se ter uma ideia da importância da densidade dos materiais e suas aplicações. Verificamos diferentes densidades em cada análise, todas próximas a literatura, algo que pode ter interferido em um melhor resultado foram prováveis fatores como temperatura, metodologia, composição química e estado físico do corpo. Pode-se assim, a partir de leitura e pesquisa, conhecer o método e principio de Arquimedes.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABJ8kAJ/determinacao-densidade-concentracao-solidos-liquidos (acessado em 09/05/14 às 16hs 50min.)
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAeqAEAA/densidade-liquidos-solidos (acessado em 09/05/14 às 17hs 10min.)
http://wendellcoltro.quimica.ufg.br/uploads/191/original_Lista_01.pdf?1332422927 (acessado em 09/05/14 às 19hs 30min.)