RELATORIO 1

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DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA E DENSIDADE DE LÍQUIDOS
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Jacqueline Pereira Gomes 
Licenciatura em Química, Departamento de Química, Centro de ciências e tecnologia (UEPB)-PB. 
 
Resumo
A densidade é uma grandeza fundamental na área de físico-química, que relaciona a massa e o volume de uma substância química em uma determinada temperatura. Os estados de agregação da matéria, sólido, líquido e gasoso, são resultantes das forças intermoleculares que atuam nas variadas substâncias existentes na natureza. A densidade especifica de um liquido podem ser determinadas a partir do método do picnômetro e também fazendo o uso de instrumentos conhecidos como densímetro que permitem determinar as densidades sem que seja necessário o auxílio da balança analítica , utilizando apenas a noção do empuxo, que se baseiam na medição do volume imerso do instrumento , já a massa especifica de líquidos pode ser determinada por medidas da massa do liquido que ocupa o volume do liquido conhecido (método do psicrômetro) e por métodos de flutuação baseados no princípio de Arquimedes. As densidades das soluções é função tanto da temperatura como também da sua concentração. Este relatório tem como objetivo mostrar como é realizada a determinação da massa especifica de um liquido, através do uso de instrumentos como o picnômetro e o densímetro. As substâncias utilizadas para determinar as densidades foram água destilada, solução de álcool etílico de (20 a 80%) e solução de sacarose de (10 a 30%). Com a realização do experimento, foi possível observar que, é imprescindível o estudo da densidade de líquidos, uma vez que ela não está presente apenas nos laboratórios de Química e Física, mas no dia a dia dos estudantes, como na análise da qualidade do álcool combustível.
Palavras-chave: Densidade de líquidos; Densímetro; Picnômetro 
	
INTRODUÇÃO 
A densidade constitui uma propriedade da Física e Química bastante empregada no dia a dia e em indústrias químicas para análise de amostras com o intuito de observar a relação existente em certa quantidade de massa de uma amostra e o volume ocupado pela mesma. Nos líquidos, uma das características mais primordiais é a densidade absoluta, massa específica ou simplesmente densidade. 
	A densidade é expressa matematicamente como sendo:
d= (m )/(v )(g/mL) (1)
	Ela é função da temperatura, uma vez que essa propriedade está relacionada com o empacotamento ou arranjo de moléculas e com as interações intermoleculares. Uma exceção à regra de que os corpos se dilatam com o aumento da temperatura é a água. [2]
Figura 1 – Dilatação anômala da água
 
Fonte: (FERRARO, 2017) 
Percebe-se no gráfico que a água líquida contrai-se ao ser aquecida de 0ºC a 4ºC e dilata-se quando aquecida a partir de 4ºC. Desse modo, a 4ºC o volume de dada massa de água é mínimo e a densidade é máxima. É neste grau que a água está no estado líquido e as moléculas têm o mais alto grau de ordenação tetraédrica, em decorrência das ligações de hidrogênio.[3]
A densidade pode ser utilizada para distinguir um material puro de um impuro, pois a densidade dos materiais que não são puros (misturas) é diretamente proporcional à sua composição. Ela também pode ser utilizada na identificação e no controle de qualidade de um produto industrial, bem como está relacionada com a concentração de soluções (CÉSAR; PAOLI; ANDRADE, 2004). [4]
Além disso, a densidade pode ser utilizada com parâmetro para reconhecer minerais, verificar a autenticidade de objetos feitos com materiais nobres, explicar a flutuação de objetos muitos pesados, como os navios, e separar materiais com densidades distintas (MORTIMER, 2013). [5]
Para determinar a densidade de líquidos é necessário medir a massa da amostra e determinar, em seguida, o seu volume. Entretanto, a temperatura deve ser levada em consideração, visto que uma alteração pequena na temperatura afetará diretamente na densidade, diferentemente da pressão, que deve ser alterada de forma alta para ocorrer modificação na densidade. [5]
Uma forma ideal de determinar a densidade de substâncias é a utilização de um picnômetro, que consiste “em um pequeno frasco de vidro, adaptado com uma rolha também de vidro, na qual existe uma abertura capilar” (NETO; COSTA, 2003, p.7). [6]
Figura 2 – Picnômetro
 
Disponível em: <http://img.directindustry.com/pt/images_di/photo-m2/98137-2693383.jpg> Acesso em: 23 setembro. 2017.
	Desse modo, para determinar a densidade de um líquido utilizando um picnômetro é necessário que ele esteja calibrado e que a balança onde será pesado esteja calibrada para não afetar nos valores a serem medidos. A temperatura deve está em torno de 25ºC, sempre verificar se o picnômetro está limpo e livre de resíduos e não se deve tocá-lo diretamente com os dedos sem proteção. Percebe-se, com isso, que a picnometria é um método muito simples para determinar densidade de líquidos. [7]
Outra maneira de determinar a densidade de líquidos é por meio do densímetro. O densímetro é um aparelho capaz de medir a densidade dos líquidos nos quais é colocado. Quanto mais denso for esse líquido, maior a tendência do instrumento flutuar nele. Assim é possível medir a densidade de vários fluidos (líquidos ou gases). Pode-se medir a densidade dos líquidos colocando-se neles um objeto para flutuar. O nível de flutuação do objeto depende da densidade do líquido no qual o objeto é colocado. Comparando-se os níveis de flutuação em vários líquidos, é possível estimar suas densidades. [8]
Figura – Densímetro
 
Disponível em: https://www.google.com.br/search?q=imagens+deum+densimetro Acesso em: 23 setembro. 2017.
 Baseado em notações realizadas na teoria é possível afirmar que o método do picnômetro é mais preciso quando comparado ao método do densímetro. No experimento foi possível comprovar essa afirmação, sendo que a média dos resultados da picnometria do etanol e da sacarose foram bem próximas aos valores teóricos. Em contrapartida, os valores experimentais obtidos no método do densímetro para água destilada, foram, em parte, prejudicadas, pois as condições de destilação da água estavam comprometidas. [9] 
Objetivo do Experimento
Determinar a densidade do etanol nas concentrações de (20% a70%), e da sacarose nas concentrações de (10% a 30%) usando o método do picnômetro e densímetro.
Procedimento Experimental
 Substância Utilizadas 
Água destilada (H2O)
Solução de Álcool etílico (20% 30% 40% 50%,60%, 70%, 80%)
Solução de Sacarose (10%, 20%,30% ,40%).
Materiais Utilizados
Balança analítica (ALPAX)
2 Picnômetros de 25mL
2 Beckers; de 500mL;
 2 Provetas 250 mL;
 2 Pipetas de 25 mL
 6 Balões volumétricos de 500 mL;
 Densímetro (INCOTERM)
 Termômetr
 Papel toalha
 Espátula 
 Agitador magnético
 Pisseta 
 Funil de Vidro
 10 Frascos de plástico para guardar as soluções
Metodologia 
Inicialmente preparou-se seis soluções de álcool etílico com concentrações de (20% a 80%). Primeiramente calculou-se o volume de álcool etílico PA, que iria ser utilizado para o preparo de cada solução com as suas respectivas concentrações, os volumes foram medidos com o auxílio de uma proveta de 50 ml, e em seguida cada solução foi transferida para um balão volumétrico de 500mL, as soluções foram aferidas e por fim homogeneizadas e guardadas em fracos plásticos separadamente, para serem utilizadas durante a prática experimental. 
Em seguida, foram preparadas as soluções de Sacarose com concentrações de (10% a 30%). Foi realizado o cálculo da massa que seria usada para o preparo de cada solução. Com o auxílio de um béquer e de uma balança analítica cada massa de sacarose foi pesada e em seguida transferida para um béquer de 500 mL, adicionando aos poucos água destilada no béquer para que a sacarose pudesse ser diluída. Foi feito o uso de um agitador magnético para
que cada solução de sacarose fosse preparada mais rapidamente. Com a realização da diluição, transferiu-se cada solução de sacarose para um balão volumétrico de 500 mL. Por fim todas as soluções foram aferidas e homogenizadas.
Em seguida deu-se início ao experimento
 Primeiramente todas as substancias foram colocadas em uma proveta de 250 ml, uma de cada vez, em seguida colocou-se o densímetro dentro da proveta, para que se fosse possível medir suas densidades. Finalmente anotou-se as densidades encontradas para cada solução de álcool etílico (20%, a 80%) e cada solução de sacarose (10% a 30%).
Sequencialmente realizou-se a Calibração dos picnômetros. Durante a prática foi utilizado dois picnômetros de volume correspondente a 25mL. 
A calibração iniciou-se com a pesagem de cada picnômetro vazio, onde foi anotado a massa em gramas, para depois efetuar a lavagem dos picnômetros com água destilada, onde foram cheios até transbordar para depois realizar o processo de secagem utilizando os papéis toalhas, além de observar para não formar bolhas no orifício da rolha de vidro da vidraria. Nesse momento, cada picnômetro cheio foi pesado novamente e o resultado foi anotado para subtrair com o valor do picnômetro vazio para que a massa da água destilada fosse encontrada e através da densidade da água a 25ºC, encontrar o volume exato da vidraria, efetuando-se assim a calibração do picnômetro.
Posteriormente foi realizada a determinação da densidade do líquido (soluçães água-álcool) a partir dos picnômetros calibrados.
	O mesmo procedimento foi repetido para concentrações de álcool etílico com concentrações de (20% a 80%) e sacarose (10% a 40%). Como já foi encontrado o volume na calibração da vidraria com a água destilada e a massa da mesma quando vazia, restou apenas calcular as nove massas das concentrações citadas. 
Todas as densidades seguiram o procedimento: calibração, pesagem do picnômetro cheio com a solução, subtração dos valores obtidos pelo valor quando vazio para encontrar a massa da solução e a determinação da densidade.
Resultados e Discursões
Dados
Temperatura Ambiente Inicial: 25º C
Temperatura Ambiente Final: 25º C
Temperatura Ambiente Média: 25º C
Aplicações dos Resultados Experimentais
O clorofórmio, de fórmula molecular CHCl3, possui um íon cloreto a mais quando comparado ao diclorometano, na qual possui fórmula molecular de CH2Cl2. Logo, a massa molecular do clorofórmio será maior, visto que a massa molar do cloreto (MM=35,453g/mol) é maior que a massa molar do hidrogênio (MM=1,00794g/mol). Consequentemente, se temos um composto de maior massa molecular este também será mais denso, quando comparado com um composto de menor massa molecular.
Sabendo que a densidade é uma propriedade física que tem como uma das características a possibilidade de identificação de pureza de uma substância em análise, a determinação da massa específica de um elemento ou composto segue a mesma razão. Portanto, por meio da massa específica é possível de afirmar qual pura determinada substância está, quando esta encontra-se livre de contaminantes. 
Anotações dos dados experimentais da agua e das soluções de etanol e sacarose.
Os procedimentos realizados com os dois picnômentros resultaram nos seguintes valores com a água destilada:
Valores do picnômetro (1) 	
A densidade da água destilada a 25ºC é 0,9970g/mL. Então, pode-se calcular o volume da vidraria da seguinte forma, sabemos que;serão apresentados os resultados picnometro (1), valores do picnômetro (1) contendo água destilada:
Massa do picnômetro(1) vazio: 28,2351g
Massa do picnômetro(1) cheio: 55,3196g
A massa da água destilada, portanto:
m = mcheio – mvazio = 55,3196g – 28,2351g = 27,0845g
A densidade da água destilada a 25ºC é 0,9970g/mL. Então, pode-se calcular o volume da vidraria da seguinte forma, sabemos que;
d= m/v
Reorganizando de forma a encontrar o volume:
V = m/d=27,0845g/(0,99705g/mL) = 27,16463568 mL
O volume encontrado demonstra que o picnômetro foi calibrado, entretanto, o erro relativo resultou em:
Valores do picnômetro (2) 
•	Massa do picnômetro (2) vazio = 33,1692g
•	 Massa do picnômetro(2) cheio: 60,348g
•	A massa da água destilada, portanto:
m = mcheio – mvazio = 60,348g g 33,1692g = 27,1788g
A densidade da água destilada a 25ºC é 0,9970g/mL. 
Então, pode-se calcular o volume da vidraria da seguinte forma, sabemos que;
d= m/v
Reorganizando de forma a encontrar o volume:
V=m/d=27,1788g/(0,9970g/mL)= 27,26058175 mLV= m/d=27,1788g/(0,9970g/mL)= 27,26058175 mL
 
A massa do etanol, em gramas, é calculada através da diferença do picnômetro cheio de etanol e do picnômetro vazio, sendo:
Para a solução de álcool etílico a 20%:
•	Massa do picnômetro vazio: 28,2351g
•	Massa do picnômetro cheio =58,5815g
•	Massa = mcheio – mvazio = 58,5815g – 28,2351g = 30,3464g
Calculando a densidade da solução água-álcool a 20%:
d=30,3464g/27,16463568mL= 2,156535456 g/mL
•	Após colocar o densímetro em solução, foi observado a densidade da solução de álcool etílico 20% estava superior a 1, porem a densidade deveria ser inferior a 1. 
Para a solução de álcool etílico a 40%:
•	Massa do picnômetro vazio: 28,2351g
•	Massa do picnômetro cheio: 57,8453g
•	Massa = mcheio – mvazio = 57,8453g – 28,2351g = 29,66102g
Calculando a densidade da solução água-álcool a 40%:
D=29,6102g/27,16463568mL= 1,096674074 g/mL
Para a solução de álcool etílico a 50%:
•	Massa do picnômetro vazio: 28,2351g
•	Massa do picnômetro cheio: 57,5210g
•	Massa = mcheio – mvazio = 57,5210g – 28,2351g = 29,2859g
Calculando a densidade da solução água-álcool a 50%:
d=29,2859g/27,16463568mL= 1,078088349 g/mL
Para a solução de 60%:
Massa do picnômetro vazio: 
33,1692g
Massa do picnômetro cheio: 52,9090g
Massa = mcheio – mvazio = 52,9090g – 33,1692g = 19,7398g
Calculando a densidade da solução água-álcool a 60%:
d =19,7398g/27,26058175 mL= 0,724115141 g/mL
Para a solução de 70%:
Massa do picnômetro vazio: 33,1692g
Massa do picnômetro cheio: 53,1032g
Massa = mcheio – mvazio = 53,1032g – 33,1692g = 19,934g
Calculando a densidade da solução água-álcool a 70%:
d= 19,934g /27,26058175 = 0,7312389803 g/mL
Para a solução de álcool etílico 80%:
Massa do picnômetro vazio: 33,1692g
Massa do picnômetro cheio: 52,5317g
Massa = mcheio – mvazio = 52,5317g – 33,1692g = 19,3625g
Calculando a densidade da solução água-álcool a 80%:
d = 19,3625g/27,26058175mL= 0,7102746441 g/mL. 
Sabendo que o calor teórico da densidade do etanol é de 0,790g/cm3, o cálculo para ser medido o erro relativo para cada concentração de etanol se dá da seguinte forma:
E% 20% = x 100% = 17,11%
E% 40% = x 100% = 17,11%
E% 50% = x 100% = 17,11%
E% 60% = x 100% = 17,11%
E% 70% = x 100% = 17,11%
E% 80% = x 100% = 17,11%
A massa da sacarose, em gramas, é calculada através da diferença do picnômetro cheio de sacarose e do picnômetro vazio, sendo:
Cálculo para a solução de sacarose a 10%:
•	Massa do picnômetro vazio = 28,2351g
•	Massa do picnômetro cheio =60,1872g
•	Massa = mcheio – mvazio = 60,1872g – 28,2351g = 31,9521g
Calculando a densidade da solução sacarose a 10%:
d= 31,9521g /27,16463568mL= 1,1762238856 g/mL
Cálculo para a solução de sacarose a 20%:
Massa do picnômetro vazio: 33,1692g 
Massa do picnômetro cheio = 60,3453g
Massa = mcheio – mvazio = 60,3453g – 33,1692g = 27,1761g
Calculando a densidade da solução sacarose para 20%: 
d = 27,1761g /27,26058175 = 0,996922964 g/ml 
Cálculo para a solução de sacarose a 30%
•	Massa do picnômetro vazio: 28,2351g
•	Massa do picnômetro cheio: 62,0793g
•	Massa = mcheio – mvazio = 62,0793g – 28,2351g = 33,8442g
Calculando a densidade da solução de sacarose a 30%:
d=33,8442g/27,16463568mL= 1,245890637 g/mL
Sabendo que o calor teórico da densidade da sacarose é de 1,59g/cm3, o cálculo para ser medido o erro relativo para cada concentração de sacarose se dá da seguinte forma:
E% 10%= x 100% =
E% 20%= x 100% =
E% 30%= x 100% =
Com a análise dos seis valores
de densidade das soluções água-álcool, percebe-se que quanto maior a concentração (em porcentagem) da solução água-álcool menor será sua densidade como mostra o gráfico abaixo: 
Figura 2: Curva das densidades pelas concentrações das soluções água-sacarose 
 Fazer o grafico
Fonte: autor, 2017 	
Observa-se que quanto menor a massa por volume fixo da solução (densidade), menos denso é a substância. Além disto, o gráfico mostra que a densidade é inversamente proporcional a concentração quanto menor a densidade, maior a concentração.
Discursão 
Não foi possível obter resultados por meio do decímetro para as soluções de Sacarose (10% a 30%) e para as soluções de etanol (60% a 80%) , pois os valores estavam fora da faixa de medida do densímetro.
Em relação aos resultados obtidos nesse experimento por meio do picnômetro puderam ser consideráveis já que alguns dados estavam dentro de um percentual de erro aceitável, mas nos serviu para mostrar como se faz um trabalho de determinação de massa especifica em um laboratório, e as teorias que podem ser seguidas para facilitar essas pesquisas.
Observando-se os valores obtidos no experimento e comparando-os com os valores teóricos, podemos perceber que houve uma pequena discrepância nos resultados. Além disso, verificou-se a eficiência da picnometria na determinação das densidades, um método simples e fácil de ser feito, se as medidas necessárias forem tomadas, como manusear adequadamente a vidraria e utilizar a balança analítica de forma correta. 
O experimento nos proporcionou chegarmos a valores próximos dos reais, obtendo assim uma pequena margem de erro, mas nos informou de forma correta que esse trabalho é de importância imensa para nossos conhecimentos como químicos. 
CONCLUSÃO
	Após a realização do experimento, analisou-se que não é recomendável efetuar a determinação de densidade de substâncias sem calibrar de forma correta as vidrarias utilizadas, como os picnômetros nesta atividade experimental. Além disso, verificou-se a eficiência da picnometria na determinação das densidades, um método simples e fácil de ser feito, se as medidas necessárias forem tomadas, como manusear adequadamente a vidraria e utilizar a balança analítica de forma correta. Portanto, é imprescindível o estudo da densidade de líquidos, uma vez que ela não está presente apenas
REFERÊNCIAS
[1] CÉSAR, Janaína; PAOLI, Marco-Aurélio de; ANDRADE, João Carlos de. A Determinação de Densidade de Sólidos e Líquidos. Chemkeys. Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química. Jul, 2004. 8p.
[2] FERRARO, Nicolau Gilberto. Dilatação térmica dos líquidos. Disponível em: < http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/2013/03/cursos-do-blog-termologia-optica-e-ondas.html> Acesso em: 23 fev. 2017.
[3] MORTIMER, Eduardo Fleury; MACHADO, Andréa Horta. Química: Ensino Médio. 2. ed. São Paulo: Scipione, 2013. p. 27-42.
[4] NETO, João Adauto de Souza; COSTA, Carlos Eduardo Fernandes de Souza. Uso da Densidade para estimar o teor de Tântalo na columbita-tantalita: aplicação ao pegmatito Ubaeira, Currais Novo (RN). Estudos Geológicos. v. 13, 2003. p. 3-15. 
[5] BRUNO DE MOURA OLIVEIRA; JOÃO MASSENA MELO FILHO; JÚLIO CARLOS AFONSO. História da física e ciências afins: A densidade e a evolução do densímetro. Rev. Bras. Ensino Fís. vol.35 no.1 São Paulo Jan./Mar. 2013.
[6] MORTIMER, Eduardo Fleury; MACHADO, Andréa Horta. Química: Ensino Médio. 2. ed. São Paulo: Scipione, 2013. p. 27-42.
[7] NETO, João Adauto de Souza; COSTA, Carlos Eduardo Fernandes de Souza. Uso da Densidade para estimar o teor de Tântalo na columbita-tantalita: aplicação ao pegmatito Ubaeira, Currais Novo (RN). Estudos Geológicos. v. 13, 2003. p. 3-15.
[8] SIENKO, M.J.; Plane, R.A., Experimental Chemistry, 4th. edition, McGraw-Hill, New York, p.31-35. 1972.