Relatório fq exp massa de um gas

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QUÍMICA INDUSTRIAL
DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL I
DOCENTE: FERNANDO AFONSO
Aula 3:
MASSA MOLECULAR DE UM GÁS – PRINCÍPIO DE AVOGRADO E A LEI DOS GASES PERFEITOS
Discentes (as): 
Isabel Rodrigues
Anápolis, 11 de Março de 2019 
1. Introdução
	
Três variáveis conhecidas como temperatura, volume e pressão existentes em uma certa quantidade de gás definem completamente seu estado onde a partir da mudança (acréscimo ou decréscimo) de uma, as outras serão afetadas configurando-se como dependentes entre si. O estudo de tais mudanças do volume que afetam a pressão sob uma temperatura constante é conhecida como lei de Boyle. (AROEIRA, G.J.R 2016)
 O primeiro físico a estudar a transformação gasosa isotérmica foi Robert Boyle (1627-1691), em 1662. Mais tarde, em 1676 outro físico, Edme Mariotte (1620-1684) repetiu os experimentos feitos por Boyle e os divulgou, dando créditos ao criador. A partir de conclusões tiradas, deu origem a lei de Boyle-Mariotte, ou apenas lei de Boyle. A compreensão desta lei auxilia no entendimento a respeito do comportamento de gases, sendo de fundamental importância na elaboração da lei dos gases ideais. (FOGAÇA, J. R. V s/d) 
Sabendo que o volume e a pressão são inversamente proporcionais e o produto entre duas grandezas é igual a uma constante, tem-se a lei de Boyle representada por: 
𝑃.𝑉 = 𝐾
Se obter resultados e coloca-los em um gráfico relacionando pressão à um volume com temperatura constante, o mesmo sempre terá uma característica de hipérbole sendo chamado de isoterma como mostrado a seguir: 
 
Imagem 1: Representação gráfica de isotermas
Fonte: Jennifer Fogaça
 
Em 1811 Amedeo Avogadro propôs a hipótese de Avogadro alegando que volumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas condições de pressão e temperatura, apresentam a mesma quantidade de substâncias em mol (moléculas) relacionando volume molar de gases. (SOUZA, L.A s/d) 
Um professor de físico-química chamado Jean Baptiste Perrin determinou o número de Avogadro chegando a um valor entre 6,5×1023 e 7,2×1023 moléculas logo, posteriormente, este número foi determinado mais precisamente chegando ao valor hoje aceito que é de 6,022×1023 moléculas (CARLOS, E.S 2016). 
Relação entre volume e número de mols constante: 
Considerando que o volume molar para qualquer gás seja de 22,4 L/mol, a equação expressa que tal volume de qualquer gás possui 6,02 x 1023 moléculas (condições de 1 atm e 0 °C) (SOUZA, Líria s/d). 
Através da lei de Boyle cujo descreve o comportamento do gás ideal quando se mantém sua temperatura constante, de Gay-Lussac em que mostra o comportamento de um gás sob pressão constante em que variam-se temperatura e volume, e lei de Charles que descreve uma transformação isométrica, a pressão e a temperatura serão grandezas diretamente proporcionais conclui-se como um gás perfeito se comporta quando mantemos uma variável constante e variamos as outras duas. Logo, surge a equação de Clapeyron conhecida como lei dos gases ideais em que resume-se nas três leis anteriormente citadas relacionando pressão, temperatura e volume de um gás (ATKINS, Peter W, 2003):
𝑝.𝑉 = 𝑛.𝑅.𝑇
2. Objetivo 
Determinar experimentalmente relação geral entre volume, a massa, a temperatura e a pressão de uma amostra de gás. Determinar a massa molecular de um gás, no caso o butano, utilizando a equação dos gases perfeitos.
3. Materiais Métodos
3.1 Equipamentos
· Cuba de vidro;
· Proveta de 1000,0 mL;
· Recipiente para conter água;
· Termômetro Mangueira;
· Tubo de gás butano.
4. Procedimentos Experimentais 
 	Pesou-se a massa do tubo de gás butano e anotou. Conectou-se uma mangueira flexível na saída do tubo de gás e verificou-se se na mangueira não havia vazamento de gás. Adicionou-se água a uma proveta de 1000,0 mL até a extremidade superior. Com uma das mãos sobre essa extremidade, inverteu-se a proveta imergindo-a num volume de água contido em outro recipiente, de maneira que a proveta permanecesse com água e na posição vertical; direcionou-se a outra extremidade da mangueira, conectada ao tubo de gás, para o interior da proveta. Quando o nível do gás coincidiu-se com o nível da água no recipiente, cerca de 200,0 mL, interrompeu-se a transferência de gás para do tubo para o interior da proveta. Retirou-se a mangueira do interior da proveta e pesou-se novamente o tubo de gás, que por diferença com a massa inicial foi possível determinar a massa de gás transferida para o interior da proveta.
5. Resultados e Discussão
	Após a realização do experimento com os dados obtidos durante o mesmo e com auxílio da seguinte equação obtivemos o valor da massa molecular do butano:
Sabendo que , temos que: ; onde pressão do butano (p) é encontrada através da diferença entre a pressão total e a pressão vapor da água:
Levando em consideração que m1=mi – mf onde mi é a massa inicial do cilindro de gás butano e mf e a massa final do cilindro após a realização do experimento.
Tendo em vista que a temperatura da água durante o experimento era de 300K, que R=0,0821, o volume utilizado foi de 0,2L, a massa de gás butano utilizada é de 0,4g e a pressão do gás butano é de 0,96 atm, temos:
Ao analisarmos que a massa molecular teórica do gás butano é 58,12g/mol e a massa molecular obtida experimentalmente foi de 51,31g/mol, temos como possível fonte de erro a falta de calibragem da balança, com isso a massa do gás butano (m1) utilizada na equação para determinar a massa molecular do butano estava incorreta, ocasionando num valor abaixo do teórico. Outro erro também que poderia ter ocasionado esse valor é o vazamento do gás por algum furo na mangueira que não percebemos. 
6. Conclusão
	Após o término do experimento observou-se que a massa molecular do butano deu abaixo do valor teórico, contudo os valores foram bem próximos e o erro relativo foi de 11,72%. A equação dos gases perfeitos teve grande êxito na determinação da massa molecular do butano, visto que os erros foram derivados dos equipamentos, ou dos analistas e não da equação.
Referências Bibliográficas
FOGAÇA, JENNIFER.Transformação isotérmica ou Lei de Boyle. Disponível em: <https://manualdaquimica.uol.com.br/quimica-geral/transformacao-isotermica-ou-leiboyle.htm>Acesso em: 21de agosto de 2018. 
AROEIRA,GUSTAVO. Lei de Boyle-Mariotte. Disponível em: <https://www.infoescola.com/termodinamica/lei-de-boyle-mariotte/> Acesso em: 21de agosto de 2018. 
“PRINCÍPIOS DE QUÍMICA: Questionando a vida moderna e o meio ambiente”; ATKINS, Peter e JONES, Loretta; traduzido de “Chemicalprinciples: thequest for insight” por CARACELLI, Ignez e ZUKERMAN-SCHPECTOR, Julio; Porto Alegre, RS, Brasil; Ed. Bookman; 2001. 
CARLOS, EDER. Princípio de Avogadro, conceito de molécula; massa molar, volume molar dos gases. Disponível em: <http://centraldefavoritos.com.br/2016/08/24/principiode-avogadro-conceito-de-molecula-massa-molar-volume-molar-dos-gases/>Acesso em: 21de agosto de 2018.