Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Instituto de Química Relatório QG 109 – Química Geral Experimental Determinação da Massa Molar de um Metal Cristielen de Souza Marques RA: 195761 Lívia de Cássia Franco RA: 182167 Disciplina: QG 109 – Química Geral Experimental Turma: A Professor: Edvaldo Sabadini Campinas, 24 de agosto de 2017. 2 1. INTRODUÇÃO A massa molar é a medida em gramas de um mol de um elemento químico. Cada elemento possui uma massa molar própria. Pensando nisso, surge a curiosidade, já que essa propriedade (Massa molar) é única para cada elemento, isso a faz de suma importância, descobriremos um elemento, sem ter muitas informações sobre o mesmo, apenas através de um simples experimento e simples cálculos determinando sua massa molar, a fim de descobrir com exatidão qual elemento estamos trabalhando. Utilizaremos um metal desconhecido, nesse experimento, e calcularemos sua massa molar através do volume de H2 liberado da reação com HCl (Ácido Clorídrico), ou oxirredução do metal e ácido. E utilizaremos como base principal dos cálculos, a fórmula dos gases ideais de Dalton, densidade, condições de temperatura e pressão, e compararemos com valores de literatura. Contudo, a possibilidade de uma extrema exatidão nos cálculos do experimento podem divergir por questões de pressões, porém, ainda assim é possível determinar o metal sem muitos problemas. 3 2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 2.1. OBJETIVO Determinação da massa molar de um metal desconhecido a partir da reação com ácido clorídrico. 2.2. PROCEDIMENTO Materiais e Reagentes: Ácido Clorídrico 6 mols/L-1 3 Amostras de um Metal Desconhecido Água Destilada 1 Balança Analítica ± 0,001 (Tecnal) 1 Béquer de 600 ml 1 Béquer de 250 ml 1 Béquer de 100 ml 1 Bureta de 50 ml 1 Proveta de 10 ml 1 Proveta de 2 L 3 Rolhas 3 Fio de Cobre 2 Pipetas de Pasteur 1 Suporte Universal 1 Funil Analítico Liso 1 Garra Procedimento: Inicialmente, fechou-se a torneira da bureta e prendeu-se a mesma no suporte universal usando-se uma garra. Colocou-se abaixo do bico da bureta um béquer de 600 ml com água destilada. Com o auxílio de uma proveta de 10 ml e um funil, adicionou-se cuidadosamente 10 ml de uma solução de ácido clorídrico (6 mols L-1) à bureta. Em seguida, retirou-se a bureta da garra e, com esta inclinada (evitando a mistura da água com o HCl), adicionou-se água destilada com 4 uma pisseta, até o seu total preenchimento. Fixou-se novamente a bureta ao suporte usando a garra. Pesou-se então cerca de 25 a 30 gramas do metal desconhecido (que foi lixado com uma palha de aço, para se remover os óxidos) e enrolou o mesmo em um pedaço de fio de cobre. Prendeu-se o fio a uma rolha de borracha, deixando cerca de 4 cm do fio de cobre entre a amostra e a rolha. Colocou-se então a rolha de borracha com a amostra no topo da bureta. Logo após, tapou-se o orifício da rolha com um dos dedos. Inverteu-se a bureta e introduziu-se o seu topo (a parte com a rolha) na água dentro do béquer de 600 ml. Em seguida, quando o topo da bureta já estava dentro da água, retirou-se o dedo do orifício da rolha e prendeu-se a bureta invertida no suporte, conforme esquematizado abaixo: Montagem do Experimento: 1. Suporte Universal 2. Garra 3. Bureta com Água Destilada e HCl invertida 4. Béquer de 600 ml (Imagem 1 - Fonte: Arquivo pessoal) Após o final da reação (o cessar da formação de bolhas, significando que, o metal foi totalmente consumido), marcou-se o nível da solução que restou dentro na bureta e cuidadosamente com o dedo novamente no orifício da rolha retirou-se a bureta que estava invertida dentro do béquer e a mesma ainda invertida foi mergulhada dentro de uma proveta de 2 L contendo água de torneira (para garantir que o gás de dentro da bureta estivesse na mesma 1 3 2 4 1 2 3 4 5 pressão), ajustou-se então o nível da solução na bureta com o nível da água na proveta e anotou-se esse volume. Em seguida, retirou-se a bureta de dentro da proveta e descartou-se a solução ácida contida nela, no local indicado para descarte. Logo após, lavou-se, a mesma com água destilada, e completou o seu volume até o nível medido no procedimento anterior. Este volume foi transferido para um béquer de 100 ml que estava previamente pesado e seco, assim sendo pesou-se a massa da água, para descobrir o volume do gás H2 liberado. 2.3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Após a montagem e execução do experimento, conforme descrito acima (2.2), coletou-se os dados que serão usados nos cálculos para a determinação da Massa Molar do Metal. Pesou-se separadamente cada amostra do metal desconhecido e anotou-se sua massa. Pesou-se os volumes da água de cada amostra, e a partir da massa obtida (m) e da densidade (d)da água à 20ºC (Tabela 1) calculou-se o volume (V) do gás H2, através da equação (dados vide Tabela 3): 𝑉 = 𝑚 𝑑 6 Para o cálculo da massa molar do metal desconhecido usou-se a quantidade de mols (z) do hidrogênio liberados na reação do metal com HCl. A partir da equação de estado ideal dos gases, pode-se encontrar este valor: 𝑃𝑉 = 𝑧𝑅𝑇 Onde: P é Pressão Parcial (Pressão Total (715 mmHg) – Pressão Vapor d’água (17,54 mmHg)); V é o Volume do H2 liberado no experimento (Média: 27,8503 ml → 0,02785 L); z é o Nº de Mols (a ser encontrado); R é a Constante dos Gases (62,3633 L.mmHg.𝐾−1. 𝑚𝑜𝑙−1; T é a Temperatura (293 K). Calculando (passo a passo): 𝑃𝑉 = 𝑧𝑅𝑇 ➔ (715 mmHg − 17,54 mmHg) × 0,02785 L = z × 62,3633 L. mmHg. 𝐾−1. 𝑚𝑜𝑙−1 × 293 K ➔ (697,46 mmHg) × 0,02785 L = z × 18272,4469 L. mmHg. 𝑚𝑜𝑙−1 ➔ 19,424261 = z × 18272,4469 L. mmHg. 𝑚𝑜𝑙−1 ➔ z × 18272,4469 = 19,424261 ➔ z = 19,424261 18272,4469 ➔ z = 0,00106 mol 7 Após encontrar o número de mols z é possível descobrir o número de mols x do metal a partir da estequiometria da reação, abaixo: 𝑀(𝑠) + 𝑛𝐻 + (𝑎𝑞) → 𝑀 𝑛+ (𝑎𝑞) + 𝑛 2 𝐻2(𝑔) Onde z = n 2 Sabe se que, se n for 1: Mols do Metal = 1 mol − 0,5 mol de H2 X − 0,00106 ➔ 0,5. X = 0,00106 ➔ 𝑋 = 0,00106 0,5 ➔ X = 0,00212 mol O Número de mols encontrado, para n = 1, foi de 0,00212 mols. Abaixo segue tabela com o calculo para cada n. Para calcular a Massa Molar do Metal, usamos a média das massas do metal (m) (Tabela 2) e o número de mol encontrado para os n (n = 1, n = 2 e n = 3), utilizando a fórmula abaixo: MM = 𝑚 𝑋 ➔ 𝑀𝑀 = 27,8010 0,00212 ➔𝑀𝑀 = 0,02780 𝑔 0,00212 𝑚𝑜𝑙 ➔ 13,1132 𝑔/𝑚𝑜𝑙 Abaixo segue tabela com a Massa molar calculada de cada n. 8 Através dos cálculos efetuados, conseguimos a Massa Molar de 26,2264 g/mol, que se aproxima do Magnésio (Mg) de 24,305 g/mol (Segundo tabela periódica on-line: www.ptable.com). Essa diferença acontece pois, a pressão do vapor d’água ao fim da reação na bureta é composta pela pressão do H2 e do Vapor d’água, e pelos cálculos e possível calcular apenas a pressão do H2. A solubilidade do H2 no HCl afeta os resultados pois o gás afeta a pressão do gás do sistema, valor utilizado nos cálculos efetuados para a determinação da Massa Molar do Metal. 3. CONCLUSÃO 4. REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS. ATKINS, P. W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. CÉSAR, J. e de ANDRADE, J.C. Determinação da massa molar de um metal, 2006. Disponível em: <http://www.chemkeys.com/artigo/28/310>. Acesso em: 06 set. 2009. http://www.ptable.com/
Compartilhar