RELATÓRIO EXPERIMENTO N° 02 DIFUSÃO DE GASES

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
CCBS - CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE
DF - DEPARTAMENTO DE FARMÁCIA
 
 
COMPONENTE CURRICULAR: FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL
TURMA: QUINTA-FEIRA, 13 HORA
 
RELATÓRIO EXPERIMENTO N° 02
DIFUSÃO DE GASES
CAMPINA GRANDE - PB
 Agosto de 2018
UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
CCBS - CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE
DF - DEPARTAMENTO DE FARMÁCIA
 
 
TURMA: QUINTA-FEIRA, 13 HORAS
Laboratório de: Físico-química Experimental
Docente: 
Discente: 
Curso: Farmácia
Matrícula: 
Título e Número referente: Experimento 02 - Difusão de gases
Data do Experimento: 30 de agosto de 2018
Recebimento em: ____________ por professor (a): _________________
CORREÇÃO
Preparação: _____________
Relatório: _______________
Nota Global: _____________ ( )
Rubricada por professor (a): ___________________
INTRODUÇÃO
O gás se espalha pelo volume disponível, pois as forças intermoleculares existentes são incapazes de segurar suas moléculas, evitando que elas se espalhem. Esse fenômeno, que permite que o gás preencha uniformemente todo o espaço disponível, é uma das mais importantes propriedades físicas de um gás e é chamado de difusão gasosa.
Nos sólidos, o processo de difusão é muito lento, tanto que são necessários métodos especiais para detectar e medir a velocidade de difusão; nos líquidos, a difusão ocorre mais rapidamente. Já para os gases, a difusão é muito rápida, e, além disso, é frequentemente auxiliada pelas correntes de convecção no ar, que faz com que seja ainda mais veloz. A efusão é o processo pelo qual um gás passa através de um orifício, e obedece às mesmas propriedades da difusão, no que diz respeito à velocidade dos gases.
Tal propriedade segue a Lei de Graham, que foi formulada em 1829 por Thomas Graham estabelecendo que a velocidade de efusão e difusão de dois gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, é inversamente proporcional a raiz quadrada de suas densidades, expressa na fórmula abaixo: 
Esta relação entre dois gases, submetidos à difusão, nas mesmas condições de temperatura e pressão, além de determinar a velocidade de difusão do gás, serve também para determinar sua densidade ou sua massa molecular.
Esta teoria é utilizada no método de efusão separação de isótopos, que é caracterizado pela passagem de partículas gasosas através de pequenos orifícios (poros) afim de isolar os isótopos de acordo com o eu tamanho. A obtenção de Urânio enriquecido (U235) é um exemplo de separação de isótopos, onde o hexafluoreto de urânio é submetido ao processo de efusão contra uma parede cheia de poros microscópicos. 
O U-235 que é menor, passa pelos poros facilmente, enquanto o U-238 fica retido. A passagem pela "peneira" é repetida até a concentração de U-235 chegar ao nível desejado. O urânio enriquecido é usado na geração de energia nuclear (2% a 3% de U-235) e para a fabricação de bombas atômicas (90% de U-235 aproximadamente).
OBJETIVOS
Comprovar a Lei de Graham, calculando experimentalmente a velocidade de difusão de gases HCl e NH3 a partir da reação de neutralização entre eles, utilizando como referência o anel formado na reação.
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS 
Bancada de madeira;
Capela;
Cronômetro;
Luvas de PVC;
Máscara com filtro;
Óculos de segurança;
Parede porosa de algodão;
Pipetas graduadas;
Régua graduada de 1m;
Termômetro;
Tubo de vidro de aproximadamente 75 cm de comprimento por 2,0 cm de diâmetro. 
SUBSTÂNCIAS
Ácido clorídrico concentrado (HCl)
Hidróxido de amônia concentrado ()
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
· A princípio, a temperatura do ambiente foi aferida e a mesma registrou 26 ºC.
· Montou-se a estrutura necessária, para que o experimento fosse realizado: dois suportes alinhados sustentando um tubo de vidro seco vedado por duas rolhas, uma de cada lado, descrita na apostila de físico-química experimental.
· As rolhas foram retiradas para que nelas fossem colocados dois chumaços de algodão servindo como parede porosa.
· Então, 1 ml de cada reagente (HCl e NH4OH) foi pipetado no algodão contido nas rolhas, dentro da capela de fluxo laminar.
· As rolhas foram colocadas simultaneamente em suas respectivas extremidades. Com o tubo vedado, iniciou-se a cronometragem do tempo até o aparecimento de um anel branco. 
· Após a visualização do anel, fazendo uso de uma régua mediu-se a distância percorrida pelos gases NH3 e HCl, anotando-se esse comprimento.
· Por fim, verificou-se novamente a temperatura ambiente, que registrou 24 ºC.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Temperatura Inicial: 30ºC.
Temperatura final: 30ºC.
Temperatura média: 30ºC
A partir de dados obtidos no experimento, foi preenchido o Quadro 2.1 da apostila de físico-química experimental:
	Tempo para a formação do anel
	 = 3,34 min = 214 s
 = 3,36 min = 216 s
	 = 215 s
	Distância percorrida pelo gás NH3
	 = 37 cm
 = 39 cm
	= 38 cm
	Distância percorrida pelo gás HCl
	 = 30 cm
 = 27,5 cm
	 28,75 cm
Quadro 1 – Valores obtidos com o experimento.
APLICAÇÃO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Calcule a velocidade de difusão dos gases NH3 e HCl.
R: A velocidade de difusão dos gases é dada pela fórmula:
Sendo = distância média percorrida e = tempo médio para a formação do anel.
De acordo com os valores obtidos no experimento:
Conhecendo-se as velocidades de difusão dos gases do item anterior e as velocidades de difusão da Tabela 2.1, construa os gráficos.
a) Velocidade x massa molar
b) Log (V) x log (massa molar)
	Gases
	Velocidade de Difusão (cm/100s)
	MM (g/mol)
	Log (V)
	Log (MM)
	
	31
	2
	1,491
	0,301
	
	22
	8
	1,342
	0,903
	
	8,3
	28
	0,919
	1,447
	
	5,2
	71
	0,716
	1,851
	
	17,67
	17
	1,247
	1,230
	
	13,37
	36,5
	1,126
	1,562
 Tabela 1: Velocidade de difusão de alguns gases
Gráfico 1: Relação entre velocidade (cm/100s) e massa molar (g/mol) dos gases dados 
Gráfico 2: Relação entre velocidade (cm/100s) e massa molar (g/mol) dos gases dados 
Escreva a reação da experiência. De que é formado o anel branco que se formou e o que significa o seu aparecimento.
R: Quando os gases liberados pelo OH e entram em contato, ocorre a precipitação do composto NH4Cl, que é responsável pela formação do anel branco dentro do tubo de vidro, que pode ser observado durante a prática experimental.
Compare os dados obtidos pela lei de Graham com os teóricos.
R: A seguinte fórmula foi usada para calcular o erro entre os valores teóricos e os valores experimentas obtidos:
O seguinte cálculo foi realizado para obtenção do valor teórico:
Para calcular a velocidade de difusão dos gases usando os dados obtidos no experimento foram realizadas as seguintes operações:
Calculando o erro temos:
Justificar os gráficos.
R: Conforme o observado no Gráfico 1, a velocidade de difusão de um gás é inversamente proporcional às medidas de suas massas molares, uma vez que não houve compensação entre as massas molares. Quando o logaritmo foi aplicado, houve esta compensação, ou seja, as massas passam a ser dadas de forma equiparada, causando a linearização do gráfico. 
O experimento comprova a lei de Graham? Por quê? 
R: Sim, porque através da prática pode-se confirmar pela experiência que o elemento de maior massa molar possui menor velocidade. Observando os gases estudados, temos:
	Gás
	Massa molar (g/mol)
	Velocidade de difusão (cm/100s)
	
	36,5
	10,75
	
	17
	19,76
Tabela 02: Relação entre massa molar do gás e sua velocidade de difusão.
Um balão, de material permeável às variedades alotrópicas do oxigênio é cheio com ozônio e colocado em um ambiente de oxigênio à mesma pressão e igual temperatura do balão. Responda, justificando sumariamente: o balão se expandirá ou se contrairá?
Dado: (MM) O =16 g/mol.
R: Segundo a Lei de Graham, quanto maior a densidade e consequentemente a massa molar, menor a velocidade de efusão e difusão. Dessa forma, pode-se observar que a velocidade de difusão do ozônio (O3) é menor que a velocidade de efusão do oxigênio (O2), já que O3 é mais denso que O2. Conclui-se então que o balão se expandirá.Numa sala fechada, foram abertos ao mesmo tempo três frascos que continham, respectivamente, NH3(g), SO2(g) e H2S(g). Uma pessoa que estava na sala, a igual distância dos três frascos, sentirá o odor destes gases em que ordem? Dadas às massas molares em g/mol: NH3 = 17; H2S = 34; SO2 = 64. 
R: Segundo a Lei de Graham, a massa molar é inversamente proporcional à velocidade de difusão gasosa. Por isso, pode-se concluir que a pessoa que estava na sala sentirá primeiro o odor do NH3, já que este possui a menor massa molar, portanto, a maior velocidade. Os próximos odores a serem sentidos são, respectivamente, o do H2S e o do SO2.
Discuta o experimento de uma forma crítica, ou seja, observe os pontos fracos do experimento e a partir daí dê sugestões para corrigi-los.
R: Pelo fato de o experimento ser realizado com gases, é necessária bastante cautela durante seu manuseio, para evitar perdas no experimento. No experimento realizado, houve fatores que influenciaram no resultado, causando o grande percentual de erro. Alguns deles foram: os cronômetros não agiram simultaneamente, o procedimento de montagem do experimento foi artesanal e a quantidade de substância empregada talvez não tenha sido adequada. Para corrigir o experimento, o ideal seria que a bancada fosse mais próxima da bancada, de modo a diminuir o percurso com as rolhas e a utilização de substâncias que não ultrapassem o prazo de validade.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
 O experimento comprovou a Lei de Graham ao se observar a formação do anel branco, quando ocorreu o encontro dos gases no interior do tubo de vidro. A difusão ocorreu em diferentes velocidades devido à diferença de massa molar das substâncias utilizadas. Confirmou-se que quanto maior o valor de massa molar, menor a velocidade de difusão dos gases, tal qual a fórmula proposta por Graham.
 Apesar da comprovação da Lei, o percentual de erro do experimento foi de 24%, muito acima do permitido. No entanto, houveram condições que não foram favoráveis para uma maior exatidão do experimento. Dentre elas temos: a utilização de reagentes com prazos de validade vencidos, a montagem do suporte para o tubo de vidro foi artesanal, os cronômetros iniciaram e pararam de modo não simultâneo, a quantidade de substância utilizada pode não ter sido adequada. Ademais, é importante lembrar que a fórmula de Graham descreve o comportamento de gases ideais, logo sempre haverá erros, já que o experimento trata de gases reais.
REFERÊNCIAS
ATKINS, P. W., PAULA, J., Físico-Química.Vol. 2. LTC: São Paulo, 2004.
BALL, D.W., Físico-Química, 1a. ed., Vol. 1 e 2, Thomson Learning, 2005.
CEUNES – UFES – FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL. Difusão de gases. Disponível em: <http://www.ceunes.ufes.br/downloads/2/gilmenebianco-Exp1_Densidade.pdf>.
RANGEL, R.N., Práticas de Físico-Química, 3a. ed., Edgard Blucher, 2006.
Log (V) x log (massa molar)
Valores Y	NH3
HCl
0.30099999999999999	0.9030000000000000	2	1.4470000000000001	1.851	1.23	1.5620000000000001	1.4910000000000001	1.3420000000000001	0.91900000000000004	0.71599999999999997	1.2470000000000001	1.1259999999999999	Log MM
Log V
Relação entre Velocidade e Massa Molar
Velocidade de Difusão 	NH3
HCl
2	4	28	71	17	36.5	31	22	8.3000000000000007	5.2	17.670000000000002	13.37	Massa Molar (g/mol)
Velocidade de difusão (cm/100s)
 
 
 
 
 
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