RELATÓRIO EXPERIMENTO N° 01 DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS POR PICNOMETRIA E DENSIMETRIA

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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° 01
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS POR
PICNOMETRIA E DENSIMETRIA 
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 01 - Determinação da densidade de líquidos por picnometria e densimetria.
Data do Experimento: 23 de agosto de 2018
Recebimento em: ____________ por professor (a): _________________
CORREÇÃO
Preparação: _____________
Relatório: _______________
Nota Global: _____________ ( )
Rubricada por professor (a): ___________________
INTRODUÇÃO
As propriedades dos materiais são divididas em propriedades químicas e físicas. As propriedades químicas descrevem as transformações químicas, tal como as interações de uma substância com outra, ou as transformações de uma substância em outra. As propriedades físicas não demonstram qualquer alteração na composição ou conformidade da substância, ou seja, são características que podem ser observadas e medidas sem modificação de sua constituição. 
As propriedades físicas podem ser denominadas como extensivas ou intensivas. As propriedades extensivas são diretamente proporcionais à quantidade de matéria da substância presente da amostra, enquanto que as intensivas independem da quantidade de matéria. A densidade, que é uma propriedade intensiva, é dada pela razão massa/volume.
A densidade também conhecida como massa volumétrica ou massa específica de um corpo, é uma propriedade intrínseca de cada material, pode ser absoluta, definindo-se como o quociente entre a massa e o volume desse corpo:
Ou relativa, que é dada pela relação entre a densidade da amostra em questão () e a densidade da substância de referência (), que é, geralmente, a água:
Desta forma, pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado volume. O símbolo para a densidade é , e a unidade SI para a densidade é gramas por centímetro cúbico (g/cm³), mas é frequentemente expressa em gramas por mililitro (g/mL). A densidade de cada material depende do volume por ele ocupado. No entanto, o volume é uma grandeza física que varia com a temperatura e a pressão. Consequentemente, a densidade também dependerá da temperatura, da pressão, e ainda da concentração da solução. 
Massa e volume são propriedades extensivas, mas a densidade é intensiva porque à medida que a massa diminui, o volume também diminui e, portanto, a relação m/v permanece constante, isto é, a densidade permanece a mesma independente da amostra. Por ser uma propriedade característica de cada substância, a densidade é uma propriedade intensiva que pode ser utilizada para avaliar a pureza e identificar uma substância. Ela também pode ser utilizada na identificação e no controle de qualidade de um determinado produto industrial, bem como ser relacionada com a concentração de soluções. Essa pureza de uma amostra é significativamente alterada pela presença de contaminantes.
A densidade dos líquidos pode ser determinada medindo-se a sua massa e determinando-se o seu volume. Entretanto, uma alteração relativamente pequena na temperatura pode afetar consideravelmente o valor da densidade, enquanto que a alteração de pressão tem que ser relativamente alta para que o valor da densidade seja afetado.
A densidade apresenta variações periódicas com o número atômico, mas essas variações não são regulares, já que a relação entre as propriedades físicas e a configuração eletrônica não é direta (RUSSEL, 2004).
Arquimedes, filósofo e matemático grego, foi quem propôs pela primeira vez a ideia de densidade. Por acaso, em um banho, ele percebeu que seu corpo deslocava certo volume de água da banheira, e deduziu que o volume da água deslocado deveria ser igual ao volume de seu corpo (BENDICK, 2002). 
Os métodos utilizados para o cálculo da densidade de sólidos e líquidos baseiam-se no princípio de Arquimedes, através da verificação do efeito do empuxo, que é diretamente proporcional à massa de líquido deslocada por um corpo sólido imerso flutuante. O principal é o método do densímetro, instrumento simples manuseio fácil e rápido, porém pouco preciso, que mede diretamente a densidade de líquidos. Seu funcionamento baseia-se na proporcionalidade entre o grau de penetração de um corpo sólido flutuante num líquido (medido em escala arbitrária) e a densidade desse líquido.
Outro método para a determinação de densidade é a picnometria, que consiste na determinação precisa de massa e volume de substâncias sólidas e líquidas. Essa determinação é feita através do picnômetro, um recipiente de vidro que contêm rolha, vazada por um tubo, que permite que o completo enchimento do picnômetro com líquidos seja sempre o mesmo. A capacidade volumétrica do instrumento é, portanto, facilmente determinada pela pesagem de um líquido tomado como padrão de densidade (geralmente água) na temperatura da operação.
O densímetro, apesar de ser menos preciso em relação ao picnômetro, é mais utilizado, uma vez que é um aparelho calibrado, por meio do qual pode-se fazer uma leitura direta. O picnômetro, por sua vez, apesar de mais exato, necessita da utilização da balança analítica.
OBJETIVO DO EXPERIMENTO
Calcular a densidade das soluções etanólicas e de sacarose nas diferentes concentrações usando os métodos do picnômetro e densímetro.
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS 
Balança analítica;
Becker de 100 ml;
Densímetro;
Picnômetros de 25 ml;
Proveta de 1000 ml;
Termômetro.
SUBSTÂNCIAS
Água da torneira;
Água destilada;
Soluções etanólicas nas concentrações: 20, 40, 60, 70 e 80% em (v/v);
Soluções de sacarose nas concentrações: 10, 20, 30 e 40% em (m/v).
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
DENSÍMETRO
Foi colocada a água da torneira (líquido escolhido para análise), em uma proveta de diâmetro maior que o bulbo do densímetro. Em seguida, foi aferida a temperatura da água de torneira. Posteriormente, mergulhou-se o densímetro no líquido, de modo que ao passo que o mesmo atingiu o equilíbrio foi feita a leitura de sua escala. Logo após o mesmo procedimento foi repetido com a água destilada, e o álcool PA.
PICNÔMETRO
Aferiu-se a temperatura do ambiente, que marcou 26 ºC, em seguida, o picnômetro foi pesado com exatidão, após ser lavado e secado. Seguidamente, completou-se o volume do picnômetro com água destilada, e prontamente o mesmo foi bem seco e pesado com exatidão novamente. O processo de lavagem e secagem foi repetido para cada concentração das soluções etanólicas bem como das soluções de sacarose. Ao fim do experimento com o picnômetro a temperatura ambiente foi verificada mais uma vez, e marcava 28 ºC.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
DENSÍMETRO
Não foi possível a avaliação das densidades das soluções etanólicas e das soluções de sacarose em várias concentrações, devido a necessidade de grandes quantidades das mesmas para a realização do experimento. 
Ainda assim, foi possível verificar a densidade do álcool PA, da água destilada e da água da torneira, proveniente das estações de tratamento de água de Boqueirão. Os seguintes resultados foram obtidos:
	Substância
	Temperatura (ºC)
	Densidade (g/ml)
	Água destilada 
	27
	0,970
	Água da torneira
	28
	0,980
	Álcool PA 
	28
	0,817
Tabela 1: valores obtidos através do método do densímetro.
Álcool PA 
Foi feita uma interpolação para calcular o valor teórico da massa específica do álcool PA à temperatura de 28 ºC:
 g/cm³
20 0,96997 g/cm³
28 x 
30 0,96395 g/cm³
A partir da massa específica teórica ( g/cm³) encontrada, foi possível calcular o erro para o álcool PA, utilizando a seguinte fórmula:
Aplicandoa fórmula aos valores encontrados, constatou-se um erro de 15,34%:
Água Destilada
Calculou-se o erro para a água destilada usando como referência valores alusivos à densidade da água à 27 ºC, encontrados na Tabela 01 da apostila de Físico-química Experimental. Aplicando os dados a fórmula avaliou-se um erro de 2,66% entre a densidade teórica (0,996512 g/cm³) da água destilada e a água destilada analisada:
Água da torneira
Aplicando na fórmula os dados obtidos no experimento e os valores de referência, da água à 28 ºC observou-se um erro de 1,62% entre a densidade teórica (0,996232 g/cm³) para a água destilada e a densidade da água da torneira proveniente de Boqueirão:
PICNÔMETRO
Para determinação da densidade das substâncias analisadas, usando picnômetro foi determinada uma temperatura ambiente média obtida a partir das seguintes temperaturas:
Temperatura inicial: 26 ºC; 
Temperatura final: 28 ºC;
Temperatura média: 27 ºC.
Considerando a temperatura média 27 ºC, e a ρ da água = 0,996512 g/cm³, os valores experimentais obtidos a partir do método do picnômetro foram:
Soluções etanólicas
	Picn.
	Conc. de álcool (%)
	Vazio (g)
	Cheio de água (g)
	Cheio de solução (g)
	Massa de água (g)
	Volume (ml)
	Massa da solução (g)
	Densidade absoluta (g/cm3)
	Densidade relativa
	P1
	20
	29, 9315
	81, 5503
	80, 7142
	51, 6188
	51, 7944
	50, 7827
	0, 9804
	0, 9838
	P2
	40
	30, 4700
	81, 3521
	79, 3431
	50, 8821
	51, 0601
	48, 8731
	0, 9571
	0, 9604
	P3
	60
	27, 9034
	82, 1093
	79, 6311
	54, 2059
	54, 3956
	51, 7277
	0, 9509
	0, 9542
	P4
	70
	28, 7256
	80, 0321
	76, 7823
	51, 3066
	51, 4861
	48, 0567
	0, 9333
	0, 9365
	P5
	80
	30, 0570
	80, 7225
	74, 7258
	50, 6655
	50, 8428
	44, 6688
	0, 8785
	0, 8815
	P6
	PA 
	42, 4401
	100, 2700
	89, 9094
	57, 8299
	58, 0323
	47, 4693
	0, 8179
	0, 8207
Tabela 2: valores obtidos através do picnômetro para as soluções etanólicas.
Soluções de sacarose
	Picn.
	Conc. de sacarose (%)
	Vazio (g)
	Cheio de água (g)
	Cheio de Solução (g)
	Massa de água (g)
	Volume (ml)
	Massa da solução (g)
	Densidade absoluta (g/cm3)
	Densidade relativa
	P1
	10
	29, 3135
	80, 4144
	82, 2756
	51, 1009
	51, 2797
	52, 9621
	1, 0328
	1, 0364
	P2
	20
	30, 3184 
	78, 6673
	82, 3518
	48, 3489
	48, 5181
	52, 0334
	1, 0724
	1, 0761
	P3
	30
	17, 4960
	27, 5039
	28, 6161
	10, 0079
	10, 0429
	11, 1201
	1, 1072
	1, 1110
	P4
	40
	29, 2364
	80, 4700
	88, 1025
	51, 2336
	51, 4129
	58, 8661
	1, 1449
	1, 1489
Tabela 3: valores obtidos através do picnômetro para as soluções de sacarose.
Para o preenchimento das Tabelas 2 e 3, a fim de tornar possível os cálculos das densidades, foram realizados os seguintes cálculos:
Massa da água
A massa da água foi calculada por meio da subtração entre a massa () em gramas (do picnômetro quando de água e a massa em gramas do picnômetro vazio:
Massa da água para as soluções etanólicas
P1 - 20% => 
P2 - 40% => 
P3 - 60% => 
P4 - 70% => 
P5 - 80% => 
P6 - PA => 
Massa da água para as soluções de sacarose
P1 - 10% => 
P2 - 20% => 
P3 - 30% => 
P4 - 40% => 
Massa da solução
A massa da solução foi calculada por meio da subtração entre a massa ) em gramas () do picnômetro cheio de solução e a massa em gramas do picnômetro vazio:
Massa das soluções etanólicas
P1 - 20% => 
P2 - 40% => 
P3 - 60% => 
P4 - 70% => 
P5 - 80% => 
P6 - PA => 
Massa das soluções de sacarose
P1 - 10% => 
P2 - 20% => 
P3 - 30% => 
P4 - 40% => 
Volume do picnômetro
O volume foi calculado pela razão entre a massa da água (m_H2O), e a densidade (ρ) teórica da água (0,996512) à temperatura de 27ºC (temperatura ambiente média durante o experimento):
Volumes dos picnômetros das soluções etanólicas
P1 - 20% => 
P2 - 40% => 
P3 - 60% => 
P4 - 70% => 
P5 - 80% => 
P6 - PA => 
Volumes dos picnômetros das soluções de sacarose
P1 - 10% => 
P2 - 20% => 
P3 - 30% => 
P4 - 40% => 
APLICAÇÃO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Explique por que o clorofórmio é mais denso do que o diclorometano.
R: A densidade de uma substância é influenciada por seu peso molar. O clorofórmio (CH) é mais denso que o diclorometano () porque possui massa molecular maior, 119,35 g/mol, já que possui um cloro a mais na sua composição, enquanto o diclorometano tem massa molecular igual a 84,9 g/mol.
O que diz a teoria; quem é mais preciso, o método do picnômetro ou o do densímetro? O experimento realizado confirma? Explique.
R: Na teoria, o picnômetro é mais preciso que o densímetro, por utilizar valores analíticos, porém não foi possível realizar o experimento com todas as concentrações das soluções etanólicas e de sacarose pelo método do densímetro, devido a necessidade de uma quantidade maior do que a disponível no laboratório. Contudo foi possível a avaliação da densidade do álcool PA em ambos os métodos, picnometria e densimetria. A leitura da densidade no densímetro foi equivalente a densidade aferida com o picnômetro.
Quais as utilidades de determinar a massa específica das soluções que você usou com o método do picnômetro e depois determinar a densidade relativa destas soluções?
R: Com a determinação da massa específica, é possível analisar e identificar substâncias, além de determinar se a substância é ou não pura. A massa específica tem uma grande importância na indústria, para controle de qualidade de produtos.
Calcular a massa específica das soluções que você usou com o método do picnômetro e depois determinar a densidade relativa destas soluções.
A seguinte fórmula foi utilizada para calcular a massa específica das substâncias analisadas:
Massa específica 
Cálculos para as soluções etanólicas
P1 - 20% => 
P2 - 40% => 
P3 - 60% => 
P4 - 70% => 
P5 - 80% => 
P6 - PA => 
Cálculos para as soluções de sacarose
P1 - 10% => 
P2 - 20% => 
P3 - 30% => 
P4 - 40% => 
Para o cálculo da densidade relativa das soluções analisadas, usou-se a fórmula: 
Densidade relativa 
Cálculos para as soluções etanólicas
P1 - 20% => 
P2 - 40% => 
P3 - 60% => 
P4 - 70% => 
P5 - 80% => 
P6 - PA => 
Cálculos para as soluções de sacarose
P1 - 10% => 
P2 - 20% => 
P3 - 30% => 
P4 - 40% => 
Construir um gráfico que contenha as densidades na ordenada e as concentrações na abscissa para os dois métodos empregados:
Gráfico 01: Curva de decréscimo na densidade das soluções etanólicas em razão do aumento da concentração.
Gráfico 02: Curva de aumento da densidade das soluções de sacarose em razão do aumento da concentração.
Compare as massas específicas (densidade absoluta) do álcool etílico nas concentrações conhecidas, com as que você encontrará na bibliografia.
a) Pelo método do picnômetro
b) Pelo método do densímetro 
R: a) Por meio do método do picnômetro, e fazendo uso da fórmula: , foram encontrados os valores descritos no item ----. Entretanto, para comparar tais valores aos encontrados na bibliografia, são necessários cálculos para o percentual de erro do experimento, usando a fórmula: 
Álcool a 20%
Álcool a 40%
Álcool a 60%
Álcool a 70%
Álcool a 80%
Álcool PA
Para que a comparação entre os valores experimentais obtidos e os valores teóricos fossem possíveis, foram necessários cálculos para a obtenção dos valores teóricos da massa específica do álcool em suas diferentes concentrações utilizadas no experimento, à temperatura de 27 ºC, visto que nas referências disponibilizadas na apostila foram dadas apenas as massas específicas para as temperaturas de 20 ºC, 25 ºC e 30 ºC. Sendo assim, os valores teóricos de cada concentração de álcool à temperatura de 27 ºC, foram obtidos a partir das seguintes operações:
Álcool a 20% 
25 	0,96639- 2 (x – 0,96395) = - 3 (0,96639 – x)
- 5x = - 4,8270 
x = 0,9654
 = 
27 	x
30	0,96395
Álcool a 40%
25 	0,93148- 2 (x – 0,92770) = - 3 (0,93148 – x)
- 5x = - 4,6498
x = 0,9299
 = 
27 	x
30	0,92770 
Álcool a 60%
25 	0,88931- 2 (x – 0,88278) = - 3 (0,88931 – x)
- 5x = - 4,4334
x = 0,886698
 = 
27 	x
30	0,88278
Álcool a 80%
25 	0,83911- 2 (x – 0,83473) = - 3 (0,83911– x)
- 5x = - 4,18679
x = 0,87358
 = 
27 	x
30	0,83473
Álcool a 70%
As referências disponibilizadas para o experimento não continham o valor da massa específica do Álcool a 70%, sob qualquer temperatura. Para tanto, foi necessário calcular primeiro esta concentração às temperaturas de 25ºC e 30ºC, relacionando as concentrações de 60 e 80 com 70, para só então ser possível o cálculo da temperatura à 27ºC.
Álcool 70% a 25ºC
60 	0,88931- 10 (x – 0,83911) = - 10 (0,88931 – x)
- 20x = - 17,2842 
x = 0,86421
 = 
 = 
 = 
70 	x
80	0,83911
Álcool 70% a 30ºC
60 	0,88278- 10 (x – 0,83473) = - 10 (0,88278 – x)
- 20x = - 17,1751
x = 0,858755
70	x
80	0,83473
Álcool 70% a 27ºC.
25 	0,86421- 2 (x – 0,858755) = - 3 (0,86421– x)
- 5x = - 4,31014
x = 0,862028
27 	x
30	0,858755
CONCLUSÃO
Com o experimento efetuado, fazendo uso da técnica de densimetria, foi possível calcular e avaliar, a massa específica do álcool PA, da água destilada disponível no laboratório de físico-química experimental e da água da torneira proveniente das estações de tratamento de Boqueirão. A densidade da água destilada foi menor que a da água de torneira, portanto, observou-se que a água destilada mesmo depois de um longo tempo armazenada, e sob condições contaminantes, ainda se encontra mais pura que a água da torneira, visto que a densidade da água destilada deve ser menor que a da água da torneira por possuir menor massa.
Por meio do método do picnômetro, foi possível verificar as densidades das soluções etanólicas e de sacarose nas diferentes concentrações. Podendo-se constatar que medidas realizadas tanto no densímetro quanto no picnômetro, são equivalentes. Além disso, pode-se avaliar o percentual de erro para os experimentos realizados com cada solução etanólica. Através desse percentual, foi possível perceber que o experimento com o Álcool a 20% foi o que obteve o melhor desempenho, pois atingiu o menor percentual de erro, 1,55%.
O álcool PA foi o que apresentou o maior percentual de erro, provavelmente devido a fatores como, tempo, condições de armazenamento, temperatura ambiente a que esteve exposto e volatilização. 
De modo geral, pode-se relatar a relevância de se aferir a densidade utilizando-se ambos os métodos, tendo em vista a importância de se identificar a densidade de determinadas substâncias, e sabendo que estes métodos apresentam manipulação fácil e de baixo custo.
REFERÊNCIAS
BENDICK, Jeanne. Coleção imortais da ciência: Arquimedes, uma porta para a ciência. Pág. 69-84. São Paulo: Odysseus Editora, 2002.
CÉSAR, J.; PAOLI, M. A.; ANDRADE, J. C., A Determinação da Densidade de Sólidos e Líquidos, São Paulo, Chemkeys, 2004.
RUSSEL, J. B., Química Geral, Editora McGrawHill, São Paulo, 1981.
RANGEL, R.N., Práticas de Físico-Química, 3a.ed., Edgard Blucher, 2006.
Soluções de Sacarose
Densidade	10	20	30	40	1.0327999999999999	1.0724	1.1072	1.1449	Concentração (%)
Densidade (g/cm³)
Soluções Etanólicas
Densidade	80	70	60	40	20	0.87849999999999995	0.93330000000000002	0.95089999999999997	0.95709999999999995	0.98040000000000005	Concentração (%)
Densidade (g/cm³)
 
 
 
 
 
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° 01
 
 
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS POR
 
PICNOMETRIA E DENSIMETRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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-
 
PB
 
 
Agosto de 2018
 
 
 
 
 
 
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COMPONENTE CURRICULAR: FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL 
TURMA: QUINTA-FEIRA, 13 HORA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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