Aula Prática nº 4 - Determinação de densidade e grau API em petróleo

Prévia do material em texto

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SERGIPE
COORDENADORIA DE PETRÓLEO E GÁS
DISCIPLINA: QUÍMICA DOS HIDROCARBONETOS
PROFESSOR: SILVANITO ALVES BARBOSA
Aula Prática Nº 4: Determinação da densidade relativa e do °API de uma amostra de petróleo utilizando o picnômetro
OBJETIVO: Determinar a densidade relativa de uma amostra de petróleo, relacionar com o valor do °API e familiarizar o aluno com o uso do picnômetro.
INTRODUÇÃO:
A densidade é uma propriedade física importante na caracterização de substâncias e a sua determinação faz parte do trabalho rotineiro de um técnico em petróleo.
A determinação de densidade de matérias-primas é importante, uma vez que seu valor pode ser utilizado como critério de pureza com especificações bem definidas.
Densidade absoluta (ρ) ou massa específica de uma substância pura ou qualquer tipo de matéria é a relação entre a sua massa (m) e seu volume (V):      ρ =  m / V
Como o volume de um corpo sofre alterações com a temperatura, a densidade também varia com a temperatura.
A densidade de líquidos geralmente é expressa em g.cm-3 ou g.mL-1. É uma propriedade que depende da temperatura na qual está sendo medida; assim, para as substâncias de maior utilização em laboratório ela se encontra tabelada em função da temperatura (por ex., para a água). Para as outras substâncias ela é encontrada em manuais, ou como uma densidade absoluta em g.mL-1, numa dada temperatura, ou como uma densidade relativa, tomada em relação à água na temperatura de 4 °C, que é igual a 1,000 g.mL-1. Logo se define densidade relativa (d) como a razão entre a densidade absoluta de um corpo (ρ) e a de um outro tomado como padrão (ρo).          d  = ρ / ρo
A densidade relativa é um número puro, pois é uma relação entre duas grandezas de mesma espécie. Nas rotinas dos laboratórios de controle de qualidade em geral a densidade relativa é muito empregada e um dos métodos mais utilizados é o uso de um picnômetro. O picnômetro é um frasco de vidro especial que permite a pesagem de um volume exato de líquido. Como norma, os picnômetros devem ter indicado no vidro a sua capacidade (por ex. 25 mL) e a temperatura na qual esse volume foi determinado (em geral 20°C ou 25 °C). Contudo, alguns fabricantes não indicam a temperatura na qual o volume foi determinado.
A leitura direta do valor do volume indicado no picnômetro, sem a correção da temperatura, representa uma leitura aparente, uma vez que o vidro sofre dilatação com a temperatura. É por isso que os picnômetros devem possuir o par volume – temperatura afixada no mesmo.
Outro cuidado que se deve tomar com os picnômetros é com relação à tampa dos mesmos. O volume indicado no picnômetro refere-se ao conjunto picnômetro + tampa; consequentemente deve-se tomar o cuidado para não trocar as tampas dos mesmos.
Na determinação de uma densidade relativa (densidade absoluta de uma amostra (ρam) em relação à densidade absoluta da água (ρágua)), deve-se utilizar o mesmo picnômetro para a amostra e para a água, na mesma temperatura. Assim, os volumes (Vpic) podem ser cancelados e a densidade relativa pode ser calculada pela razão entre a massa da amostra (mam) e a massa da água (mágua):
                  
     mam
                        Vpic       
d  = ρ am    =                                    =          mam
        ρ água                                                   mágua
                              mágua
                       Vpic
Considerando que a massa da amostra é igual à massa do picnômetro contendo a amostra (m pic + am) menos a massa do picnômetro (mpic) vazio, limpo e seco e que a massa da água é igual a massa do picnômetro contendo água (m pic + água) menos a massa do picnômetro (mpic) vazio, limpo e seco, temos: 
d = m pic + am    - mpic
       mpic + água - mpic
O Grau API (em inglês, API Gravity) é uma escala arbitrária que mede a densidade dos líquidos derivados do petróleo. Foi criada pelo American Petroleum Institute - API, juntamente com a National Bureau of Standards e utilizada para medir a densidade relativa de líquidos. É a forma de expressar a densidade relativa de um óleo ou derivado. A escala API, medida em graus, varia inversamente à densidade relativa, isto é, quanto maior a densidade relativa, menor o grau API. O grau API é maior quando o petróleo é mais leve. Quanto maior o grau API, maior o valor do petróleo no mercado.
Classificação do Petróleo Segundo o Grau API:
Petróleo leve ou de base Naftênico: Possui ºAPI maior que 30. Contém, além de alcanos, uma porcentagem de 15 a 25% de cicloalcanos.
Petróleo médio ou de base Aromático: Possui ºAPI entre 22 e 30. Além de alcanos, contém também de 25 a 30% de hidrocarbonetos aromáticos.
Petróleo pesado ou de base Parafínico: Possui ºAPI menor que 22 e é constituído, praticamente, só de hidrocarbonetos aromáticos.
O American Petroleum Institute estabeleceu o °API como uma medida de densidade de líquidos derivados de petróleo relativa à água. A escala °API foi ajustada para que a maioria dos líquidos de petróleo tenham entre 10 e 70 °API. A fórmula pode ser revertida para encontrar a densidade do petróleo.
MATERIAL E REAGENTES:
· Picnômetro 
· Balança analítica
· Papel absorvente
· Termômetro 
· Suporte com argola
· Funil de vidro
· Água destilada
· Acetona
· Petróleo
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1. Pesar picnômetro limpo e seco em balança analítica e anotar a massa:     mpic= 
0. Pesar picnômetro com água na temperatura indicada (25 °C):            	m pic + água =
0. Esvaziar e secar o picnômetro utilizando um pouco de acetona para retirar a umidade
0. Pesar o picnômetro com a amostra na temperatura indicada e anotar a massa:  
 mpic + am = 
0. Cálculo da densidade relativa:   
 
               d = m pic + am    - mpic
                       mpic + água - mpic
1. Cálculo do ºAPI : 
Perguntas:
1. Calcular a densidade relativa e o ºAPI do petróleo.
2. Quais os principais cuidados práticos na determinação da densidade com o uso do picnômetro?
3. A temperatura influi na densidade? Explique.
4. Certo líquido insolúvel na água tem densidade igual a 1,200 g mL-1. Esse líquido flutua ou afunda na água? Por quê?
5. Qual o significado da densidade de uma substância fora do valor especificado?
 
5
,
131
5
,
141
-
=
r
API