Relatório 1- DENSIDADE

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás
Câmpus Goiânia
Bacharelado em Química
Daniella Novais De Abreu
Determinação da Densidade de Sólidos e Líquidos e Variação da Densidade de Líquido em função da Temperatura
Goiânia 
2021 
1 INTRODUÇÃO
A densidade é uma propriedade física que, por definição, relaciona a massa (quantidade de matéria) de uma substância com o volume ocupado por ela. Os objetos ou corpos são constituídos de matéria e ocupam um volume no espaço, logo, a eles está associada uma densidade, cujo valor é próprio, independente da forma ou tamanho e ajuda na identificação e caracterização desses materiais. A unidade de densidade (kg/m3) é derivada de duas unidades de base do SI: a unidade de massa, o quilograma, e a unidade de comprimento, o metro. A densidade ou massa do volume é definida como a densidade de um corpo homogéneo de massa igual a 1 kg por cada metro cúbico de volume. 
A densidade relativa de uma substância pode ser obtida pela razão entre a sua densidade e a densidade de uma substância estabelecida como padrão (Andrade et al., 2006.). O padrão usualmente escolhido é a água, cujo valor da densidade é 1,00000 g/cm3 a 4°C. Assim, quando se afirma que um mineral tem densidade igual a 3,18, significa dizer que esse mineral é 3,18 vezes mais denso que a água. A densidade aparente de uma substância é aquela determinada no ar, sem referenciar as flutuações do mesmo. Já a densidade real de uma substância é medida no vácuo. A densidade aparente da água a 20°C é 0,99715 g/cm3 e a densidade real na mesma temperatura é 0,99823 g/cm3 (Salvagnini, 2006).
As densidades dos líquidos puros, ou em soluções, podem ser determinas pelas medidas das suas massas que ocupam volumes conhecidos. Os aparelhos mais comuns utilizados em medidas de densidade são: picnômetro, balança de densidade e densímetro. 
Em tratamento de minérios, o manuseio do minério se dá na forma de grãos e em grandes volumes. Há, a necessidade de se conhecer a densidade real e a densidade aparente:
Picnômetros são frascos de gargalo capilar nos quais um volume de líquido é pesado. A medida da densidade de um líquido pelo método do picnômetro é de grande precisão, uma vez que o cálculo do volume é feito pela medida da massa. Nesse método é necessário tomar algumas precauções para evitar erros como, por exemplo, os causados por bolhas de ar formadas dentro do líquido.
 
Figura 1- Picnômetro 
Na balança de densidades a massa volumétrica é obtida pela medida do empuxo que um corpo, de densidade conhecida e suspenso por um fio, sofre quando mergulhado em um líquido. Esse método é baseado no princípio de Arquimedes. 
 
Figura 2- Balança de Densidade 
Os densímetros são aparelhos que permitem a determinação da densidade dos líquidos onde são mergulhados, com a leitura direta numa escala, sem a necessidade de cálculo ou aferição em uma balança. Esses aparelhos apresentam pesos constantes e constituem-se, em geral, de um cilindro fechado contendo, na parte inferior, um lastro de chumbo ou mercúrio. 
Figura 3- Densímetro 
A determinação da densidade de um material à temperatura t, com coeficiente de expansão volúmico, αv, pode ser calculada de acordo com a seguinte expressão:
 ρ (t) = m / V(t) ; ρ (t0) = m / V(t0) ; 
V(t) = V(t0). [1 + αv (t – t0 ) ]
ρ (t0) = ρ(t) [ 1+ αv ( t – t0 ) ] 
Na determinação da densidade, há que ter em conta todos os factores que podem influenciar o resultado, tais como a pressão atmosférica e a temperatura ambiente.
2 Objetivos
2.1 Objetivos Gerais 
· Determinar a densidade de sólidos e líquidos e a variação da densidade de líquidos em função da temperatura 
2.2 Objetivos Específicos
· Determinar e comparar a massa específica (ρ) e a densidade relativa (d) de líquidos e sólidos:
· Determinar a densidade absoluta de sólidos através do método de deslocamento, utilizando uma proveta;
· Determinar a densidade relativa de sólidos através do método de deslocamento utilizando um picnômetro;
· Verificar a influência da temperatura sobre a densidade dos líquidos:
· Determinar a densidade de uma solução através do densímetro. 
3 Procedimento Experimental
1ª Parte: Procedimentos para sólidos: 
1) Determinação da massa específica (ρ) do estanho metálico: Para determinar a massa específica (ρ) do estanho metálico, foi uma proveta para verificar o volume (V) de líquido (água) deslocado pela massa (m) de estanho. 
2) Determinação da densidade (d) do estanho metálico: Para se determinar a densidade (d) do estanho pelo método do picnômetro. O picnômetro foi pesado completamente cheio com água e foi anotado que a massa m1; b. foi pesado o picnômetro completamente cheio com água mais o estanho fora dele e anotou-se a massa m2; c. pesa-se o picnômetro completamente cheio com água mais o estanho dentro dele e anota-se a massa m3. 
A densidade (d), pelo método do picnômetro é dada pela seguinte equação:
	
	d = m2 – m1
 m2 – m3
	(10)
No qual: m2 m1 é massa do estanho; m2 m3 é a massa do volume de água à temperatura ambiente.
2ª Parte: Procedimentos para líquidos:
1) Determinação da massa específica (ρ) do etanol (álcool etílico): Determina-se a massa específica (ρe) do etanol do seguinte modo: 
a. anota-se o volume do picnômetro, Vp;
b. pesa-se o picnômetro vazio, mp; 
c. pesa-se o picnômetro com o etanol, mp+e. A massa específica do etanol (ρe) pelo método do picnômetro é dada pela seguinte equação:
	
	ρe = mp+e - mp
 Vp
	(11)
2) Determinação da densidade (d) de um líquido (etanol ou álcool etílico): Procede-se da seguinte maneira para determinar a densidade de um líquido (etanol) pelo método do picnômetro: a. pesa-se o picnômetro vazio, m1; b. pesa-se o picnômetro com o líquido que deseja medir a densidade (etanol), m2. c. pesa-se o picnômetro com água, m3; A densidade do etanol (d) pelo método do picnômetro é dada pela seguinte equação: Compare o valor obtido com o anterior. 
3) 3ª Parte: Variação da massa específica com a temperatura: Cada grupo trabalhará com a água e um dos acetatos. Procedimentos: 01. Pesa-se 2 picnômetros vazios previamente secos com suas respectivas tampas. Anotam-se os pesos de cada um fazendo-se neles um sinal para identificação. Um deles deve ser cheio com água destilada e o outro, com um dos acetatos a temperatura ambiente. Fazem-se as pesagens e determinam-se as massas específicas.
02. Os picnômetros completamente cheios devem ser levados a um banho-maria termostatizado a 40°C durante 20 minutos (a temperatura do banho deve ser conferida com um termômetro e anotado o valor exato). Os alunos devem observar que à medida que a temperatura dos líquidos, nos picnômetros, vai aumentando os volumes dos mesmos aumentam, devido à dilatação térmica. Após 20 min. Devem-se fechar os capilares dos picnômetros, com a ajuda de plástico ou papel alumínio, retirá-los do banho-maria termostatizado e leva-los a um banho de água a temperatura ambiente. Novamente o aluno deverá observar o que ocorre com os volumes do líquido ao retornarem a temperatura ambiente. O aluno deve tocar os picnômetros com a mão para avaliar a velocidade com que os líquidos retornam a temperatura ambiente. Os volumes que as substâncias estavam ocupando a 40°C são conhecidos, pois são os volumes dos picnômetros, já que estavam completamente cheios. As massas das substâncias a 40°C serão obtidas pesando-se os picnômetros, após atingirem a temperatura ambiente, uma vez que não houve variação de massa das substâncias ao esfriarem; houve sim, variação de volume.
03. Repete-se o procedimento realizado no item 02, usando um banho-maria termostatizado a 50°C.
 04. Cada grupo deverá pegar com os outros grupos os resultados obtidos com os outros dois acetatos. 05. Fazer um gráfico das massas específicas versus temperatura (três pontos) para água e para os acetatos.
 4ª Parte: Utilização do densímetro: Prepare uma solução utilizando exatamente 200,0 mL de água destilada com a massa de sal que você irá receber. Anote o volume da solução e usando o densímetro determinea massa específica da solução (g/cm3). Usando esses dados, calcule a massa de cloreto de sódio usada na preparação da solução. 
Questões 
 
01) 
Para determinar o volume de sólidos irregulares, como por exemplo: amostras de ferro de forma irregular usa-se o seguinte procedimento:
1. Coloque determinado volume de água em uma proveta;
2. Depois pegue o pedaço de ferro e coloque-o totalmente submerso nessa proveta;
3. Observe qual foi a diferença no volume da água. Pronto! Esse é o volume do sólido!
Por exemplo, digamos que a massa “pesada” deu igual a 39,5 g e que o volume de água na proveta aumentou de 50 mL para 55 mL, então a diferença do volume, isto é, 5 mL, corresponde ao volume do pedaço de ferro. Calculando a densidade dele, temos:
	
	ρ =  m 
       V
	(1)
	
	
	
	
	d = 39,5 g
         5 mL
d = 7,9 g/mL 
	(2)
Onde ρ é a massa específica em g/mL
m é a massa do sólido em gramas ( g )
v é o volume do sólido em litros ( L ).
Para se calcular a massa específica (ρ) de uma amostra sólida de chumbo, por exemplo deve-se usar o mesmo método. Pode-se dizer também que quanto menos o volume de água for deslocado, menos denso é o objeto. O método apresentado é eficiente para determinar a massa específica (ρ) de sólidos. A figura a seguir mostra como é feita a determinação de volumes de uma amostra sólida.
02) A densidade aparente, é a razão entre a massa de um amostra e seu volume, incluindo a contribuição do volume vazio entre partículas. Assim, a densidade depende da densidade das partículas e do arranjo espacial das partículas no do sistema .A densidade é expressa em gramas por mililitro 𝑔 𝑚𝑙 , embora a unidade internacional seja quilogramas por metro 17 cúbico (1 𝑔 𝑚𝑙 = 1000 𝑘𝑔 𝑚3 ). 
03) A densidade absoluta (ρ) de uma substância é definida como a relação entre a sua massa e o seu volume: 
ρ = m/v
A densidade absoluta é também uma propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma densidade própria, que a identifica e a diferencia das outras substâncias.
04) A água em temperatura por cerca de 20 °C a sua densidade é 0,99 g/ cm3 (noventa e nove décimos de gramas por centímetros cúbicos). Ou seja, a precisão da densidade não chega aos 100%. Caso tenha-se a necessidade de obter um valor mais preciso é necessário a utilização da água a uma temperatura de a 3,98 °C, tornado assim sua densidade em 1,0 g/ cm3. 
05) As forças de atração e repulsão das partículas, estão correlacionadas com a densidade de um sólido, líquido ou gás, caso as partículas estejam compactadas, ou seja, com uma grande atração, a substância terá uma maior densidade, caso essas partículas estejam sofrendo repulsão, a substância terá uma menor densidade. 
 
4 Referências Bibliográficas 
ALVES SAMPAIO, João; ARRUDA NOGUEIRA GOMES DA SILVA, Fernanda. CAPÍTULO 2-DETERMINAÇÃO DAS DENSIDADES DE SÓLIDOS E DE POLPA. [s.l.: s.n., s.d.].
Desenvolvimento do Sistema Primário para Medição da Densidade de Líquidos. [s.l.: s.n., s.d.]. 
OLIVEIRA, Anselmo E De. Densidade de Líquidos.