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13 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS PROFESSOR: HERVÉ LABORDE DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE QUÍMICA GERAL RELATÓRIO DO EXPERIMENTO: DENSIDADE DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS AISLANY ADELICE BATISTA DE AZEVEDO - 119111251 CAMPINA GRANDE – PARAÍBA 2019 SUMÁRIO 1 OBJETIVO 2 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2 2.1 Métodos de medida de densidade 2 2.1.1 Método da proveta 2 2.1.2 Método de picnometria 2 3 MATERIAIS E MÉTODOS 2 3.1 Materiais 2 3.2 Metodologia 2 3.2.1 Método da proveta 2 3.2.2 Método de picnometria 2 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 2 5 CONCLUSÃO 2 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 2 APÊNDICE A –ERROS PERCENTUAIS 2 APÊNDICE B – CÁLCULO DE DENSIDADE 2 1 OBJETIVO Medir a densidade de substâncias líquidas através do método de picnometria e a densidade de substâncias sólidas através do método da proveta. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A densidade é uma propriedade física que caracteriza uma substância. “A densidade é definida como a massa da unidade de volume de uma substância, ou simplesmente, massa por unidade de volume”. (RUSSEL, 2004, p. 40) A densidade absoluta (ρ) de uma substância é definida como a relação entre a sua massa e o seu volume: No SI (Sistema Internacional de Unidades), a unidade de densidade é o quilograma por metro cúbico (kg/m3). No entanto, os mais utilizados são g/cm3 e o g/mL, lembrando que 1 cm3 equivale a 1 mL. A densidade pode ser expressa para uma substância ou para uma mistura de substâncias. A densidade é uma propriedade física importante e pode ser utilizada para distinguir um material puro de um impuro (ou de ligas desse metal), pois a densidade dos materiais que não são puros (misturas) é uma função da sua composição. 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 (CÉSAR, 2004). O volume é uma grandeza física que varia com a temperatura e a pressão (GASPAR, 2013), e a densidade depende do volume, por isso no processo de determinação da densidade de uma substância é importante conhecer as condições de temperatura e pressão. Os líquidos são substâncias com densidades bem menores em comparação aos sólidos, pois as partículas de suas moléculas se encontram mais distanciadas umas das outras. 2.1 Métodos de medida de densidade 2.1.1 Método da proveta A determinação da densidade de substâncias sólidas é realizada através do método da proveta. Este consiste em adicionar a proveta um líquido, geralmente água, e após estabelecer o volume de água na proveta, adiciona-se a amostra sólida e observa-se o volume de água deslocado, este deslocamento é o volume do sólido, assim, pode-se determinar a densidade da amostra; este método é baseado no Princípio de Arquimedes. Segundo esse princípio, todo corpo, parcial ou totalmente submerso em um líquido, fica sujeito a uma força de empuxo (E) do líquido, de direção vertical, de baixo para cima, e com intensidade igual ao peso do líquido deslocado (MAZALI, I.O). Figura 1: Método da proveta. Disponível em: < http://webeduc.mec.gov.br/portaldoprofessor/quimica/cd 2/conteudo/aulas/20_aula/imagens/Aula_05_Fev09_04.jpg >. 2.1.2 Método de picnometria O método de picnometria é utilizado para medir a densidade de substâncias líquidas. Utiliza-se dessa vidraria para determinar a massa e o volume da amostra. Neste método, o picnômetro deve ser preenchido até transvazar pelo furo contido em sua tampa; o processo de enchimento do mesmo deve ser feito devagar e o líquido deve escorrer pelas paredes do recipiente, evitando a formação de bolhas. 3 MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Materiais Quadro 1 – Quadro dos materiais e amostras utilizados no experimento. Equipamentos e vidrarias Reagentes Amostra de sólidos Balança Analítica Água Amostra 1 – Latão Picnômetro Álcool isopropílico Amostra 2 – Vidro Béquer Solução 1 Amostra 3 – Cobre Proveta Solução 2 Amostra 4 – Zinco Termômetro Solução 50% Amostra 5 – Alumínio – – Amostra 6 – Alumínio – – Amostra 7 – Aço Fonte: Elaborada pelo autor. Imagem 1 – Amostra de sólidos. Fonte: Autor 3.2 Metodologia 3.2.1 Método da proveta Através deste método, mede-se as densidades de cada amostra sólida utilizada no experimento. Primeiro calibrou-se a balança, tomou-se cada uma das amostras (1, 2, 3, 4,5 ,6 e 7) e colocou-se na balança analítica para terem seus pesos aferidos. Em seguida, foi colocado um volume suficientemente de água na proveta para cobrir cada uma das amostras e então cuidadosamente colocou-se a amostra na proveta, por último foi lido o volume final na proveta, para encontrar o volume deslocado e repetiu-se o procedimento com as demais amostras. Dessa forma, foi definido o valor experimental da densidade das amostras. 3.2.2 Método de picnometria Para a medição da densidade das substâncias líquidas foi realizado o método do picnômetro, utilizando-se de amostras de água e álcool isopropílico e três soluções, com diferentes concentrações, de misturas de água e álcool isopropílico. Primeiro pesou-se o picnômetro vazio na balança analítica. Em seguida, foi adicionado ao mesmo, um volume conhecido da amostra e pesou-o novamente. Através da relação entre a diferença das massas do picnômetro vazio e cheio, e o volume, definiu-se o valor experimental da densidade da amostra. 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES A tabela 1 apresenta os dados obtidos no experimento de determinação da densidade de sólidos através do método da proveta. Tabela 1 – Dados obtidos através do método da proveta. Amostras Massa da peça (g) Volume de água (cm³) Volume de água + peça(cm³) Volume do sólido (cm³) Densidade (g/mL) Amostra 1 47,10 20 26 6 7,85 Amostra 2 11,19 20 25 5 2,23 Amostra 3 11,16 24 25 1 11,16 Amostra 4 50,24 20 26 6 8,37 Amostra 5 12,16 18 23 5 2,43 Amostra 6 9,07 11 14,5 3,5 2,59 Amostra 7 56,56 24 31,5 7,5 7,67 Fonte: Dados experimentais obtidos pelo autor Através dos dados apresentados na Tabela 1, temos as densidades absolutas das amostras. Através deste procedimento podemos determinar o volume de qualquer sólido independente de o mesmo ser regular ou não, pois o volume do mesmo será a variação do líquido deslocado pelo mesmo, tendo como desvantagem a margem de erro dos instrumentos de medição. A tabela 2 apresenta os dados obtidos no experimento de determinação da densidade de líquidos através do método da picnometria. Tabela 2 – Dados obtidos através do método da picnometria. (continua) Reagentes Volume (mL) Massa do picnômetro vazio (g) Massa do picnômetro cheio (g) Massa do líquido (g) Densidade (g/mL) Água 25 25,26 51,86 26,6 1,064 Álcool isopropílico 24,57 24,81 45,28 20,47 0,8330 Solução 1 50 30,03 81,3 51,27 1,0254 Solução 2 25,040 23,54 48,32 23,78 0,9896 Solução 50% 25,061 23,32 7,55 24,23 0,9668 Fonte: Dados experimentais obtidos pelo autor Os dados apresentados na tabela 3 são relativos ao cálculo da densidade absoluta dos reagentes. Os possíveis erros experimentais nesse método podem ser ocasionados pela volatilização das substâncias no processo de transferência para o picnômetro e também pelo volume do mesmo, pois nem sempre o valor informado na vidraria é o real volume. 5 CONCLUSÃO Conclui-se que é importante conhecer a definição de densidade devido à sua grande utilidade prática (caracterização de materiais, medidas de concentração de soluções, etc) e sua relação com outros conceitos, pois a densidade é um dos principais parâmetros de seleção de materiais. Concluiu-se também que a determinação da densidade de uma amostra necessita de três fatores; a medição do peso, a medição do volume e a determinação da densidade e cada fator envolve uma metodologia diferente: A medição do peso requer a pesagem e anotação da quantidade de matéria em cada amostra para que posteriormente possa ser feito o cálculo do desviode erro. Já a medição do volume se dá através do método por deslocamento volumétrico. A partir dos experimentos realizados e dos resultados encontrados foi observado que o método de picnometria é eficaz na determinação da densidade de líquidos, apesar de possuir uma falibilidade considerável, e o método da proveta é também eficiente na determinação da densidade dos sólidos, e até mesmo aqueles com formatos irregulares. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRASIL ESCOLA. O que é densidade. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-densidade.htm>. Acesso em: 13 abril 2019 CÉSAR J.; PAOLI M. A.; ANDRADE J. C., A Determinação de Sólidos e Líquidos. Chemkeys - Liberdade para aprender. Julho, 2004. GASPAR, Alberto. Compreendendo a física: Mecânica. 2ª ed. São Paulo: Ática, 2013. vol.1. MAZALI, Italo Odone. Determinação da densidade de sólidos pelo método de Arquimedes. VivênciaLQS. Disponível em: <http://lqes.iqm.unicamp.br/images/vivencia_lqes_mepr otec_densidade_arquimedes.pdf>. Acesso em: 13 abril 2019 RUSSEL, J. B. [S.l.]: Pearson Makron Books, 2004. 40 p APÊNDICE A –ERROS PERCENTUAIS Erros percentuais dos sólidos Amostra 1 (Latão): Amostra 2 (Vidro): Amostra 3 (Cobre): Amostra 4 (Zinco): Amostra 5 (Alumínio): Amostra 6 (Alumínio): Amostra 7 (Aço): Erros percentuais dos líquidos: Amostra 1 – H2O: Amostra 2 – C3H8O: APÊNDICE B – CÁLCULO DE DENSIDADE Calculo de densidade dos sólidos Amostra 1 (Latão): Amostra 2 (Vidro): Amostra 3 (Cobre): Amostra 4 (Zinco): Amostra 5 (Alumínio): Amostra 6 (Alumínio): Amostra 7 (Aço): Cálculos de densidade dos líquidos: Amostra 1 – H2O: Amostra 2 – C3H8O:
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