Relatório de Físico-Química Experimental_ Determinação de Densidade de Líquidos Picnometria

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Universidade Estadual da Paraíba - UEPB
Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
Departamento de Licenciatura em Química -DLQ
Componente Curricular: Físico-Química Experimental
Docente: Maria da Conceição da Nobrega Machado
Glêdson Tallys do Nascimento Aurélio
Determinação de Densidade de Líquidos por Picnometria e Densimetria
Campina Grande - PB
2021
1. INTRODUÇÃO
As propriedades dos materiais são agrupadas em químicas e físicas e o seu estado
pode ser agrupado em sólido líquido e gasoso. Uma das propriedades é a Densidade (d), esta
por sua vez é uma propriedade intensiva, logo, não depende da quantidade de matéria. Sabe-se
que cada substância pura possui uma densidade própria que a identifica e a diferencia de
outras substâncias. A propriedade física densidade tem grande importância para distinguir um
material puro de um impuro, é bastante utilizado na identificação e no controle de um
determinado produto ou substâncias como por exemplo: a determinação de pureza dos
combustíveis. Na indústria de alimentos, é comum a utilização da densidade e da
concentração das soluções e suspensões como parâmetro de controle de processos.
A densidade de um líquido pode ser determinada medindo a sua massa e determinando
o seu volume. Porém qualquer alteração, mesmo sendo relativamente pequenas na
temperatura, pode afetar consideravelmente o valor da densidade do líquido em análise.
Pode-se dizer então que a densidade depende do tipo de substância, mas é em geral
influenciada pela temperatura e pressão. A densidade pode ser absoluta, que é expressa pela
relação entre a massa (m) e o volume (V) de um determinado material; ou relativa, que é dada
pela relação entre a densidade da amostra em questão (ρ) e a densidade da substância de
referência (ρ0), que é, geralmente, a água.
Para calcularmos a Densidade absoluta utiliza-se a seguinte fórmula:
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (ρ) = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 (𝑚)𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑣)
Para o cálculo da densidade relativa usamos então
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (ρ) = ρ
ρ0
É importante determinar a massa específica de uma substância para verificar o seu
grau de pureza, pois se a densidade não coincidir com a descrita, significa dizer que aquele
material possui algum grau de impureza, já que a massa específica como o próprio nome
sugere é específica de cada substância. Para desenvolver o experimento, utilizou-se dois
métodos, foram eles; o picnômetro é uma vidraria utilizada na picnometria, o qual consiste em
um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma que seu volume seja
invariável. Possui uma abertura suficientemente larga e tampa muito bem esmerilhada, com
orifício longitudinal, tem baixo coeficiente de dilatação. A picnometria é utilizada para fazer a
determinação da massa específica e da densidade de líquidos e sólidos, sendo este último
necessário dissolver. Existem dois tipos de picnômetros: os de sólidos e os de líquidos. E o
Densímetro que é um instrumento utilizado na medição da densidade relativa de um líquido.
Baseia-se no princípio de Arquimedes, que permite determinar a impulsão sobre um corpo
mergulhado num fluido em repouso, e que é uma força vertical, para cima, cuja intensidade
corresponde ao peso do fluído deslocado pelo corpo.
2. OBJETIVO DO EXPERIMENTO
Calcular a densidade das soluções elétricas nas diferentes concentrações e ainda suas
variações utilizando os métodos do picnômetro.
3. METODOLOGIA
3.1. SUBSTÂNCIAS USADAS
● Água destilada;
● Álcool etílico (20, 30, 40, 45, 50, 60, 70, 80).
3.2. MATERIAL UTILIZADOS
● Balança analítica;
● Balões volumétricos de 100 mL;
● Becker de 100 mL;
● Densímetro;
● picnômetro de 25 mL;
● Pipeta;
● Proveta;
● Termômetro.
3.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Primeiramente o picnômetro foi lavado com água, seco e pesado com exatidão de
0,01g, em seguida encheu-se o picnômetro com água destilada, secou-se, novamente, à sua
superfície externa e pesou novamente com a mesma exatidão.
Posteriormente foram repetidos os procedimentos anteriores para as soluções
etanólicas nas concentrações indicadas pela professora: 20, 30, 40, 45, 50, 60, 70 e 80%.
A temperatura registrada durante a realização do experimento foi de 26° C (densidade
da H2O: 0,996783).
4. RESULTADOS
4.1. Explique porque o clorofórmio é mais denso do que o diclorometano.
R. A densidade depende das massas dos átomos, ou moléculas, individuais e do
volume efetivo que ocupam nos diferentes estados de agregação. Quando uma certa
quantidade fixa de matéria se expande, verifica-se uma diminuição na sua massa volumétrica.
Essa contração leva ao aumento da sua densidade.
A densidade de uma substância é influenciada pelo peso molar. O clorofórmio
(CHCl3) é mais denso que o diclorometano (CH2Cl2) porque possui massa molecular maior,
119,35 g/mol, já que possui um cloro a mais, enquanto o diclorometano tem massa molecular
igual a 84,9 g/mol.
4.2. O que diz a teoria; quem é mais preciso o método do picnômetro ou do
densímetro? O experimento realizado confirma? Explique?
R. Na teoria, o picnômetro é mais preciso que o densímetro, por utilizar valores
analíticos, porém experimentalmente não foi possível saber pois no laboratório não foi feita a
densimetria.
4.3. Quais as utilidades de determinar a massa específica dos materiais?
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 .
4.4. Calcular a massa específica das soluções que você usou com o método do
picnômetro e depois determinar a densidade relativa destas soluções.
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 (ρ) = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 (𝑚)𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑣)
Amostra 1 (80%): → ρ = 0,85749 g/cm3ρ = 42,905350,0359
Amostra 2 (70%): → ρ = 0,88332 g/cm3ρ = 45,494651,504
Amostra 3 (60%): → ρ = 0,90575 g/cm3ρ = 46,33851,1596
Amostra 4 (50%): → ρ = 0,92683 g/cm3ρ = 47,288951,0219
Amostra 5 (45%): → ρ = 0,93614 g/cm3ρ = 49,166452,5204
Amostra 6 (40%): → ρ = 0,94402 g/cm3ρ = 48,214451,0734
Amostra 7 (30%): → ρ = 0,95843 g/cm3ρ = 49,133151,2639
Amostra 8 (20%): → ρ = 0,97063 g/cm3ρ = 49,498350,996
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (ρ) = ρ
ρ0
Amostra 1 (80%): → ρ = 0,86026 g/cm3ρ = 0,857490,996783
Amostra 2 (70%): → ρ = 0,88617 g/cm3ρ = 0,883320,996783
Amostra 3 (60%): → ρ = 0,90868 g/cm3ρ = 0,905750,996783
Amostra 4 (50%): → ρ = 0,92983 g/cm3ρ = 0,926830,996783
Amostra 5 (45%): → ρ = 0,93916 g/cm3ρ = 0,936140,996783
Amostra 6 (40%): → ρ = 0,94707 g/cm3ρ = 0,944020,996783
Amostra 7 (30%): → ρ = 0,96153 g/cm3ρ = 0,958430,996783
Amostra 8 (20%): → ρ = 0,97376 g/cm3ρ = 0,970630,996783
4.5. Construir um gráfico que contenha as densidades na ordenada e as
concentrações na abscissa para os dois métodos empregados.
4.6. Compare as massas específicas (densidade absoluta) do álcool etílico nas
concentrações conhecidas, com as que você encontrará na bibliografia.
Através do método do picnômetro, utilizando a fórmula , foram encontrados(ρ) = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 (𝑚)𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑣)
os valores descritos no item 4.5. No entanto, para comparar tais valores aos encontrados na
bibliografia, é necessário calcular o percentual de erro do experimento, através da fórmula:
Os valores tomados como referência são tabelados, para densidade absoluta na temperatura de
25°C.
Álcool a 80%
= 2,09%𝐸𝑟𝑟𝑜 % = 0,83911−0,857490,83911
|| ||𝑥100
Álcool a 60%
= 1,85%𝐸𝑟𝑟𝑜 % = 0,88931−0,905750,88931
|| ||𝑥100
Álcool a 40%
= 1,35%𝐸𝑟𝑟𝑜 % = 0,93148−0,94402 0,93148
|| ||𝑥100
Álcool a 20%
= 0,44%𝐸𝑟𝑟𝑜 % = 0,96639−0,970630,96639
|| ||𝑥100
OBS: Na tabela dada não havia o valor de massa específica do Álcool a 70%, 50%, 45% e
30%, sob qualquer temperatura. Portanto, não foi possível calcular o erro percentual nesses
valores de concentração, mas levando em consideração os outros valores de erro encontrado
estima-se que o valor seja em torno de 1,43%.
5. CONCLUSÃO
Neste experimento, foi possível calcular, atravésde um método da picnometria, a
densidade das soluções de álcool etílico em diferentes concentrações, além disso, pode-se
verificar o percentual do erro para algumas concentrações de solução de álcool etílico.
Através desse percentual, pode-se perceber que o experimento com álcool a 20% foi o que
obteve o melhor desempenho, pois atingiu o menor percentual de erro, 0,44%.
O álcool 80% foi o que apresentou apresentou o maior percentual de erro,
provavelmente devido a fatores como a temperatura ambiente a que esteve exposto e
volatilização. Além disso, o valor teórico utilizado foi o valor de 25°C enquanto o
experimental foi de 26°C.
De modo geral, pode-se relatar a importância da determinação da densidade utilizando
o método da picnometria, tendo em vista a importância de saber a densidade certos produtos,
e sabendo que este método apresenta manipulação fácil e de baixo custo.
6. REFERÊNCIAS
BENDICK, Jeanne. Coleção imortais da ciência: Arquimedes, uma porta para a
ciência. Pág. 69-84. São Paulo: Odysseus Editora, 2002.
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. O que é densidade?. Disponível em
<http://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/densidade-absoluta-e-desnidade-relativa.htm/
>. Acesso em : 22 de julho de 2021.