Prática I - Medições e Erros

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Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro – UNIRIO
Centro de Ciências Biológicas e da Saúde – CCBS
Instituto Biomédico – IB
Disciplina: Química Experimental
Professora: Roberta Lourenço Ziolli
Aluno: Sofia Costa da Silva
Curso: Biomedicina Nº da prática: 1
Prática realizada no dia: 06 de julho de 2021
Medições e Erros
Rio de Janeiro, 2021_1
1 - INTRODUÇÃO
A vivência laboratorial requer o conhecimento de inúmeras práticas, metodologias e
instrumentos — as medições serão rotineiramente efetuadas e seus erros deverão ser
levados em consideração para a obtenção de resultados fidedignos, respeitando a
metodologia científica. As vidrarias de laboratório são categorizadas de acordo com o fim a
que se destinam. Sendo assim, cada prática laboratorial demanda características específicas
e que, muitas vezes, apresentam elevado grau de exigência, evitando generalizações de
suas especificações. Os materiais utilizados para as medições necessárias às práticas
laboratoriais, dessa maneira, são construídos para conter, precisamente, um dado volume
líquido e apresentam formatos específicos às suas determinadas funções.
Assim, a análise volumétrica realizada nos laboratórios requer a precisão dos
materiais utilizados em cada experimento e, para isso, é necessária atenção especial às
informações básicas referentes ao manuseio dos mesmos — vale ressaltar, aqui, o volume
máximo, o traço de referência e o erro absoluto, muitas vezes dado pelo fabricante de
determinada vidraria. Os instrumentos de medição de volume, ademais, podem ser
diferenciados em duas categorias: aparelhos volumétricos, os quais são calibrados para a
medida de um único volume de líquido; e aparelhos graduados, os quais possuem uma
escala graduada, a qual permite a medida de diversos volumes de um líquido.
Os materiais utilizados no cotidiano laboratorial, nesse sentido, apresentam suas
peculiaridades, como dilatações e contrações provocadas pela variação de temperatura,
ação da tensão superficial sobre a superfície líquida, imperfeita calibração dos aparelhos
volumétricos e erros de paralaxe — erro, esse, grosseiro e resultado da falta de atenção no
momento de leitura. Desse modo, a fim de evitar esse erro, durante a leitura de volumes, o
olhar do indivíduo deve encontrar-se igualado ao nível da superfície do líquido, em função da
distorção do menisco na superfície d’água, um deslocamento aparente do nível de um
líquido ou de um ponteiro de acordo com o ponto de vista do observador.
Não obstante, nenhum resultado científico tem valor prático se não houver um
controle sobre os erros envolvidos: a análise desses erros é parte fundamental de um
processo de modelagem. Os erros possíveis dentro de práticas experimentais, assim, são
diversos e são passíveis de acontecerem em todas as etapas do método científico — tanto
nos dados de entrada, quanto naqueles dados gerados pelo próprio modelo. Destacam-se,
por exemplo, os erros operacionais, instrumentais e de arredondamento, devido à
inadequação da representação de números reais com um número finito de algarismos
significativos; todavia, dentro da análise numérica subsequente aos erros anteriormente
citados, dois tipos de erros devem ser considerados: o erro relativo e o erro absoluto
(incerteza). Em primeiro lugar, o erro absoluto não permite uma avaliação da precisão entre
dois resultados de forma correta, visto que não possibilita a consideração da grandeza
destes números, referindo-se à diferença entre o valor exato de um número e o seu valor
aproximado; em contrapartida, o erro relativo leva em consideração as dimensões dos
valores em análise, referindo-se à razão entre o erro absoluto e o seu valor aproximado.
Portanto, são muitos os tipos de erros, relativos ou absolutos, que podem ocorrer em
meio às numerosas atividades práticas e experimentais realizadas no cotidiano laboratorial
— desde a indevida escolha de algarismos significativos até cálculos inadequados. O
conhecimento das diversas variações que podem ser observadas durante procedimentos
laboratoriais se mostra relevante à formação acadêmica de todo e qualquer profissional a
trabalhar num laboratório, estudante ou cientista, para a obtenção de resultados compatíveis
à exatidão e à precisão necessárias ao método científico.
2 - OBJETIVO
Compreender a leitura de instrumentos de medição e distinguir os erros pertinentes
aos instrumentos e ao método científico empregados.
3 - MATERIAIS UTILIZADOS
- Água destilada
- Balão volumétrico de 100 ml
- Béquer de 250 ml
- Erlenmeyer de 200 ml
- Pêra de sucção
- Pipeta graduada de 10 ml
- Pissete
- Proveta de 50 ml
4 - METODOLOGIA
O experimento foi iniciado com o acréscimo de uma quantidade de água destilada à
uma proveta de 50 ml, utilizando o pissete, medindo um valor inferior a 30 ml e, em seguida,
anotando os valores observados — prestando especial atenção à marcação do menisco,
tangenciando-o para aferir seu volume. Em seguida, nova quantidade de água destilada foi
adicionada à mesma proveta, medindo um valor superior a 30 ml e inferior a 50 ml; aferiu-se,
nesse momento, seu volume, considerando-se o menisco. Dessa maneira, após a aquisição
de ambos os valores, calculou-se o erro relativo para cada uma das duas medidas da
proveta.
A seguir, encaixou-se a pêra de sucção à pipeta graduada e a mesma foi esvaziada.
Vale ressaltar que o funcionamento de uma pêra de sucção se dá por meio de válvulas que
possibilitam a retirada de ar de seu interior; para utilizá-la, é necessário acoplá-la à
extremidade superior da pipeta. Esvaziando esse material, apertando tanto a válvula A
quanto seu corpo, será possível retirar o ar da mesma. Em contrapartida, para a ascensão
do líquido pela pipeta, deve-se pressionar a válvula S e, para escoá-lo, deve ser pressionada
a válvula E, localizada na lateral, que permite descartar o líquido. Posteriormente, após
pipetar a água destilada oriunda do béquer, deve-se zerar a pipeta graduada. Elevada à
altura do olhar, o líquido deve ser escoado, lentamente, a fim de tangenciar o menisco ao
traço de referência.
Um volume de água destilada menor que 5 ml foi escoado, de dentro dessa pipeta,
para dentro de um erlenmeyer, sendo, logo, medido. Novamente, um segundo volume
superior a 5 ml e inferior a 10 ml, foi escoado para o mesmo erlenmeyer e o dado foi aferido.
Posteriormente, foi calculado o erro relativo de ambas as medidas.
O experimento, ademais, será encerrado com o preenchimento de um balão
volumétrico de 100 ml com água destilada — para aferir seu volume, é necessário
tangenciar o menisco ao traço de referência presente no pescoço da vidraria.
5 - RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1. Resultados
No decorrer do primeiro experimento, referente à aquisição dos volumes aferidos na
proveta de 50 ml, calculou-se o erro relativo de ambas as medidas obtidas. Em primeiro
lugar, considerando o erro absoluto do instrumento de 0,5 ml, serão obtidos dois valores.
Para a quantidade inferior a 30 ml, aferiu-se 21,0 ml de água destilada na proveta e,
conhecendo que o erro relativo expressa a incerteza da determinação como uma fração da
quantidade medida, pode ser encontrado um percentual de erro de 2,80%. Em seguida, para
a quantidade medida superior a 30 ml e inferior a 50 ml, aferiu-se um valor de 47,0 ml e, a
partir da equação abaixo — também utilizada para o cálculo do valor relativo 1a —,
encontrou-se um erro relativo percentual de 1,06%.
Erel percentual = (Eabs / Xv) x 100
Sendo, na relação acima: Erel percentual referente ao erro relativo, Eabs referente ao erro
absoluto e Xv referente ao valor verdadeiro da grandeza. Ademais, vale ressaltar que o erro
relativo é adimensional e é frequentemente expresso em partes por cem ou em partes por
mil. A tabela acima utiliza-se de partes por cem — um erro relativo percentual.
As medidas aferidas após a observação do volume escoado da pipeta graduada para
o erlenmeyer, referentes a 2a e 2b, são, respectivamente, 3,50 ml e 8,10 ml. A primeira (2a),
pertinente ao volume de água destilada menor que 5 ml escoado,apresentou 1,43% de erro
relativo percentual — considerando o erro absoluto da vidraria de 0,05 ml. Além disso, o
segundo volume (2b), relativo ao volume de água destilada superior a 5 ml e inferior a 10 ml,
apresentou 0,61% de erro relativo percentual. Ambos os cálculos foram realizados utilizando
a relação apresentada anteriormente.
Posteriormente, a um balão volumétrico de 100 ml, seu erro absoluto apontado pelo
fabricante como 0,02 ml, adicionou-se água destilada com o auxílio do pissete até atingir o
traço de referência e, portanto, a quantidade medida aferida (3) é de 100,00 ml e seu erro
relativo é de 0,02%.
Escreveu-se a porcentagem peso por volume de H2O2 na água oxigenada,
considerando os algarismos significativos de cada medida. Considerou-se uma análise e as
seguintes medições:
volume de água oxigenada = 2,0 ml
volume de KMnO4(aq) = 16,24 ml
[KMnO4(aq)] = 6,82 g L-1
M(KMnO4) = 158,1 g mol-1
M(H2O2) = 34,02 g mol-1
A fórmula a seguir condiz à porcentagem de H2O2 na água oxigenada.
volume KMnO4 x [KMnO4] x M(H2O2) x 0,25
M(KMnO4) x volume de água oxigenada
Assim, substituindo os valores correspondentes, obtém-se:
16,24 x 6,82 x 34,02 x 0,25
158,1 x 2,0
3767,946336 x 0,25
316,2
11,9163388235 x 0,25
2,9790847059 = 3,0%
5.2. Discussões
Os experimentos realizados ao decorrer da prática permitem uma maior compreensão
dos diferentes tipos de erros relacionados à metodologia científica. Observando os diferentes
resultados obtidos, é possível assumir que as peculiaridades de cada material utilizado são
cruciais para a aferição de resultados verossímeis. O entendimento de alguns conceitos
básicos próprios da área, nesse sentido, é significativo para todas as práticas laboratoriais,
bem como o conhecimento dos tipos de vidrarias, dos equipamentos e das metodologias
aplicadas.
A proveta, instrumento cilíndrico graduado utilizado para medir e transferir volumes
variáveis de líquidos em grandes quantidades, e a pipeta graduada, vidraria utilizada para
medir e transferir volumes, nesse cenário, são ambas materiais de baixa precisão quando
comparadas com o balão volumétrico e a pipeta volumétrica, por exemplo. Ademais, nem
béquer, nem erlenmeyer podem ser considerados vidrarias de precisão — ao observador,
possibilitam apenas uma ideia de volume, não uma medição precisa. Em contrapartida, o
balão volumétrico — recipiente em forma de pêra, de fundo plano e com um gargalo
retilíneo, comprido, estreito — possui volume definido, sendo considerado uma vidraria de
alta precisão; afirmação, essa, visível após a comparação entre os erros relativos referentes
a cada instrumento. O erro relativo do balão volumétrico, de 0,02%, é menor aos demais
erros observados na tabela presente no tópico anterior.
6 - CONCLUSÕES
Conclui-se, nesse sentido, que a metodologia é uma preocupação fundamental: trata
as formas de se fazer ciência; cuida dos procedimentos, das ferramentas, dos caminhos
(DEMO, 1987). O método científico — a observação do mundo, a coleta de dados, a
organização das informações e a busca de regularidades — é parte intrínseca da produção
de conhecimento e, portanto, para sua correta aplicação, é imprescindível conhecer os
instrumentos utilizados em cada medição, cada leitura, e seus erros inerentes.
A familiarização do estudante com os instrumentos que o cercam, sejam eles as
vidrarias ou os equipamentos laboratoriais, permite à ciência um progresso contínuo. Em
erros e acertos, o cotidiano laboratorial torna-se o próprio conhecimento necessário ao
estudo, gerando oportunidades para o desenvolvimento acadêmico e científico do aluno.
Assim, a observação da precisão dos materiais, a compreensão dos possíveis erros
relativos às medições volumétricas e o cálculo de valores, são etapas cruciais para a
vivência laboratorial.
7 - REFERÊNCIAS
ATKINS, Peter. JONES, Loretta. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o
meio ambiente. 5 ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. 1055 p.
DEMO, Pedro. Introdução à Metodologia da Ciência. 2. ed. São Paulo: Atlas, 1987. 108 p.
MAHAN, Bruce M.; MYERS, Rollie J. Química - Um Curso Universitário. 1 ed. São Paulo,
SP: Editora Blucher, 1995. 604 p.
MOLINARO, Etelcia M.; CAPUTO, Luíza F. G.; AMENDOEIRA, Maria R. R. (org.). Conceitos
e Métodos para a Formação de Profissionais em Laboratórios de Saúde: Volume 1. Rio
de Janeiro. Escola Politécnica de Saúde Joaquim Venâncio, 2010. 290 p.
PAWLOWSKY, A. M., et al. Experimentos de Química Geral – Teoria dos Erros. 2 ed.
Curitiba: Universidade Federal do Paraná, 1996. p. 20-34.
1 Disponível em:
https://www.casasbahia.com.br/balao-volumetrico-1000ml-com-rolha-de-poli/p/1501370981.
Acesso em: 08 jul 2021.
2 Disponível em:
https://shopee.com.br/BEQUER-FORMA-BAIXA-250ML-i.326345269.3565264765. Acesso
em: 08 jul. 2021.
3 Disponível em:
https://www.fishersci.se/shop/products/pyrex-borosilicate-glass-narrow-neck-erlenmeyer-flask
-14/12519115. Acesso em: 09 jul. 2021.
4 Disponível em:
https://www.amazon.com/Suitable-Industrial-Laboratories-Agricultural-Chemical/dp/B07TH1M
25Z. Acesso em: 08 jul. 2021.
5 Disponível em:
https://www.precisaoabsoluta.com.br/produto/pipeta-graduada-vidro-classe-b-15-ml/. Acesso
em: 09 jul. 2021.
6 Disponível em:
https://www.didaticasp.com.br/pisseta-sem-graduacao-500ml-bico-curvo-amarelo. Acesso
em: 09 jul. 2021.
7 Disponível em:
http://laborshopping.com.br/produto/proveta-base-vidro-hexagonal-vidro-boro-3-3/7163.
Acesso em: 09 jul. 2021.