fisquim pratica 1

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
QUÍMICA BACHARELADO
	
EXPERIMENTO 1 – ESTUDO DA TENSÃO SUPERFICIAL DE LÍQUIDOS
JOÃO LUCAS ARAÚJO SILVA (201711430)
JOÃO MARCOS SENA CHAVES (201411074)
ILHÉUS – BA
2019
JOÃO LUCAS ARAÚJO SILVA (201711430)
JOÃO MARCOS SENA CHAVES (201411074)
EXPERIMENTO 1 – ESTUDO DA TENSÃO SUPERFICIAL DE LÍQUIDOS
Relatório apresentado como parte dos critérios de avaliação da disciplina CET674 - Físico-química II.Turma P01. 
Professor: Luís Carlos Salay.
ILHÉUS – BA
2019
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO	3
2	OBJETIVO	4
3	MATERIAIS E MÉTODOS	4
3.1 Materiais	4
3.2 Métodos	4
4	RESULTADOS E DISCUSSÃO	6
5	CONCLUSÃO	11
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	11
INTRODUÇÃO
Os estudos de fenômenos de superfícies são de vasto interesse para diversas áreas, inclusive a Química. A tensão superficial está contida nesses fenômenos, e ela é capaz de explicar por si só diversos acontecimentos do cotidiano, como, por exemplo, o motivo pelo qual alguns objetos pequenos (apesar de serem mais densos) flutuarem sobre a superfície da água e, também, o porquê do líquido sair na forma de gota, na extremidade de um conta-gotas, e não como um filete contínuo. [2]
A tensão superficial se deve ao fato das moléculas no interior do líquido de um recipiente apresentar forças de coesão atrativa em todas as direções, já as da superfície são atraídas apenas pelas moléculas no interior. Com isso, há a formação de uma membrana tensa na superfície do líquido devido esse efeito. [3]
Tensão superficial do líquido pode gerar um acontecimento gerado denominado por capilaridade quando tubos suficientemente finos estiverem em contato com esse líquido. Logo, capilaridade é a propriedade que os líquidos têm de subirem ou descerem em tubos extremamente finos, essa ação é responsável por fazer com que líquidos possam fluir contra a força da gravidade. [4]
Capilaridade pode ser calculada devido ao equilíbrio gerado entre a força gravitacional e a força gerada pela tensão superficial do líquido, sendo de maneira opostas. A força gravitacional, adaptada para o cilindro está representada na equação 1. E a força gerada pela tensão superficial do líquido (equação 2) que está relacionada com a pressão de Laplace para todo o volume do líquido.
		[1]
		[2]
Já que em equilíbrio as duas forças estarão iguais, temos que:
	[3]
Onde ρ é densidade do líquido, r é o raio do tubo capilar, h é a altura de ascensão no capilar, σ é a tensão superficial e α o ângulo de contato. Sendo que para esta prática não houve mudança do ângulo, sendo este então 0°, ou seja, cos0°=1.
OBJETIVO
Estudar o efeito da temperatura sobre a tensão superficial das substâncias e determinar qual a tensão superficial dos líquidos estudados e estabelecer uma ordem de tensão superficial entre os líquidos. E assim, comparar os resultados obtidos com a literatura.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais
· Béquer de 100 mL 
· Proveta graduada de 25 mL 
· Pipeta graduada de 1,00 mL
· Termômetro
· Suporte universal
· Garra de ferro para béquer e tubos de ensaio
· Aquecedor de bunsen
· Tripé e placas de amianto
· Tubo de ensaio médio
· Estante para tubo de ensaio
· Etanol
· Butanol
· Propanol
· Etilenoglicol
Métodos
O arranjo para determinação da tensão superficial em função da temperatura de um líquido consistiu de um béquer contendo, aproximadamente, 100 mL de água e um termômetro com o bulbo colocado 3 a 5 cm abaixo do nível da água. Em seguida, adicionou-se 5 mL de Etanol no tubo de ensaio e este foi colocado no béquer e preso com uma garra de modo que o fundo ficou cerca de 1 cm abaixo da linha da água. 
Posteriormente, introduziu-se a pipeta de 1,00 mL no tubo de ensaio de modo que o nível da água ficasse na primeira marca do volume da pipeta (figura 1). Sendo assim, a forma do menisco e o volume do liquido ascendente dentro da pipeta foi observado e registrado (figura 2). Sem demora, levantou-se a pipeta retirando a ponta do liquido, esperando o mesmo escorrer e tornou-se a repetir o mesmo procedimento, anotando a temperatura da água.
Em ato contínuo, acendeu-se o bico de Bunsen de modo a aquecer a água contendo no béquer (figura 2). Assim, mergulhou	-se novamente a pipeta no liquido, e a cada 10 °C de variação na temperatura da água, o volume da coluna de líquido ia sendo registrado, até que se atingisse 90 °C ou o limite da escala de volume.
Repetiu-se o procedimento para os outros solventes utilizados, dos quais foram listados nos materiais acima. E as figuras a seguir representam as fotografias registradas do procedimento realizado com todos os compostos.
Figura 1 – Pipeta de 1 mL introduzida no tubo de maneira vertical
Autoria própria, 2019.
Figura 2 – Aparelhagem utilizada no procedimento com e sem aquecimento
Autoria própria, 2019.
RESULTADOS E DISCUSSÃO	
Análise de resultado para o primeiro solvente, etanol, sem o aquecimento foi observado à ascensão, por 5 vezes, de 0,07 mL do volume da pipeta a uma temperatura de 30 °C, como consta na tabela 1. 
Tabela 1 - Medidas do volume ocupado pelo etanol, a 30 °C, sem a variação de temperatura, com a média e desvio padrão correspondente.
	n
	Volume (mL)
	1
	0,07
	2
	0,07
	3
	0,07
	4
	0,07
	5
	0,07
	Média
	0,07
	Desvio padrão
	0
Autoria própria, 2019.
O butanol foi utilizado no segundo experimento, em condições de temperatura ambiente de 25 °C apresentou um volume 0,05 mL para as 5 vezes, tabela 2. 
Tabela 2 - Medidas do volume ocupado pelo butanol, a 25 °C, sem a variação de temperatura, com a média e desvio padrão correspondente.
	n
	Volume (mL)
	1
	0,05
	2
	0,05
	3
	0,05
	4
	0,05
	5
	0,05
	Média
	0,05
	Desvio padrão
	0
Autoria própria, 2019.
Já o n-propanol foi analisado a 26 °C, a qual não apresentou variação de volume aferido sem a variação da temperatura, tabela 3.
Tabela 3 - Medidas do volume ocupado pelo n-propanol, a 26 °C, sem a variação de temperatura, com a média e desvio padrão correspondente.
	n
	Volume (mL)
	1
	0,06
	2
	0,06
	3
	0,06
	4
	0,06
	5
	0,06
	Média
	0,06
	Desvio padrão
	0
Autoria própria, 2019.
E, por fim, o etilenoglicol a 25 °C foi observado como mostrado na tabela 4.
		
Tabela 4 - Medidas do volume ocupado pelo etilenoglicol, a 25 °C, sem a variação de temperatura, com a média e desvio padrão correspondente.
	n
	Volume (mL)
	1
	0,05
	2
	0,05
	3
	0,05
	4
	0,05
	5
	0,05
	Média
	0,05
	Desvio padrão
	0
Autoria própria, 2019.
De acordo com os valores dispostos nas tabelas para cada composto, sem variação de temperatura, notou-se que não foi necessário fazer o cálculo do teste q, que seria utilizado para analisar se algum valor poderia ser excluído, demonstrando assim que haveria alguma discrepância com os valores numéricos dos dados.
Levando em consideração que o interior da pipeta é na forma de um cilindro, houve a conversão de volume para altura do líquido estudado utilizando a equação a seguir:
		[4]
Onde: r é o raio e h a altura que ascendeu na pipeta. Sendo que o diâmetro da pipeta foi de 0,003m.
Utilizando etanol, foi iniciado o aquecimento partindo de 30°C até 90°C. Percebeu-se então que houve aumento do volume quando a temperatura atingiu aproximadamente 65°C para 0,08 mL, tabela 5.
Tabela 5 - Medidas do volume ocupado pelo etanol com a variação de temperatura.
	n
	Temperatura (°C)
	Volume (mL)
	Altura (10-3 m) 
	1
	25
	0,07
	9,77
	2
	35
	0,07
	9,77
	3
	45;
	0,07
	9,77
	4
	55
	0,07
	9,77
	5
	65
	0,08
	11,16
	6
	75
	0,08
	11,16
	7
	85
	0,08
	11,16
	8
	95
	0,08
	11,16
Autoria própria, 2019.
Assim como o etanol, o butanol apresentou uma variação do volume. O butanol apresentou, em cerca de 80 °C, aumento para 0,1 mL, mostrado na tabela 6.
Tabela 6 - Medidas do volume ocupado pelo butanol com respectivos valores de alturas e temperatura correspondentes.
	n
	Temperatura (°C)
	Volume (mL)
	Altura (10-3 m) 
	1
	30
	0,05
	6,98
	2
	40
	0,05
	6,98
	3
	50
	0,05
	6,98
	4
	60
	0,05
	6,98
	5
	65
	0,05
	6,98
	6
	70
	0,05
	6,98
	7
	80
	0,1
	13,96
	890
	0,1
	13,96
Autoria própria, 2019.
Os demais compostos analisados não apresentaram variação ao decorrer do aumento da temperatura. O n-propanol foi observado até os 97 °C, tabela 7.
Tabela 7 - Medidas do volume ocupado pelo n-propanol com respectivos valores de alturas e temperatura correspondentes.
	n
	Temperatura (°C)
	Volume (mL)
	Altura (10-3 m)
	1
	30
	0,06
	8,37
	2
	40
	0,06
	8,37
	3
	50
	0,06
	8,37
	4
	60
	0,06
	8,37
	5
	65
	0,06
	8,37
	6
	70
	0,06
	8,37
	7
	80
	0,06
	8,37
	8
	90
	0,06
	8,37
Autoria própria, 2019.
E o etilenoglicol foi, também, observado até a temperatura de 97 °C, tabela 8.
Tabela 7 - Medidas do volume ocupado pelo n-propanol com respectivos valores de alturas e temperatura correspondentes.
	n
	Temperatura (°C)
	Volume (mL)
	Altura (10-3 m)
	1
	30
	0,05
	6,98
	2
	40
	0,05
	6,98
	3
	50
	0,05
	6,98
	4
	60
	0,05
	6,98
	5
	65
	0,05
	6,98
	6
	70
	0,05
	6,98
	7
	80
	0,05
	6,98
	8
	90
	0,05
	6,98
Autoria própria, 2019.
O gráfico de altura em função para cada substância 
9
Gráfico 1 – Etanol 
Gráfico 2 – Butanol
Gráfico 3 – n-propanol
Gráfica 4 – Etilenoglicol
Autoria própria, 2019.
Foi utilizado a equação 3, sendo que rearranjada para ser obtida a tensão superficial. 
Diante da dificuldade de identificação durante a execução do experimento foi utilizado a equação 1 para tensão superficial em alguns pontos de cada composto, os quais serão apresentados na tabela a seguir.
Tabela 8 – Tensão superficial para cada composto em variadas temperatura
	Composto
	Temperatura (°C)
	Tensão superficial σ (10-3 N.m-1)
	Etanol
	25 até 65
	113,89
	
	65 até 95
	116,92
	Butanol
	30 até 70
	83,53
	
	70 até 90
	166,95
	Propanol
	26 até 90
	99,30
	Etilenoglicol
	25 até 97
	114,47
Autoria própria, 2019.
	
Dos dados de tensão superficial contidos na literatura foram encontrados apenas para o etanol, o qual é de 22,3.10-3 N.m-1 para temperatura de 20 °C. Ou seja, apresentou erro relativo de 410%. 
A temperatura como visto pela parte prática pode influenciar na altura dos líquidos na coluna, tal efeito pode ser justificado pelo que chamamos de dilatação térmica. Segundo o conceito, ao aumentarmos gradativamente, ou não, a temperatura de um corpo e no caso desta prática, dos solventes, estamos aumentando a sua velocidade de suas moléculas, sua cinética e com tal aumento de temperatura, favorecemos o afastamento dos átomos disponíveis entre si.
CONCLUSÃO
Os objetivos dessa prática experimental foram alcançados, apesar de que não foi possível obter a tensão superficial partir da regressão linear. O comparado com a literatura, o do etanol, foi obtido um erro de 410%, o que mostrou que houve erros.
Erros esses que podem ser justificados pela dificuldade em se fazer a leitura dos meniscos dos solventes dentro da pipeta durante as medidas experimentais, como os solventes utilizados eram da mesma coloração da pipeta, incolores, tal parte dificultou a visualização no momento. Também, pode está relacionado com erros de cálculos, além dos erros aleatórios.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1 – Roteiro Prático: Estudo Da Tensão Superficial De Líquidos.
2 - Tensão Superficial. Universidade Federal de Minas Gerais. Minas Gerais. Disponível em: <http://lilith.fisica.ufmg.br/~labexp/novosite/Tensao_Superficial.pdf>. Acesso em: 21 mar. 2019.
3 - Tensão Superficial. Universidade Federal do Vale do São Francisco. Minas Gerais. Disponível em: <http://www.univasf.edu.br/~anibal.livramento/disciplinas/FisTeo2/QuimFisCap10_TENSAO_SUPERFICIAL.pdf>. Acesso em: 21 mar. 2019.
4 – OLSZEVSKI, Simone Maria. Influência do Diâmetro do Tubo e da Solubilidade dos Materiais Particulados nas Medidas de Molhabilidade por Ascensão Capilar. 2013. Dissertação (Engenharia Química) - .., Porto Alegre, 2013. Disponível em: <https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/152803/000908928.pdf?sequence=1>. Acesso em: 22 mar. 2019.
5 - Capilaridade. Universidade de São Paulo. São Paulo. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2632477/mod_resource/content/1/Movimento%20da%20%C3%81gua%20no%20Solo.pdf>. Acesso em: 21 mar. 2019.
25	35	45	55	65	75	85	95	9.77	9.77	9.77	9.77	11.16	11.16	11.16	11.16	Temperatura (°C)
Altura (10-3 m)
30	40	50	60	65	70	80	90	6.98	6.98	6.98	6.98	6.98	6.98	13.950000000000003	13.950000000000003	Temperatura (°C)
Altura (10-3 m)
26	30	40	50	60	65	70	80	90	8.3700000000000028	8.3700000000000028	8.3700000000000028	8.3700000000000028	8.3700000000000028	8.3700000000000028	8.3700000000000028	8.3700000000000028	8.3700000000000028	Temperatura (°C)
Altura (10-3 m)
25	27	37	47	57	67	77	87	97	6.98	6.98	6.98	6.98	6.98	6.98	6.98	6.98	6.98	Temperatura (°C)
Altura (10-3 m)