PRÁTICA 3 - sobre tensão superficial da acetona, etanol e água pelo método da gota PDF

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RELATÓRIO REFERENTE À AULA PRÁTICA 3 TEMA: DETERMINAÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL DE LÍQUIDOS 1. OBJETIVO Determinar a tensão superficial da acetona, etanol e água pelo método da gota. 2. INTRODUÇÃO Uma propriedade característica dos líquidos é possuir uma superfície plana bem definida, o que os distingue dos gases. Uma medida da rigidez do filme que parece cobrir a superfície líquida é a tensão superficial, a tendência de as moléculas da superfície serem puxadas para dentro. Quanto maior a tensão superficial, mais rígido parece ser o filme da superfície. As moléculas de um líquido interagem através de forças de coesão (Van der Walls, pontes de hidrogênio), que se tornam fracas com a distância, quando a molécula esta dentro do volume de um líquido, sua força de coesão é zero, pois as moléculas circunjacentes estão distribuídas de forma aproximadamente simétrica em seu redor. Contudo, uma molécula na superfície livre do liquido é sujeita a forças de coesão das moléculas das moléculas das camadas abaixo do líquido, superfície age como uma “membrana” que tende a comprimir o líquido. A superfície de um líquido é suave porque as forças intermoleculares tendem a puxar as moléculas juntas e para dentro. Podemos esperar que líquidos compostos de moléculas com forças intermoleculares altas tenham tensões superficiais altas, porque o “puxão” para o interior será forte. Existem várias aplicações que envolvem o conhecimento de fenômenos de superfície, particularmente da tensão superficial, na área de química industrial e engenharia química. O conhecimento dessa propriedade contribui para um melhor

entendimento dos processos onde operações de transferência de massa estão presentes, como por exemplo nos processos de destilação, extração, absorção e adsorção. Desta forma, faz-se necessária a utilização de modelos para estimar a tensão superficial de líquidos puros e de sistemas multicomponentes, que constituem exemplos da maioria dos sistemas presentes em processos industriais. 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. MATERIAIS 

Balão volumétrico;



Balança analítica;



Bureta;



Proveta;

3.2. REAGENTES 

Água;



Acetona;



Álcool;

3.3. PARTE EXPERIMENTAL Em uma balança analítica pesou-se e anotou-se o peso de três balões volumétricos com suas respectivas tampas, em seguida mediu-se 2 ml com auxílio de uma proveta de álcool, água e acetona respectivamente. Cada substância foi colocada na bureta, uma por vez, onde a torneira foi aberta lentamente deixando cair dez gotas dentro de um dos balões. Logo após os balões estarem com suas respectivas substâncias pesou-se e anotou-se novamente sua massa.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para encontrar a tensão superficial do líquido utilizamos a seguinte fórmula:

γ=

m∗g 2 π∗ r∗ f

Onde: m é massa de uma gota em Kg; g é a aceleração da gravidade em cm/s2; r é o raio do tubo em cm; f é fator de correção dada por (r/v1/3) v é o volume da gota; Nas tabelas 1 e 2 temos as massas das amostras e dos balões, respectivamente, a massa de 10 gotas é dada pela diferença entre a massa do balão com amostra e massa do balão sem amostra, para saber a massa de uma gota basta dividir por dez. Tabela 1. Massa das amostras.

MASSA 10 GTS (g) MASSA 1 GT (g) MASSA 1 GT (kg)

MASSA DAS AMOSTRAS ACETONA ÁLCOOL 0,0529 0,1033 0,00529 0,01033 0,00529x10-3 0,01033x10-3 Fonte: Arquivo pessoal

ÁGUA 0,6989 0,06989 0.06989x10-3

Tabela 2. Massa dos balões.

ACETONA ( 1) ÁLCOOL (2) ÁGUA (3)

MASSA DOS BALÕES SEM AMOSTRA 11,9765 g 12,0215 g 11,8690 g Fonte: Arquivo pessoal

COM AMOSTRA 12,0294g 12,1248 g 12,5679 g

O volume pode ser determinado pela densidade: m

d= V

m

→v= d

Dada as densidades abaixo e utilizando a massa de uma gota em gramas (Tabela 1), temos o volume da gota em cm3 apresentado na Tabela 3. Acetona: 0,79 g/cm3

Etanol: 0,789 g/cm3 Água: 1 g/cm3 Tabela 3. Volume da gota. VOLUME DA GOTA ACETONA ÁLCOOL ÁGUA

0,0669 cm3 0,01309 cm3 0,06989 cm3 Fonte: Arquivo pessoal

O raio do tubo r, foi dado de acordo com a massa da gota de água em gramas que se desprende de diferentes diâmetros. Seguindo a tabela dada no roteiro da prática, para uma gota de água com massa igual a 0,06989 g (Tabela 1),temos um r igual a 0,23790 cm. O fator de correção f é uma função do raio do tudo e do volume da gota (r/v 1/3), os valores para f segue a tabela anexada no roteiro da prática. Os valores de f para cada substâncias estão na Tabela 4. Tabela 4. Fator de correção (f). FATOR DE CORREÇÃO (f) ACETONA 0,6250 ÁLCOOL 0,6098 ÁGUA 0,6250 Fonte: Arquivo pessoal Substituindo os dados na fórmula de tensão superficial dos líquidos, temos os valores da tensão para cada substância em Kg/s2 de acordo com a Tabela 5. Tabela 5. Tensão superficial de líquidos. TENSÃO SUPERFICIAL DE LÍQUIDO ACETONA 5,6260X10-3 kg/s-2 ÁLCOOL 0,0111 kg/s-2 ÁGUA 0,07338 kg/s-2 .Fonte: Arquivo pessoal Dos valores apresentados na Tabela 5 apenas a tensão superficial da água está de acordo com os valores presentes na literatura. Vários fatores podem ter interferido no resultado, um deles é a habilidade do operador ao manusear os equipamentos.

Questões 1 – faça uma tabela de valores para tensão superficial para o mercúrio, agua, acetona, tetracloreto de carbono, qual a faixa de valores características para este liquido orgânicos? Qual das substancia apresentam maior valor na tensão superficial? o C TENSÃO SUPERFICIAL DE LÍQUIDO A TEMPERATURA DE 20 MERCURIO 0, 4650N/ m AGUA 0,0722 N/m ACETONA 0,0237 N/m TETRACLORETO DE CARBONO 0,026 N/m

O mercúrio apresenta a maior tensão superficial . 2- Na determinação da tensão superficial pelo método do peso da gota, em que situação deve-se usar o raio interno e em que situação deve-se usar o raio externo do tubo para se calcular a tensão superficial? R= O raio externo é utilizado quando o tubo estiver mergulhado no líquido, isto é, quando o líquido molhar o tubo; caso contrário, deve-se usar o raio interno do tubo. 3-Descreva outros métodos para a medida de tensão superficial. R=Du Nouy é um dos mais conhecidos. Medimos a força adicional ΔF que temos que exercer sobre um anel de alumínio justo no momento no qual a lâmina de líquido vai se romper. A tensão superficial do líquido é calculada a partir do diâmetro 2R do anel e do valor da força ΔF que mede o dinamômetro. O líquido é colocado em um recipiente, com o anel inicialmente submerso. Mediante um tubo que serve de sifão é extraído pouco a pouco o líquido do recipiente. 4-O que são micelas? Faça ilustrações. São as micelas os “indivíduos” responsáveis pela catálise micelar e solubilização de gorduras . A principal razão para a formação de micelas é a diminuição da área de contato entre as cadeias hidrocarbônicas (cauda apolar) do surfactante e a água (polar), já que são quimicamente incompatíveis. A formação do agregado leva o surfactante a uma situação onde as cabeças hidrofílicas estão muito próximas umas das outras,

gerando repulsão eletrostática que se opõe ao processo de micelização. Neste contexto os contraíons (do próprio surfactante ou de aditivos) desempenham um papel fundamental, blindando a carga do agregado e diminuindo o potencial elétrico e a repulsão entre as cabeças das moléculas.

5- Cite 4 métodos físico químicos que permitem a determinação da concentração micela critica. Faça um gráfico que ilustre a variação de cada propriedade físico química com a concentração do detergente. * Potenciometria * Espectroscopia UV-VIS 5. CONCLUSÃO Um dos métodos para calcular a tensão superficial é através da massa da gota, porém está pode sofrer influência de outros fatores como a estrutura molecular e as características físicas da substância. É um fator agravante para obtenção de erros em experimentos laboratoriais a falta de habilidade de quem manuseará os equipamentos, podendo ocorrer erros imperceptíveis a erros extremamente grosseiros, comprometendo assim a confiabilidade do resultado. No experimento realizado apenas uma substância, a água, teve sua tensão superficial aproximada da tensão apresentada na literatura.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARAÚJO, I. L. L. de; LAMENGOL, L. S. R.; MARTINS, R. J.; Resumo da 33a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, Poços de Caldas, Brasil, 2010.

Ball D.W., 2005, Físico-Química, 1a . ed., Vol. 1 e 2, Thomson Learning EBAH.

Tensão

Superficial.

Disponível

em :. Aceso em: 01-09-2017 Rangel R.N., 2006, Práticas de Físico-Química, 3a . ed., Edgard Blucher....