Relatório de aula prática sobre Densidade PDF

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Relatório sobre aulas práticas de Química Geral e Inorgânica sobre Densidade...

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO – UFMA CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE- CCBS CURSO: CIÊNCIAS BIOLÓGICAS - BACHARELADO DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA

HORTÊNCIA PEREIRA DA SILVA

RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS

São Luís- MA 2018

HORTÊNCIA PEREIRA DA SILVA

RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS: DENSIDADE

Relatório apresentado ao curso de Ciências Biológicas da Universidade Federal do Maranhão. Referente a nota parcial da primeira avaliação da disciplina de Química geral e inorgânica.

São Luís- MA 2018

SUMÁRIO 1. OBJETIVOS .........................................................................................................................4 2. INTRODUÇÃO .....................................................................................................................5 3. EXPERIMENTAL ................................................................................................................. 7 3.1 Materiais .............................................................................................................................7 3.1.1 Densidade dos sólidos ..................................................................................................7 3.1.2 Densidade das amostras sólidas usando o picnômetro ..........................................7 3.1.3 Densidade das soluções de Cloreto de Sódio ..........................................................7 3.2 Metodologia.......................................................................................................................8 3.2.1 Densidade dos sólidos ..................................................................................................8 3.2.2 Densidade das amostras sólidas usando o picnômetro ..........................................9 3.2.3 Densidade das soluções de Cloreto de Sódio ........................................................10 4. RESULTADOS ...................................................................................................................12 4.1 Densidade dos sólidos ....................................................................................................12 4.2 Densidade das amostras sólidas usando o picnômetro ............................................13 4.3 Densidade das soluções de cloreto de sódio ..............................................................15 4.4 Porcentagem de massa do NaCl na solução problema ............................................18 5. DISCUSSÕES....................................................................................................................19 6. CONCLUSÃO ....................................................................................................................20 REFERÊNCIAS .................................................................................................................21

4

1. OBJETIVOS



Densidade dos sólidos;



Descobrir a densidade das amostras sólidas usando o picnômetro;



Descobrir a densidade das soluções de cloreto de sódio.

5

2.

INTRODUÇÃO A densidade representa a quantidade de massa de um material contida

em um determinado volume, seu cálculo é feito dividindo a massa pelo volume (D=m/V),

obtendo

centímetros

resultados

cúbicos

(g/cm³)

expressos

comumente

(GUIADOESTUDANTE,

em gramas por 2011).

Essa

é

inversamente proporcional ao volume, ou seja, quanto menor o volume ocupado por uma determinada massa maior será a sua densidade. Desse modo, vemos que a densidade de cada material depende do volume por ele ocupado. E o volume é uma grandeza física que varia com a temperatura e a pressão. Isso significa que a densidade também será afetada pela temperatura e pela pressão do material (RUSSEL, J.B, 2008). O estado físico dos materiais influencia na sua densidade pois afeta a organização dos átomos no espaço, modificando o volume ocupado por eles e consequentemente a densidade. Como exemplos temos a água e o gelo, que apesar de ser constituídos pelo mesmo elemento possuem densidades diferentes, o gelo a 0 °C possui aproximadamente 0,92 g/cm³ e a água a 20°C possui cerca de 0,99 g/cm³ de densidade (FOÇAGA, J.R.V, 2015). Esse relatório contém o registro dos experimentos realizados no laboratório de Química da atividade “Densidade dos Sólidos” realizada no dia 31/08/2018, da atividade “Densidade das Amostras Sólidas usando o Picnômetro” realizada no dia 14/09/2018 a atividade de “Densidade das Soluções de Cloreto de Sódio” realizada no dia 21/09/2018. O primeiro experimento foi feito para descobrir a densidade de dois cilindros metálicos distintos, utilizando três métodos para isso. Seguido da indicação do possível material de cada cilindro baseado na sua densidade e uma discussão sobre qual dos métodos utilizados é o mais preciso. A segunda atividade foi realizada a fim de determinar a densidade da amostra sólida usando o picnômetro. Inicialmente calibramos o picnômetro, descobrimos o volume dele e prosseguimos para o cálculo de densidade da amostra metálica. A partir dessa densidade nós indicamos qual o possível material da amostra. A última atividade envolveu a utilização do picnômetro para calcular a densidade de cinco soluções

salinas, onde quatro

delas continham

6

concentrações de 5%, 10%, 15% e 25% de NaCl e a restante possuía uma concentração desconhecida, sendo necessário determinar o valor dessa concentração a partir dos dados obtidos nos cálculos anteriores.

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3. EXPERIMENTAL 3.1. Materiais 3.1.1 Densidade dos sólidos: 

Balança analítica;



Relógio de vidro;



Pisseta com água destilada;



Paquímetro;



Régua de 30 cm;



Calculadora;



Dois cilindros metálicos;



Proveta de 25 ml;



Béquer.

3.1.2 Densidade das amostras sólidas usando o picnômetro: 

Balança analítica;



Béquer;



Pisseta com água destilada;



Picnômetro grande e pequeno;



Acetona



Secador de cabelo;



Capela;



Termômetro;



Papéis toalha;



Calculadora;



Amostras sólidas.

3.1.3 Densidade das soluções de Cloreto de Sódio: 

Balança analítica;



Béquer;



Termômetro;



Papéis toalha;

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

Acetona;



Secador de cabelo;



Capela;



Picnômetro grande e pequeno;



Pisseta com água destilada;



Calculadora;



Soluções de Cloreto de Sódio.

3.2. Metodologia 3.2.1 Densidade dos sólidos: Durante o experimento nós consideramos o “Cilindro metálico 1” como sendo o prata e o “Cilindro metálico 2” como sendo o escuro . A massa dos cilindros foi medida utilizando a balança analítica, esse procedimento foi repetido três vezes e em seguida calculado a média dos resultados (Tabela 1). Essa massa média serviu de referência nas três metodologias seguintes:

1º método – Utilizou-se a régua para medir a altura e o raio (metade do diâmetro) de cada cilindro e assim descobrir o volume (π.r².h), a partir desses dados conseguimos calcular a densidade (d=m/v) de ambos os cilindros. A régua possui uma precisão baixa medindo até uma casa decimal;

2º método – Utilizou-se o paquímetro para tirar as medidas de cada cilindro, para posteriormente calcularmos o volume e a densidade;

3º método – Nesse método o volume foi calculado através do deslocamento de água dos cilindros, quando esses foram submersos individualmente em uma proveta de 25 ml, com essa proveta é possível mensurar medidas com uma casa decimal e com uma margem de 0,5 ml. Nós começamos estabelecendo um volume inicial, enchendo a proveta com a pisseta até atingir uma marcação maior que a altura de cada cilindro, para que eles ficassem submersos na água. Nessa etapa deveríamos posicionar o menisco exatamente na marcação da

9

proveta, que foi uma tarefa difícil de ser realizada, já que frequentemente o menisco ultrapassava a marca da proveta devido à falta de prática no uso da pisseta. Para introduzir o cilindro nós tivemos de inclinar a proveta e ir empurrando ele dando leves batidas na proveta até que atingisse a base da proveta. Após isso registrou-se o volume final. Depois de registrar o valor do volume inicial de água (V i) contido na proveta, mergulhamos um dos cilindros (V f ) e após anotar o valor repetimos esse processo para descobrir o volume do segundo cilindro. Com esses dados calculamos o volume de cada cilindro (V c =V f -V i) e, em seguida, descobrimos suas respectivas densidad es (Tabela 2). 3.2.2 Densidade das amostras sólidas usando o picnômetro: Durante o experimento a temperatura da água em ambos os picnômetros (grande e pequeno) estava a 24 ºC e consideramos a densidade da água igual a 0,9973 g/cm³. Foram utilizadas duas amostras sólidas, as quais chamamos o sólido 1 de escuro e o sólido 2 de prata. Na calibração dos dois picnômetros, começamos limpando ambos os picnômetros com acetona dentro da capela para retirar vestígios de gordura da parte externa e outros resíduos da parte interna, depois da limpeza tomamos cuidado para não tocar nos picnômetros diretamente com as mãos, secando ambos com o secador de cabelo. Em seguida medimos a massa do picnômetro grande vazio na balança analítica três vezes e tiramos a média do resultado (Tabela 2). Medimos também a massa do picnômetro grande cheio, para isso o enchemos com água destilada com o auxílio de uma pisseta até que ele transbordasse, em seguida, com o picnômetro cheio pesamos sua massa três vezes e calculou-se a média (Tabela 3). Da diferença entre a massa do picnômetro grande vazio e o cheio descobrimos a massa da água contida no picnômetro (Tabela 4). A partir desses valores pudemos calcular o volume do picnômetro, esse volume nós usaremos como referência no decorrer do experimento. Na calibração do picnômetro pequeno foi realizado o mesmo procedimento descrito acima, sendo os resultados mostrados nas tabelas 5 e 6.

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Posteriormente partimos para o cálculo de densidade das amostras sólidas, medimos a massa do picnômetro grande vazio três vezes e tiramos a média (Tabela 7). Medimos a massa do picnômetro grande com a amostra sólida 1 três vezes e tiramos a média (Tabela 7). Calculou- se a diferença entre esses dois valores para descobrir a massa da amostra sólida 1 (Tabela 8). O mesmo ocorreu com o picnômetro pequeno, tendo sido adicionado a ele a amostra sólida 2, sendo a pesagem da massa e média da mesma representadas na tabela 9. Pesamos a massa do picnômetro grande com a amostra sólida 1 e água, repetindo três vezes e tirando a média dos resultados. Descobrimos a massa de

água

utilizando

a

seguinte

fórmula:

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑖𝑐𝑛ô𝑚. 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒 +

𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠ó𝑙. 1 + á𝑔𝑢𝑎 − 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑖𝑐𝑛ô𝑚. 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒 + 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠ó𝑙. 1

(Tabela

10). O mesmo processo foi feito em relação ao picnômetro pequeno contendo a amostra sólida 2 e água, os resultados são mostrados na tabela 10. Com os valores das massas da água e da sua densidade nos dois picnômetros calculamos o volume da água (V água=mágua/dágua), primeiramente no picnômetro grande e em seguida no pequeno (Tabela 11). Calculamos o volume das amostras 1 e 2 subtraindo o volume do picnômetro grande e pequeno, respectivamente, pelo volume da água de ambos os picnômetros (Tabela 11). E por fim descobrimos a densidade das amostras 1 e 2 dividindo a massa de ambas as amostras pelo volume (Tabela 12 ). 3.2.3 Densidade das soluções de Cloreto de Sódio: Nesse experimento aferimos a densidade de cinco líquidos com concentrações de Cloreto de Sódio de 5%, 10%, 15%, 25% e a última com uma concentração desconhecida. A temperatura da água estava a 25 ºC e consideramos a densidade da água igual a 0,9970 g/cm³. Começamos calibrando os picnômetros grande e pequeno, limpando-os totalmente com acetona dentro da capela e secando-os com o secador de cabelo. Em seguida medimos a massa de ambos os picnômetros na balança analítica três vezes e tiramos a média desse valor, repetimos esse mesmo procedimento só que dessa vez com os picnômetros cheios com água destilada. Calculamos a massa da água subtraindo a massa do picnômetro, tanto

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grande quanto pequeno, com água pela massa dos picnômetros vazios, a partir de tais valores descobrimos o volume de ambos os picnômetros (Tabela 4). Iniciamos o procedimento para o cálculo da densidade das soluções, realizamos a limpeza dos picnômetros com acetona e, posteriormente, medimos a massa do picnômetro grande na balança analítica três vezes e calculamos a média das medidas encontradas, o mesmo foi feito com o picnômetro pequeno (Tabela 0). Começamos com o picnômetro pequeno, medindo sua massa com a solução de 5% de Cloreto de Sódio três vezes na balança analítica e em seguida calculando a média desses valores (Tabela 0). Calculamos a massa da solução subtraindo o valor da massa do picnômetro pequeno com a solução pelo valor do picnômetro pequeno vazio. Por fim calculamos a densidade da solução dividindo a massa da solução pelo volume do picnômetro pequeno (Tabela 5). Nós repetimos o mesmo procedimento que usamos na solução de 5% para descobrir a densidade das outras soluções (Tabelas 6-9). Um detalhe importante que foi feito durante o experimento, foi a ambientalização dos picnômetros com as soluções após a limpeza com acetona.

12

4.

RESULTADOS

4.1 Densidade dos sólidos. 

Tabela 1: Massa dos cilindros metálicos e suas respectivas médias. Massa do sólido (g)

Média

Cilindro metálico 1

1,654 g

1,654 g

1,654 g

1,654 g

Cilindro metálico 2

5,448 g

5,448 g

5,448 g

5,448 g



Cálculo do volume dos sólidos (cm 3) utilizando o paquímetro: Cilindro metálico 1

Cilindro metálico 2

r= 0,2 cm

r= 0,2 cm

h= 4,8 cm

h= 4,9 cm

π= 3,14

π= 3,14

2

𝑉 = 𝜋. 𝑟 . ℎ

𝑉 = 𝜋. 𝑟 2 . ℎ

𝑉 = 𝜋. (0,2)2 . 4,8

𝑉 = 𝜋. (0,2)2 . 4,9

𝑉 = 0,192 𝜋

𝑉 = 0,196 𝜋 3

𝑉 = 0,60 𝑐𝑚 

Cálculo do volume dos sólidos (cm 3) utilizando a régua: Cilindro metálico 1

Cilindro metálico 2

r= 0,15 cm

r= 0,2 cm

h= 4,7 cm

h= 4,9 cm

π= 3,14

π= 3,14

𝑉 = 𝜋. 𝑟 2 . ℎ

𝑉 = 𝜋. 𝑟 2 .ℎ

𝑉 = 𝜋. (0,15)2 .4,7

𝑉 = 𝜋. (0,2)2 . 4,9

𝑉 = 0,094 𝜋

𝑉 = 0,196 𝜋

3

𝑉 = 0,29 𝑐𝑚



𝑉 = 0,61 𝑐𝑚3

𝑉 = 0,61 𝑐𝑚3

Cálculo do volume dos sólidos (cm3) utilizando método de deslocamento de água:

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Cilindro metálico 1

Cilindro metálico 2

Volume do sólido (cm3 ) = V f − V i

Volume do sólido (cm3 ) = V i – V f

𝑉𝑖 = 9 ml ⋮ 𝑉𝑓 = 9,1 𝑚𝑙

𝑉𝑖 = 9 ml ⋮ 𝑉𝑓 = 9,2 𝑚𝑙

V = 0,1 ml

V = 0,2 ml



Tabela 2: densidade dos sólidos nos diferentes métodos. Régua

*Paquímetro

Desloc. de água

Cilindro metálico 1

d= 5,68 g/cm3

d= 2,75 g/cm3

d= 16,54 g/cm3

Cilindro metálico 2

d= 8,77 g/cm3

d= 8,91 g/cm3

d= 27,2 g/cm3

Cilindro metálico 1 (prata): Alumínio. Cilindro metálico 2 (escuro): Níquel. *Método mais preciso. 4.2 Densidade das amostras sólidas usando o picnômetro.



Picnômetro grande.

 Tabela 5: Calibração do picnômetro grande densidade H2O= 0,9973 g/cm3

t= 24ºC Grandeza

Medida I

Medida II

Medida III

Média

Massa do picnômetro vazio (g)

33,7589

33,7593

33,7592

33,7591

Massa do picnômetro com água (g)

84,2986

84,2938

84,2918

84,2947

Massa da água= 50,5356. Volume do picnômetro grande:

𝒅=

𝒎 𝒗

𝑽=

𝟓𝟎, 𝟓𝟑𝟓𝟔 𝟎, 𝟗𝟗𝟕𝟑

𝑽 = 𝟓𝟎 , 𝟔𝟕𝟐𝟒 𝒈/𝒄𝒎𝟑

 Tabela 6: Densidade da amostra sólida 1 Grandeza

Medida 1

Medida 2

Medida 3

Média

14

Massa do picnômetro vazio (x)

33,7589

33,7593

33,7592

33,7591

Massa do picnômetro + amostra sólida (y) Massa da amostra sólida (y-x) Massa (picnômetro+amostra sólida+água) (z)

35,0250

35,0255

35,0253

35,0252

35,0252 – 33,7591 = 1,2661 85,5292

85,5261

85,5248

Massa da água= z-y

85,5267 – 35,0252 = 50,5015

Volume da água= massa H2O / dens. H2O Volume da amostra= vol. do picnômetro – vol. da água

50,5015 / 0,9973 = 50,6382

85,5267

50,6724 – 50,6382 = 0,0342

Densidade do sólido 2= 37,0204 g/cm3



Picnômetro pequeno.

 Tabela 5: Calibração do picnômetro pequeno densidade H2O= 0,9973 g/cm3

t= 24ºC Grandeza

Medida I

Medida II

Medida III

Média

Massa do picnômetro vazio (g)

17,0040

17,0040

17,0037

17,0038

Massa do picnômetro com água (g)

28,8895

28,8500

28,8497

28,8630

Massa da água= 11,8592. Volume do picnômetro pequeno:

𝒅=

𝒎 𝒗

𝑽=

𝟏𝟏, 𝟖𝟓𝟗𝟐 𝟎, 𝟗𝟗𝟕𝟑

𝑽 = 𝟏𝟏 , 𝟖𝟗𝟏𝟑 𝒈/𝒄𝒎𝟑

 Tabela 6: Densidade da amostra sólida 2 Grandeza

Medida 1

Medida 2

Medida 3

Média

Massa do picnômetro vazio (x)

17,0040

17,0040

17,0037

17,0038

Massa do picnômetro + amostra sólida (y) Massa da amostra sólida (y-x)

18,4252

18,4256

18,4257

18,4255

18,4255 – 17,0038 = 1,4217

15

Massa (picnômetro+amostra sólida+água) (z)

30,0942

30,0935

30,0929

Massa da água= z-y

30,0935 – 18,4255 = 11,6680

Volume da água= massa H2O / dens. H2O Volume da amostra= vol. do picnômetro – vol. da água

11,6680 / 0,9973 = 11,6995

30,0935

11,8913 – 11,6995 = 0,1918

Densidade do sólido 2= 7,4124 g/cm3 4.3 Densidade das soluções de Cloreto de Sódio. 

Picnômetro pequeno

 Calibração do picnômetro pequeno: Temperatura H2O = 25 º

Densidade H2O (25 ºC) = 0,9970 g/cm³

Grandeza

Medida 1

Medida 2

Medida 3

Média

Massa do picnômetro vazio (g)