UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBADepartamento de química industrial / cctComp. curr.: Físico-química experimental

Professora: Dauci Pinheiro Rodrigues

Aluna: Larissa Marinho Nunes de Almeida – 111020484

RELATÓRIO Nº 1DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECIFICA E DENSIDADE DE LIQUIDOS

Campina Grande – PBSexta-feira, 14 de junho de 2013

UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBACENTRO DE CIÊCIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

LABORATÓRIO DE: físico-química experimentalPROFESSOR (a): Dauci Pinheiro RodriguesALUNO (a): Larissa Marinho Nunes de AlmeidaCURSO: Química Industrial MAT: 111020484TÍTULO E Nº DO EXPERIMENTO: DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECIFICA E DENSIDADE DE LIQUIDOSDATA DO EXPERIMENTO: 31 \ o5 \ 2013 e07 \ o6 \ 2013

RECEBIDO EM:14\06\2013 POR: Prof. Dauci

CORREÇÃO

PREPARAÇÃO:______________RELATÓRIO:_________________PROVA:_____________________NOTA GLOBAL:________(_____________)RUBRICA DO (a) PROFESSOR (a)________________

1. INTRODUÇÃO

Uma propriedade importante de qualquer material é sua densidade que

pode ser absoluta ou relativa. A densidade absoluta (também massa volúmica

ou massa volumétrica ou massa específica) de um corpo, define-se como o

quociente entre a massa e o volume desse corpo. Desta forma pode-se dizer

que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado

volume. O símbolo para a densidade é ρ (a letra grega ró) e a unidade SI para

a densidade é quilogramas por metro cúbico (kg/m³). Enquanto que a

Densidade relativa é a relação entre a densidade da substância em causa e a

massa volúmica da substância de referência (a água é geralmente tomada

como referência). É uma grandeza adimensional, devido ao quociente. Quando

a matéria se expande, sua massa volúmica diminui e quando a matéria se

contrai, sua massa volúmica aumenta, por isso quando se diz que um corpo

tem uma densidade de 5, quer dizer que tem uma massa volúmica 5 vezes

superior à da água (no caso dos sólidos e líquidos).

Como a densidade é uma propriedade específica da matéria, pode ser

utilizada para determinar a pureza de um material, pois é significativamente

alterada pela presença de contaminantes. Ela também tem certa relação com a

temperatura, pois quando se aumenta a temperatura de um determinado

fragmento de matéria, tem-se um aumento do volume fixo desta, pois haverá a

dilatação ocasionada pela separação dos átomos e moléculas. Ao contrário, ao

se diminuir a temperatura, tem-se uma diminuição deste volume fixo. A

quantidade de massa existente num dado volume é chamada de massa

volúmica.

A densidade de líquidos pode ser determinada por medidas da massa do

liquido que ocupa um volume conhecido (método do picnômetro) e pro métodos

de flutuação baseados no principio de Arquimedes.

Como já visto a densidade depende da temperatura e essa dependência, se

expressa pela seguinte equação:

ρ = ρ0 (1- ßT)

Onde: ρ = densidade do liquido na temperatura (T); ρ0 = densidade do liquido

em 0°C; ß = coeficiente de dilatação cúbica.

Verifica-se por outro lado que a densidade das soluções é também função

de sua concentração. Desta forma, se os componentes de uma solução

qualquer se misturam sem que haja variação de volume, ou seja, se o volume

da solução for rigorosamente igual à soma dos volumes de seus componentes,

a densidade é linear.

Método do Picnômetro.

Instrumento de laboratório usado sobretudo para calcular a densidade relativa de um sólido ou líquido

O picnômetro é um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma que o seu volume seja invariável. Ele possui uma abertura suficientemente larga e tampa muito bem esmerilhada, provida de um orifício capilar longitudinal, tem varios tipos de picnômetro, um deles com um termometro no lugar da tampa, tambem esmerilhado. Muito utilizado para determinar a densidade de uma substância.

Método do densimetro. Densímetro é um aparato que tem por objetivo medir a massa específica (também chamada densidade) de líquidos. Existem várias maneiras de conceber este aparato, sendo que em uma das formas mais comuns se apresenta como um tubo de vidro longo fechado em ambas as extremidades. Este tubo é mais largo em sua parte inferior e possui uma graduação na parte mais estreita.

Todo o aparato deve ser imerso em um recipiente cheio do líquido do qual

se deseja conhecer a massa específica até que ele possa flutuar livremente. A

leitura é realizada observando em que marca da graduação fica posicionada a

superfície do líquido.

Uma das utilidades do densímetro é inferir propriedades dos líquidos

através da inspeção de sua massa específica, principalmente quando os

líquidos são misturas de substâncias. Nestes casos é possível inferir se a

composição da mistura é a esperada ou não a partir do valor esperado para a

massa específica da mistura.

O densímetro faz uso do princípio do empuxo descoberto por Arquimedes.

o empuxo é a força que provoca a flutuação dos corpos nos líquidos, sendo

proporcional a densidade ρ, ao volume do corpo V e a aceleração da gravidade

g dado pela relação:

I = ρVg

Por causa desta relação de proporcionalidade é posssível descobrir a

densidade dado que a aceleração da gravidade é conhecida e constante, o

volume do densímetro também é conhecido e constante assim como a força de

empuxo que na flutuação iguala a força peso.

2. OBJETIVO

Determinar a densidade do álcool etílico e Sacarose em várias concentrações com o auxílio do densímetro e do picnómetro.

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1 Materiais:

Balança Analítica;

Picnômetro pequeno;

Becker;

Proveta;

Pipetas;

Balões volumétricos pequeno;

Densímetro;

Termômetro.

3.2 Substancias usadas:

Água destilada;

Álcool Etílico (20,40,60,70 e 99,5) %.

3.3 Procedimento:

3.3.1 – Picnômetro

2.3.2 – Densímetro:

Lavou-se o picnômetro com água, secou-se e pesou-se com a exatidão de 6 algarismos significativos.

Repetiu o procedimento para as diferentes concentrações de Álcool Etílico (20,40,60,70 e 99,5) % e Sacarose (10, 20, 30 e 40) % (Tudo isso à

temperatura ambiente de 25 °C).

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 Explique porque o clorofórmio é mais denso do que diclorometano.

A densidade de uma substância é determinada pela quantidade

de massa que ocupa um volume e que também é influenciada pelo peso

molar. A molécula do clorofórmio (CHCL3) é mais denso que a do

diclorometano(CH2Cl2), o clorofórmio tem maior peso molecular porque tem

um átomo de cloro a mais em relação ao diclorometano e mais denso que o

hidrogênio. A massa específica do diclorometano é de 1,3260 g.cm3 enquanto

que a do clorofórmio é de 1,489g.cm3.

4.2 O que d iz a teor ia ; quem é mais prec iso o método do p icnômetro ou do densímetro? O experimento realizado confirma? Explique.

O método do picnômetro apresenta valores mais precisos, porque usa

cálculos com pesagem analítica, logo proporciona mais segurança ao

resultado. Apesar do método do densímetro ser direto, apresenta apenas duas

casas decimais, e estão sujeitos a erros no manuseio incorreto, tipo de

material, entre outros. No entanto o método do picnômetro há mais casas

decimais.

Colocou-se o líquido a ser analisado em uma proveta. Segurou-se o densímetro pela extremidade superior da sua haste e mergulhou-se no líquido. Aguardou-se o aparelho atingir o equilíbrio e fez-se a leitura em sua escala, observando-se o menisco do líquido.

4.3 Quais as utilidades de determinar a massa específica dos materiais?

Com a massa específica determinada podemos analisar as substâncias e identificar, se a substância é pura ou possui impurezas, e tem grande importância na indústria como determinante no 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. *Cálculos seguem em anexo ao fim do relatório.

QUADRO 1 - DADOS EXPERIMENTAIS DO ÁLCOOL ETILICO T=25ºC

picn. Conc. (%) picn. vazio(g)

picn. C/ agua(g)

picn. C/ solução(g)

massa de água(g)

volume do picn.(mL)

p1 20 23,3539 33,0434 32,8595 9,6895 9,71823p2 40 15,4872 40,5812 33,3555 25,0940 25,1684p3 60 31,2485 57,7912 55,2428 26,5427 26,6214p4 70 23,5578 77,5371 71,2128 53,9793 54,1393p5 80 20,4107 31,8514 30,0999 11,4407 11,4746p6 99,5 19,0603 53,4773 46,2011 34,4170 34,5190

TABELA 1 - Massa especifica e a densidade relativa do Álcool Etílico T= 25ºC dÁGUA = 0 ,997044

Conc.(%) Massa especifica c/ picn.(g.cm-3) Densidade relativa (dsol/dsolv)

20 0,9781 0,962840 0,7099 0,952860 0,9013 0,922770 0,8802 0,892680 0,8444 0,8625

99,5 0,7863 0,7923

Com os dados da tabela 1, podemos observar que a densidade diminue com o aumento das concentrações. Pois a água é mais densa do que o álcool etílico.

TABELA 2 - Massa especifica e a densidade relativa Da Sacarose T= 25ºC dÁGUA = 0 ,997044

Conc.(%) Massa especifica c/ picn.(g.cm-3)10 0,0980620 0,6710830 0,6161840 1,52542

Observa-se que na tabela 2, a densidade da solução aumenta, pois a sacarose é mais densa do que a água.

Para a sacarose, não foi possível usar o densímetro, pois as densidades das soluções de sacarose sobre passam o valor de 1 g/cm³: valor máximo da densidade que o densímetro pode medir.

4.5 Construa um gráfico que contenha as densidades na ordenada e as concentrações na abscissa para os dois métodos empregados.

GRAFICO 1 - Densidades (g.cm3) do álcool etílico nas diversas concentrações (%) pelo método do picnômetro.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = − 0.00114912911366328 x + 0.920800534583097R² = 0.122318302466094

d x c

Concentração (%)

Mas

sa e

spec

ífica

(g/c

m³)

GRAFICO 2 – Densidades (g.cm3) do álcool etílico nas diversas concentrações (%) método do densímetro.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = − 0.00212535407117474 x + 1.02588638821651R² = 0.906835316472698

d x C

Concentração (%)

Mas

a es

pecí

fica

(g/c

m³)

Observando os gráficos, nos dois métodos, podemos observar que a medida que a concentração aumenta a densidade diminui. Isso acontece devido o álcool ser menos denso que a água ( dálcool = 0,789 g cm-3 ; dágua= 0,999 g.cm-3), ou seja, quanto mais concentrado for o álcool, menor o teor de água. Sendo assim a densidade diminui.

GRAFICO 3 – Densidades (g.cm3) da Sacarose nas diversas concentrações (%) método do picnometro.

5 10 15 20 25 30 35 40 450.98

11.021.041.061.08

1.11.121.141.16

f(x) = 0.003621 x + 1.00155R² = 0.99890492278121

d x C

Concentração (%)

Ma

ssa

esp

ecí

fica

(g

/cm

³)

Observamos no gráficos, que a medida que aumenta a concentração de sacarose aumentamos a densidade, isto é, quanto mais sacarose adicionada não solução, a mesma ficará mais densa.

4.6 Compare as massas especificas do álcool etílico nas concentrações conhecidas, com as que você encontrará na bibliografia.

TABELA 3 - CONTENDO MASSA ESPECÍFICA DO ÁLCOOL POR AMBOS OS MÉTODOS, COM AS PORCENTAGENS DE ERROS COMPARADAS COM A LITERATURA. (T= 25ºC)

Conc. Álcool

(%)

Massa Específica com Picn. (g. cm-3)

Erro Absoluto Picn. (%)

Massa Específica com o

densímetro

Erro Absoluto com densímetro

(%)

20 0,9781 1,212% 0,96 0,6612%40 0,7099 23,788% 0,95 1,9882%60 0,9013 1,348% 0,92 3,4510%70 0,8802 1,850% 0,89 2,9842%80 0,8444 0,630% 0,86 2,4895%

4.6.1 Pelo método do picnômetro.

No método do picnômetro, levou-se em consideração, os erros humano, erro de pesagem, calibração da balança analítica, entre outro. Logo, os dados da tabela 3 não condiz com os da encontrada na literatura. Nas concentrações de 40%, esse desvio pode ser observado no gráfico 1, onde visivelmente, percebemos um desvio muito elevado do ponto referente a concentração de 40%. O erro realmente fugiu do padrões, dos métodos de analise.

4.6.2 Pelo método do densímetro

É possível observamos que no método do densímetro: onde não é mais confiável e preciso do que o método do picnometro, vimos que a medida que aumenta a concentração do álcool o erro aumenta, gradativamente. Observou-se que os erros foram um pouco maiores, mas mesmo assim aceitáveis. Ainda comparando os dois métodos, vemos que o maior erro no método do densímetro foi na concentração de 60 %, enquanto que no método do picnômetro foi na concentração de 40 % .

5. CONCLUSÃO

Os experimentos realizado no laboratório físico-química experimental, teve como objetivo determinar a massa especifica e densidade de líquidos, com ênfase na amostragem e aprendizagem das técnicas e manuseio dos equipamentos de laboratoriais tais quais: picnômetro e densímetro. Aplicando técnicas de grande utilidade na determinação da massa específica dos líquidos empregadas na indústria, com intuito de comprovar a pureza do material analisado e evidenciar alguma impureza que possa estar presente.

Os experimentos foram bem sucedidos, levando em consideração os erros de aparelhagem e humanos.

6 – REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/11544/articleI.pdf?sequence=3

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/3831/browse?type=title

http://www.zemoleza.com.br/carreiras/exatas/quimica

Atkins, P. W. Físico-Química, Fundamentos 3ª Ed. – Rio de Janeiro: LTC, 2009.

6. ANEXOS

6.1 CÁLCULOS PARA AS SOLUÇÕES DE ALCOOL ETÍLICO REFERENTES AOS DADOS DA TABELA 1.

Massas da água

mH2 O = m pic H2 O−¿ m picVazio = Resultado

20% 33,0434 g 23,3539 g 9,6895 g

40% 40,5812 g 15,4872 g 25,0940 g

60% 57,7912 g 31,2485 g 26,5427 g

70% 77,5371 g 23,5578 g 53,9793 g

80% 31,8514 g 20,4107 g 11,4407 g

99.5% 53,4773 g 19,0603 g 34,4170 g

Volumes do picnômetro

V pic = mH2 O /¿ ρH 2 0 = Resultado

20% 9,6895 g 0,997044 g.cm-3 9,71823 cm ³

40% 25,0940 g 0,997044 g.cm-3 25,1684 cm ³

60% 26,5427 g 0,997044 g.cm-3 26,6214 cm ³

70% 53,9793 g 0,997044 g.cm-3 54,1393 cm ³

80% 11,4407 g 0,997044 g.cm-3 11,4746 cm ³

99.5% 34,4170 g 0,997044 g.cm-3 34,5190 cm ³

Massas para as soluções do Álcool Etílico

msol = m picsol−¿ m picVazio = Resultado

20% 32,8595 g 23,3539 g 9,5056 g

40% 33,3555 g 15,4872 g 17,8683 g

60% 55,2428 g 31,2485 g 23,9943 g

70% 71,2128 g 23,5578 g 47,6550 g

80% 30,0999 g 20,4107 g 9,6892 g

99.5% 46,2011 g 19,0603 g 27,1408 g

Massa específica com o picnômetro

ρ sol = msol /¿ V pic = Resultado

20% 9,5056 g 9,71823 cm ³ 0,9781 g.cm-3

40% 17,8683 g 25,1684 cm ³ 0,7099 g.cm-3

60% 23,9943 g 26,6214 cm ³ 0,9013 g.cm-3

70% 47,6550 g 54,1393 cm ³ 0,8802 g.cm-3

80% 9,6892 g 11,4746 cm ³ 0,8444 g.cm-3

99.5% 27,1408 g 34,5190 cm ³ 0,7863 g.cm-3

Densidade Relativa com o picnômetro

drel = ρ sol/¿ ρH 2 O = Resultado

20% 0,9781 g.cm-3 0,997044 g.cm-3 0,9810

40% 0,7099 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,7121

60% 0,9013 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,9040

70% 0,8802 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,8828

80% 0,8444 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,8469

99.5% 0,7863 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,7886

Massa específica com densímetro (Valor obtido no momento do experimento,

através da direta leitura feita no equipamento)

drel = Resultado

20% 0,96 g.cm-3

40% 0,95 g.cm-3

60% 0,92 g.cm-3

70% 0,89 g.cm-3

80% 0,86 g.cm-3

99.5% 0,79 g.cm-3

Densidade Relativa com o densímetro

drel = ρ sol/¿ ρH 2 O = Resultado

20% 0,96 g.cm-3 0,997044 g.cm-3 0,9628 g.cm-3

40% 0,95 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,9528 g.cm-3

60% 0,92 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,9227 g.cm-3

70% 0,89 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,8926 g.cm-3

80% 0,86 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,8625 g.cm-3

99.5% 0,79 g.cm-3 0,997044g.cm-3 0,7923 g.cm-3

6.2 CÁLCULOS PARA AS SOLUÇÕES DA SACAROSE, REFERENTES AOS DADOS DA TABELA 2.

Massa da água:

mH2 O = m pic H2 O−¿ m picVazio = Resultado

10% 61,0147 g 35,3806 g 25,6341 g

20% 102,1831 g 44,8939 g 57,2892 g

30% 75,0754 g 23,1568 g 51,9186 g

40% 53,7093 g 20,6801 g 33,0292 g

Volume do picnômetro:

V pic = mH2 O /¿ ρH 2 0 = Resultado

10% 25,6341 g 0,997044 g.cm-3 9,71823 cm ³

20% 57,2892 g 0,997044 g.cm-3 25,1684 cm ³

30% 51,9186 g 0,997044 g.cm-3 26,6214 cm ³

40% 33,0292 g 0,997044 g.cm-3 54,1393 cm ³

Massa da solução

msol = m picsol−¿ m picVazio = Resultado

10% 62,0232 g 35,3806 g 26,6426 g

20% 106,7084 g 44,8939 g 61,8145 g

30% 81,0053 g 23,1568 g 57,8485 g

40% 58,6216 g 20,6801 g 37,9415 g

Massa específica com o picnômetro

ρ sol = msol /¿ V pic = Resultado

10% 26,6426 g 25,7101 cm-3 1,0363 g. cm-3

20% 61,8145 g 57,4590 cm-3 1,0758 g. cm-3

30% 57,8485 g 52,0725 cm-3 1,1109 g. cm-3

40% 37,9415 g 33,1271 cm-3 1,1453 g. cm-3

Densidade Relativa com o picnômetro

drel = ρ sol/¿ ρH 2 O = Resultado

10% 1,0363 g. cm-3 0,997044 g.cm-3 1,0393 g.cm-3

20% 1,0758 g. cm-3 0,997044g.cm-3 1,0790 g.cm-3

30% 1,1109 g. cm-3 0,997044g.cm-3 1,1142 g.cm-3

40% 1,1453 g. cm-3 0,997044g.cm-3 1,1487 g.cm-3

6.3 CÁLCULOS PARA, REFERENTES AOS DADOS DA TABELA 3.

Erro no picnômetro

E % = |Valor exp. - valor teórico| valor teórico = Resultado

20% 0,9781 0,96639 0,96639 1,212%

40% 0,7099 0,93148 0,93148 23,788%

60% 0,9013 0,88931 0,88931 1,348%

70% 0,8802 0,86421 0,86421 1,850%

80% 0,8444 0,83911 0,83911 0,630%

Erro no densímetro

E % = |Valor exp. - valor teórico| valor teórico = Resultado

20% 0,96 0,96639 0,96639 0,6612%

40% 0,95 0,93148 0,93148 1,9882%

60% 0,92 0,88931 0,88931 3,4510%

70% 0,89 0,86421 0,86421 2,9842%

80% 0,86 0,83911 0,83911 2,4895%