Físico-Química: cálculo da densidade de substâncias

Objetivos

• Dependência das densidades de substâncias líquidas com a temperatura

Em uma determinada temperatura calcular a densidade de mistura água-etanol, e construir um gráfico destas densidades em relação às concentrações massa/massa das misturas.

Calcular a densidade de uma série de acetatos em diferentes temperaturas, analisando a dependência da densidade com a temperatura, construindo com estes dados, um gráfico demonstrando essa dependência.

• Determinação do coeficiente de viscosidade com a temperatura

Em uma determinada temperatura calcular a viscosidade de misturas água-etanol, comparando-a com a viscosidade da mesma em temperatura ambiente. E construir os gráficos destas viscosidades em relação às concentrações massa/massa das misturas.

Calcular a viscosidade de uma série de acetatos em diferentes temperaturas, analisando a dependência da viscosidade com a temperatura, construindo com estes dados, um gráfico demonstrando essa dependência.

Resultados e Discussões

• Dependência das densidades de substâncias líquidas com a temperatura

Para calcular a densidade das substâncias utilizou-se o picnômetro, no qual mediu-se a sua capacidade volumétrica para obter a massa da água. O valora da densidade da água é tabelado em função da temperatura; no primeiro dia em que realizou o experimento a temperatura era de 27,8°C, cuja densidade é de 0,996289 g/cm³, no segundo dia a temperatura era de 28,2°C, assim sua densidade é de 0,996204 g/cm³. A densidade é calculada com a seguinte equação:

 = m/v (equação 1)

Com esta equação e com os dados apresentados anteriormente calculou os volumes dos picnômetros, que foram de 12,905291 cm³ para o primeiro e de 25,975904 cm³ para o segundo. O primeiro picnômetro mediu as densidades das soluções nas temperaturas de 13, 28, 35°C e o segundo para as temperaturas de 20 e 45°C.

Feito isso, foi calculada a densidade de cada solução analisada, através da massa da mesma ser medida através do picnômetro e utilizada a equação 1.

Inicialmente foi encontrada as densidades dos acetatos de metila, etila e butila, os dados obtidos estão na Tabela 1 e no gráfico1, a seguir.

TABELA 1

GRÁFICO 1 :DENSIDADEDOS ACETATOS

Observando este gráfico é possível analisar que com o aumento da temperatura há uma diminuição da densidade, pois com o fornecimento de calor há uma maior agitação das moléculas das substâncias, o que faz com que ocupem um maior espaço, ou seja, o seu volume aumenta. Outro fator importante para essa analise é a questão da polaridade dos acetatos. Quanto menor a cadeia carbônica maior vai ser sua polaridade, e quanto mais polar for a substância maior será a sua densidade, pois as interações são mais coesas, o que diminui os espaços vazios entre as moléculas. Na série de acetatos analisadas o tamanho da cadeia varia na seguinte ordem: acetato de metila < acetato de etila < acetato de butila. Como observado no gráfico 1 tem-se que com o aumento da cadeia a densidade diminui.

Com este mesmo experimento foi encontrado a dependência da densidade com a temperatura para a mistura de água e etanol em diferentes concentrações, obtendo os dados que estão na Tabela 2 e demonstrando como varia a densidade das misturas em diferentes temperaturas em função da concentração m/m no Gráfico 2 a seguir.

TABELA 2

GRAFICO 2: DENSIDADE EM FUNÇÃO DA CONCENTRAÇÃO EM TEMPERATURAS DIFERENTES DE MISTURA ÁGUA E ETANOL

Observando o Gráfico 2 pode-se ver que a densidade não é muito influenciada em diferentes temperaturas, pois as curvas são muito parecidas. Observa-se também que ao aumentar a concentração diminui-se a densidade.

• Determinação do coeficiente de viscosidade com a temperatura

Os coeficientes de viscosidade foram calculados utilizando um viscosímetro, que foi colocado em banho termostatizado e quando foi atingido o equilíbrio térmico foi conectado a um equipamento que faz a medida do tempo gasto para o líquido escoar.

Para fazer esse calculo é utilizada a seguinte equação 2:

substânica / água = substância.tlíquido / água.tágua ( Equação 2)

Os valores dos coeficientes de viscosidade para