Introdução às técnicas De Laboratório

Experiência 1

Introdução às

técnicas de laboratório

INTRODUÇÃO:

As aulas em questão, seriam direcionadas a alunos que, possivelmente, nunca tiveram uma contato com o laboratório e, consequentemente, com operações básicas: nomenclatura de vidrarias, manuseio de reagentes e procedimentos essenciais de segurança, por exemplo. Tendo isso em vista, a primeira aula do curso visaria introduzir aos alunos, o mínimo de conhecimento necessário para desenvolverem, ao longo de todo o período semestral, os experimentos de química geral. Para tanto, foram desenvolvidos durante a aula, experimentos simples, que basicamente abordavam o manuseio de vidrarias, medições de incertezas e comparações de resultados, princípios básicos da química experimental. O primeiro a se fazer, seria fazê-los compreender os conceitos de Precisão e Exatidão, associados a fidelidade e reprodutibilidade, respectivamente. O conceito pode ser intuitivamente associado a imagem:

Figura : Comparação entre exatidão e precisão

Outro aspecto preliminar muito importante a ser abordado, seria a incerteza de eventos,. Incerteza, nada mais é que o erro de uma medida, que é inato em qualquer operação, mas que deve ser reduzido ao máximo, afim de obtermos resultados mais precisos e exatos. Podemos expressá-la por meio de uma abordagem estatística, se tivermos inúmeras medições, ou por meio de incerteza linear, definida pelo fabricante dos equipamentos utilizados ou por determinação própria, em que se define como incerta a metade da menor medida de graduação de um equipamento.

Figura : Fórmula do desvio padrão estatístico, em que X=Média e Xi=Medição Específica

Com as noções citadas acima, já seria possível desenvolver um trabalho interessante para a primeira aula. Entretanto, o livro de Química Geral, usada como base para nossas aulas, ainda aborda maneiras mais precisas de medição de incertezas.

OBJETIVOS:

Adquirir noções básicas de uso de equipamentos laboratoriais e familiarizar-se com as notações de incertezas são os principais objetivos da aula, em questão. Além disso, a parte teórica da aula exigia do aluno adquirir conhecimento relativo às técnicas de segurança. Ademais, tirar conclusões a partir das medições feitas e compará-las, afim de designar o melhor valor das medições. Em suma, o objetivo da aula é “aquecer” o aluno, em relação às práticas. Era de se esperar que nesse primeiro momento, seriam propostos procedimentos pouco desafiadores, de baixa complexidade, para gradativamente dificultar e incutir (e exigir) maior esforço do aluno.

PROCEDIMENTOS, RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Para abordar os procedimentos, é necessário dividir os processos executados.

01. MEDIDA DA TEMPERATURA DE EBULIÇÃO DA ÁGUA.

O razão desse experimento era nos dar a base para o uso de alguns equipamentos no laboratório e como registrar os dados.

Nele, utilizamos 150 mL de água destilada (previamente disponível no laboratório),

um béquer de 250 mL de capacidade, uma chapa de aquecimento, um termômetro e algumas lascas de cerâmica. Uma vez que tínhamos a mão todos os materiais necessários, iniciamos o procedimento. Ligamos à tomada a chapa de aquecimento, e designamos seu funcionamento em temperatura máxima. Utilizamos o próprio béquer para fazer a medição de 150 mL, uma vez que este possuía marcações de volume, e não havia necessidade de precisão na medição. Adicionamos, junto à água, algumas lascas de cerâmica, que possuía uma função meramente física em nosso experimento. A utilidade da cerâmica era romper as bolhas de gás que se formariam com o aquecimento da água. Não houve motivo específico para a escolha da cerâmica, e qualquer material inerte serviria (como pérolas de vidro, por exemplo).

O béquer sobre a chapa de aquecimento logo, por condução térmica, começou a aquecer e, consequentemente, aquecer a água. O processo todo não passou de 15 minutos, e assim que ficou claro que a água estava em ebulição, medimos a temperatura, usando um termômetro de mercúrio, com graduação em Celsius. Podemos registrar uma temperatura constante de 93,000ºC, com incerteza relativa de 0,6%.

O esperado teórico era que a água destilada entrasse em ebulição em uma temperatura próxima a 100°C, a 1 atm de pressão atmosférica. Como Belo Horizonte está a aproximadamente 852m acima do nível do mar, é esperado que a pressão seja inferior a 1 atm, e consequentemente, que a água atinja o ponto de ebulição abaixo de 100°C.

Figura : Gráfico de Pressão (mmHg) em função da Altitude (km)

Era de se esperar que a temperatura de ebulição da água fosse próxima de 97°C, e conforme mostra o gráfico, a pressão de vapor, a qual a água te que atingir, é pouco inferior a 760 mmHg.

Ps. Nesse experimento, é desnecessário citar a incerteza na medição da quantidade de água, uma vez que o volume não influencia no ponto de ebulição, apenas na velocidade com a qual a água atinge esse ponto. Em todo caso, nossa incerteza relativa era de 16,67% (25 mL).

02. CAPACIDADE E DESVIO DE APARELHOS.

Esse experimento apenas exigia que anotássemos as medidas, com os desvios, de 3 vidrarias: Bureta, Proveta e Pipeta graduada.

a) Bureta: Capacidade de 50,00 mL, com desvio de 0,05 mL.

b) Proveta: Capacidade de 100 mL, com desvio de 1 mL.

c) Pipeta Graduada: Capacidade de 10,00 mL, com devio de 0,05 ml.

Ps.: Com exceção da Proveta, todos os outros desvios advém de estimativa, dada pela metade da menor graduação da medidas. O desvio da proveta está prescrito no recipiente (dados do fabricante).

03. CÁLCULO DO DESVIO PADRÃO DE UMA SÉRIE DE MEDIDAS.

O experimento tinha como meta forçar o aluno a aplicar uma análise estatística de uma série de medidas. Basicamente, as medidas tiradas do volume de um recipiente nunca serão iguais, porém muito próximas. A análise estatística tira proveito dessa proximidade para estimar um erro médio, isto é, o desvio padrão, que em nosso caso pode ser tratado como a