A Densidade de Líquidos e Sólidos

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO

Departamento de Ciências Naturais

Licenciatura em Química

DENSIDADE RELATIVA DE LÍQUIDOS E SÓLIDOS MÉTODO DO PICNÔMETRO

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2014

Resumo

    A densidade é uma grandeza física referente à quantidade de massa ocupada pela matéria em determinado volume. Laboratorialmente, pode-se calcular a densidade de líquidos e sólidos utilizando-se o picnômetro, que trata-se de um pequeno frasco de vidro com volume invariável. Neste experimento, determinou-se a densidade de dois alcoóis - o etanol e o butanol, e de dois sólidos - o chumbo e o ferro, utilizando-se o método dos picnômetros. Além disso, determinou-se a concentração de etanol em uma mistura de de concentração desconhecida de água e etanol a partir da densidade da mesma. O experimento realizado teve como finalidade desenvolver uma técnica para mensurar a densidade de líquidos e sólidos através de um picnômetro.

PALAVRAS – CHAVE: picnômetro, densidade, etanol, butanol, chumbo, ferro

INTRODUÇÃO

Os estados da matéria podem, de forma simplificada, ser agrupados em sólido, líquido e gasoso. Uma das propriedades macroscópicas que geralmente distingue esses três estados da matéria é a densidade específica (massa/volume). A densidade é uma grandeza intensiva, isto é, não depende da quantidade de matéria. Assim, a densidade da água pura contida em um litro ou numa colher de 5 ml é a mesma. De forma geral, se a substância é homogênea, então a sua densidade é a mesma em todos os pontos do volume que ocupa. A densidade depende do tipo de substância, porém, pode ser influenciada pela temperatura e pela pressão.  A temperatura influencia na densidade, pois os materiais sofrem contração ou dilatação de seu volume com variações de temperatura. Assim, é adequado indicar a temperatura em que foi feita a medição.

A densidade absoluta (ρ) de uma substância é definida como a relação entre a sua massa e o seu volume, conforme a equação 01, sendo também uma propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma densidade própria, que a identifica e a diferencia das outras substâncias.

                                                                                                                                              [pic 2]

A densidade relativa de um material é a relação entre a sua densidade absoluta e a densidade absoluta de uma substância estabelecida como padrão. No cálculo da densidade relativa de sólidos e líquidos, o padrão usualmente escolhido é a densidade absoluta da água, que é igual a 1, 000 g cm-3, embora a densidade padrão pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) seja dado em quilograma por metro cúbico (kg/m³).

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A densidade relativa de líquidos pode também ser calculada pela equação 03:

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Um dos métodos de medir a densidade de uma substância, líquida ou sólida, é pelo método do picnômetro. Um picnômetro é um pequeno frasco de vidro construído cuidadosamente de forma que o volume de fluido que contenha seja invariável. Possui uma abertura suficientemente larga e tampa bem esmerilhada perfurada na forma de um fino tubo longitudinal.

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                             (a)                                                                                          (b)

Figura 1: (a) Foto do picnômetro com termômetro utilizado no experimento descrito para mensura da densidade de líquidos e sólidos. (b) Tipo de picnômetro que pode ser utilizado com ou sem o termômetro.

Objetivos:

    Abordar o conceito geral de densidade e desenvolver uma técnica para medir densidade de líquidos, utilizando o método dos picnômetros.

Materiais e Reagentes:

Materiais	Reagentes
Picnômetro de 25,0 mL	Solução de Etanol + Água (concentração desconhecida)
Béquer	Butanol 98% ( v/v)
Balança Analítica	Etanol 95% (v/v)
Papel Toalha	Prego
	Chumbo

Procedimento Experimental:

    A temperatura medida para a realização de todos os experimentos foi de 25,0 °C.

Experimento I - Calibração do volume do picnômetro;

    Primeiramente limpou-se o picnômetro com um papel poroso a fim de retirar quaisquer impurezas presentes em seu exterior. Em seguida, pesou-se o picnômetro vazio em uma balança analítica, após, preencheu-se totalmente o picnômetro com água, e colocou-se a tampa de modo que o excesso de líquido transbordasse pelo capilar. Posteriormente, secou-se sua parte externa, a fim de pesá-lo novamente. Determinou-se o valor da temperatura ambiente com um termômetro e utilizou-se a densidade da água tabelada nesta temperatura para a determinação do volume do picnômetro.

Experimento II – Determinação da densidade do Etanol e do Butanol;

    Lavou-se o picnômetro três vezes com um pequeno volume de etanol. Em seguida, preencheu-se cuidadosamente seu interior com o mesmo, evitando-se a formação de bolhas. Tampou-se o picnômetro de modo que o excesso de líquido transbordasse pelo capilar. Secou-se a sua parte externa com papel toalha e o pesou-se com o líquido na balança analítica. Determinou-se a densidade do etanol, à temperatura ambiente. Repetiu-se o mesmo procedimento utilizando-se o butanol.