As Diferentes técnicas para determinar densidade

Resumo

Esta aula prática teve como ideia principal demonstrar aos alunos diferentes técnicas para determinar densidade de alguns metais e líquidos. Nos experimentos feitos em laboratório, foram utilizadas amostras de alguns metais como zinco (Zn) e cobre (Cu), e de soluções aquosas, como cloreto de sódio (NaCl) e etanol (CH3CH2OH) à 50%.

1 Introdução

        As propriedades físicas dos materiais não envolvem quaisquer mudanças de composição ou identidade de substâncias, ou seja, são propriedades que podem ser observadas e medidas sem modificação de sua composição.  

        As propriedades físicas podem ser classificadas como intensivas ou extensivas. As amostras intensivas não dependem da quantidade de matéria, enquanto as propriedades extensivas são diretamente proporcionais à quantidade de matéria de substância presente na amostra. Pressão (p), temperatura (T) e densidade (d) são propriedades intensivas, enquanto que massa (m) e volume (V) são propriedades extensivas.

1.1 Determinações de densidade:

A densidade absoluta (ρ) de uma substância é estipulada como a relação entre a sua massa e o seu volume, assim como na seguinte sentença:

[pic 1]

        Sendo m a massa do sólido e V o volume deslocado.

        Para calcular a densidade média absoluta, é necessário somar as densidades absolutas obtidas e dividir por 2 como na sentença a seguir:

[pic 2]

        Sendo  a densidade média absoluta.[pic 3]

        A densidade absoluta consiste que toda substância pura tem uma densidade própria que a diferencia das outras substâncias.

A densidade relativa de um material é a relação entre a sua densidade absoluta e a densidade absoluta de uma substância estabelecida como padrão e é dada pela seguinte sentença:

[pic 4]

Sendo  a densidade absoluta e  a densidade absoluta da substância. [pic 5][pic 6]

1.1.1 Densidade dos líquidos

A densidade dos líquidos pode ser obtida com relação à densidade dos sólidos, medindo sua massa e seu volume. Contudo, uma pequena mudança na temperatura pode afetar  o valor de densidade, enquanto que a mudança de pressão tem que ser relativamente alta para que o valor da densidade seja afetado.

1.1.2 Densidade dos sólidos

A densidade de um sólido pode ser obtida o pesando cuidadosamente e em seguida determinando seu volume. Substancialmente, determina-se a massa de uma amostra do sólido e assim se transfere quantitativamente essa massa para um balão volumétrico graduado, parcialmente cheio com água. O sólido deslocará um volume de líquido igual ao seu volume. Assim, ao anotar a posição do menisco antes e depois da junção do sólido à agua, o volume será ser deduzido.

1.2 Teoria dos erros

        O valor de grandeza costuma ser adquirido através de um procedimento que envolve instrumentos de medição Quando medimos várias vezes uma mesma grandeza, podemos notar que os vários resultados nem sempre coincidem, mostrando que realizar uma medida exata é complicado, pois podem  ocorrer erros na hora da pesagem. Para minimizar estes erros cometidos foi desenvolvida a Teoria dos Erros, que trata de três tipos de erros: os sistemáticos, os acidentais e os grosseiros. Esperamos que, quanto maior o número de medidas obtidas, mais próximo estará o valor médio do valor real da grandeza

                Usa-se como suporte para os processos de densidade a seguinte sentença:

[pic 7]

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2 Objetivo

Mostrar através de experimentos a determinação de densidade de líquidos e metais.

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3 Materiais e métodos

Utilizou-se uma balança semi-analítica da marca Shimadzu, um vidro de relógio e uma pinça para a pesagem dos metais zinco (Zn) e cobre (Cu) fornecidos pelo laboratório. Para o cálculo da densidade dos metais, foi utilizada uma proveta de plástico de 25 ml da marca Brand e uma pisseta com água destilada fornecida pelo laboratório. Para determinar a densidade dos líquidos cloreto de sódio (NaCl) 2,0 mol L -1 e etanol (CH3CH2OH) 50% v/v, foi utilizado um béquer de 25ml da marca Qualividros, uma pró pipeta, uma pipeta volumétrica não graduada de 20 ml da marca Roni Alzi. Como um método alternativo para o cálculo do etanol, utilizou-se uma proveta de plástico 100ml da marca Brand e um densímetro da marca Incoterm. No outro método aderido, utilizou-se balança analítica da marca BEL, um picnômetro de 50ml da marca PHOX para determinar a densidade da água destilada e do etanol 50%. Para medir a temperatura  dos líquidos foi usado um termômetro da marca Incoterm.

Experimento 1 

Com o auxílio de uma balança semi analítica pesou-se dois valores para duas amostras diferentes de zinco (Zn), a primeira de 3,10 g e a segunda de 4,63 g. Em seguida foi colocado em uma proveta de 25ml a aproximadamente 12,5 ml de água destilada, adicionando ao final a primeira amostra de zinco. Observou-se que o aumento no volume de água foi de 0,5 ml. Tal processo foi repetido para segunda amostra e obteve-se 1,1 ml de aumento no volume. 

        Utilizando a mesma balança, mediu-se outras 2 amostras de cobre (Cu), a primeira de 4,91 g e a segunda de 4,61 g. Em seguida foi colocado em uma proveta de 25ml a aproximadamente 12,5 ml de água destilada, adicionando ao final a primeira amostra de cobre. Observou-se que o aumento no volume foi de 0,4 ml. Tal processo foi repetido para a segunda amostra e obteve-se 0,6 ml de aumento no volume.

 Experimento 2 

Inicialmente pesou-se um béquer de 25 ml seco e vazio, encontrando um valor de 20,38 g, logo após, pipetou-se 20 ml de uma amostra liquida de NaCl com o auxílio de uma pipeta volumétrica de 20ml e uma pró-pipeta. Em seguida pesou-se o béquer com 20ml da amostra liquida de cloreto de sódio (NaCl) encontrando  um valor de 41,94 g à uma temperatura de 23,5º. 

O procedimento realizado para a amostra líquida de NaCl se repetiu para uma amostra líquida de Etanol 50%, pesando ao final o béquer com 20ml da amostra de Etanol 50% achando um valor de 39 g.  

Experimento 3 

        Colocou-se aproximadamente 90ml de uma solução de etanol, com concentração de 50% v/v, em uma proveta de 100ml. Mediu-se a temperatura do líquido, logo após inseriu-se o densímetro na proveta e esperou sua estabilização. Anotou-se a densidade relativa do líquido na superfície de afloramento.

        Por meio dos valores obtidos e com as informações apresentadas pelo professor estimou-se a real porcentagem de etanol e água desta mistura.

Experimento 4.1 

Pesou-se um picnômetro vazio e seco com tampa em uma balança analítica encontrando um valor de 36,8445 g. Em seguida o picnômetro foi preenchido com água destilada até subir o capilar, logo após, foi pesado novamente, encontrando um valor de 87,9073 g.O procedimento foi repetido mais duas vezes, achando na segunda um valor de 89,2369 g e na terceira 89,3768 g.