Instituto de Química Departamento de Físico-Química

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Universidade Federal da Bahia – UFBA

Instituto de Química – Departamento de Físico-Química

QUI A15-  Físico-Química A

Profa.Valeria Cristina Fernandes

Alunos:  Larissa

                                                                          Irisvan Yuri

RELATÓRIO

MEDIDA DA MASSA MOLECULAR DE UM VAPOR: MÉTODO DE VICTOR MEYER

Salvador- Bahia

1. OBJETIVO

Determinar a massa molecular de uma substância vaporizável, pelo método idealizado por Victor Meyer usando a lei do gás ideal, a equação de van der Waals e o diagrama generalizado do fator de compressibilidade.

1. INTRODUÇÃO

O estado físico de uma substância é definido por suas propriedades física.[1] Um gás por exemplo pode ser definido pelo seu número de mols (n), volume ocupado (V), temperatura (T) e pressão (P). O que torna possível descreve-lo por uma função de estado.

  Um gás ideal é aquele que mais se aproxima do comportamento perfeito, considera-se que todo o volume ocupado por esse gás é o volume do recipiente ocupado pelo mesmo. Esse comportamento ideal do gás pode ser notado em baixas pressões e altas temperaturas, nas quais pode-se desprezar as interações (atrações e repulsões) entre as partículas do gás. Assim pode-se aplicar a equação dos gases ideais (PV=nRT) na qual R representa a constante geral dos gases.

  Porém quando um gás está sujeito a altas pressões e baixas temperaturas as interações entre as partículas devem ser levadas em conta, pois as mesmas se distanciam do comportamento ideal. As forças atrativas entre os gases contribuem para a compressão e as repulsivas para a expansão, sendo essa última mais significantes quando as partículas estão quase em contato umas com as outras. Fazendo alguns ajustes na equação dos gases ideais chegou-se na equação conhecida como equação de Van de Waals ([P+an2/V2]⋅[V−nb]=nRT), na qual as constantes a e b estão relacionadas as interações intermoleculares atrativas e repulsivas respectivamente.

  Além disso existe o fator de compressibilidade Z, que funciona como uma espécie de fator de correção entre o comportamento do gás ideal e o comportamento do gás real (PV=ZnRT). A partir de Z pode-se determinar quando as forças repulsivas são predominantes (Z > 1), quando as forças atrativas são predominantes (Z < 1) e quando as interações são desprezíveis (Z = 1). O valor de Z é a razão entre o volume molar do gás e o volume molar de um gás perfeito e pode ser encontrado fazendo uso do gráfico do fator de compressibilidade, no qual os valores já foram obtidos experimentalmente, fazendo uso dos valores de temperatura reduzida e pressão reduzida.[pic 2][pic 3]

O método de Victor Meyer,criado pelo químico alemão que dá o nome ao experimento, consiste em determinar a massa molecular de um vapor em condições conhecidas de temperatura e pressão, além da massa especifica que consiste na razão da massa da substância pelo volume. E por se tratar de substâncias gasosas o cálculo pode ser feito usando as três equações de estado citadas anteriormente.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. MONTAGEM DO APARELHO

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Figuras 1 e 2: Aparelhagem do experimento. Acervo pessoal.

Primeiramente fez-se uma verificação do tubo de vaporização com o intuito de verificar se o mesmo está limpo e seco, para que não haja alteração nos resultados do experimento. Depois, colocou-se o tubo no béquer do banho 1 (que estava sendo aquecido previamente), ainda sem a rolha para tampar o tubo. O tubo ficou preso com auxílio do suporte universal. Em seguida, um béquer plástico foi preenchido com água (banho 2). Uma bureta foi mergulhada e invertida (calibrada num volume de 50ml) no béquer plástico, ficando presa a um suporte universal. À essa bureta foi conectado um tubo de saída. Por fim, colocou-se um termômetro no banho 2, afim de medir-se sua temperatura.

1. PREPARAÇÃO DA AMOSTRA

Como a substância problema foi fornecida aos alunos já selada em uma ampola de vidro, restou aos estudantes verificar se a ampola esta condição e anotar a massa dada no envelope.

1. PREPARAÇÃO FINAL

Quando a água do banho 1 entrou em ebulição, tampou-se o tubo de vaporização com uma rolha afim de verificar se não havia saída de bolhas pelo tubo de saída. Então fez-se a leitura da bureta e enfim o aparelho estava em condições para operação.

1. DETERMINAÇÃO

Retirou-se a rolha do balão de vaporização e quebrou-se a ampola (a qual continha a amostra), no topo, jogando-a de cabeça para baixo, rapidamente no tubo que foi imediatamente fechado com a rolha, com bastante firmeza. O imediatismo e rapidez dessa etapa são devidos a alta volatilidade da substância de estudo. Caso o procedimento não fosseseguido dessa maneira, haveria grande perda da amostra.

Observou-se as bolhas que saiam do tubo de saída diretamente na bureta, até que a saída delas cessasse e por fim anotou-se o volume indicado pela bureta no final a fim de obter-se o volume do gás, subtraído esse valor do volume lido na bureta anteriormente.

A pressão atmosférica foi obtida num barômetro preso a parede do laboratório.

1. TRATAMENTO DE DADOS

Os dados obtidos na realização do experimento foram:

• Amostra 1

• Massa da amostra (m): 0,0941g
• Volume inicial da bureta (Vi): 49,6 mL
• Volume final da bureta (Vf): 12, 6 mL
• Volume do gás (Vi-Vf): 37 mL = 0,037 L
• Temperatura do banho 2 (T): 30ºC = 303,15 K
• Pressão atmosférica (Patm): 760mmHg =1atm

•   Amostra 2

• Massa da amostra (m): 0,0920g
• Volume inicial da bureta (Vi): 50,00 mL
• Volume final da bureta (Vf): 0 mL
• Volume do gás (Vi-Vf):50,00 mL = 0,0500 L
• Temperatura do banho 2 (T): 28ºC =301,15 K
• Pressão atmosférica (Patm): 760mmHg = 1atm

Entretanto, a pressão do ar dentro da bureta é resultado da pressão atmosférica e da pressão do vapor d’ água na temperatura na qual ocorreu o experimento. P é calculada pela expressão: