Relatório Experimental - Relações de massa e volume dos gases.

FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MONTES CLAROS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL I / 4º PERÍODO

Pedro H. Alves, Higor Leal, Gustavo Vieira, Isabel Alves

PRÁTICA 1:

Relações de Massa e Volume dos Gases

Montes Claros/MG

22 de agosto de 2018

1 INTRODUÇÃO

As substâncias gasosas são alvo comum dos pesquisadores, a compreensão de suas propriedades constitui uma parte importante dos estudos da química. A maior parte desses estudos têm por finalidade a aplicação dessas propriedades no auxílio ao desenvolvimento da humanidade.

O estado gasoso é o que possui propriedades mais simples e mais fáceis de serem compreendidas em relação aos sólidos e líquidos. Um exemplo de aplicação dos gases é na energia eólica, onde o vento produzirá energia, ou a simples utilização de gás para encher pneus de veículos (RUSSEL, 1994).

O volume de um gás, também pode relacionar-se com sua massa de forma matemática, como por exemplo, na formula da densidade, concentração, volume especifico, massa molar e volume molar (RUSSEL, 1994). Neste presente trabalho, serão abordadas as relações de massa e volume dos gases oxigênio carbônico.

2 REFERENCIAL TEÓRICO

Um gás é definido como uma substância que se expande espontaneamente para preencher completamente seu recipiente de maneira uniforme. Três variáveis são especialmente usadas para descrever o comportamento dos gases: volume, pressão e temperatura. (RUSSEL, 2ª ed. vol. 1)

2.1 Volume

        O volume de qualquer substância é o espaço ocupado por esta substância. No caso dos gases, o volume de uma dada amostra é igual ao volume do recipiente que a contém. Usualmente, este volume é expresso em litros, mililitros ou centímetros cúbicos. Como o nome indica, 1 cm3 é o volume de um cubo de 1 cm de aresta. Um litro, entretanto, não é baseado nas unidades de comprimento, mas é definido como o volume ocupado por um quilograma de água a 4ºC, que é a temperatura de sua densidade máxima.

Existem aproximadamente 1000 cm3 em um litro. Na maioria dos casos, 1 ml pode ser considerado como sendo igual a 1 cm3. Na realidade, porém, 1 ml equivale a 1,000027 cm3. (SIENKO e PLANE, 6ª ed.)

2.2 Pressão

        Pressão é uma propriedade que determina a direção do fluxo de massa, é definida como a força por unidade de área, isto é, a força total sobre a superfície dividida pela área desta superfície. A unidade de pressão derivada SI é o pascal (Pa), que pe um newton de força por metro quadrado de área. Expresso algebricamente:

1 Pa = 1 N.m-2

Como o pascal é uma unidade pequena de pressão, o quilopascal (kPa) é frequentemente usado.

        Várias unidades de pressão não pertencentes ao SI são ainda usadas e provavelmente permanecerão por muito tempo, pois muitas informações úteis têm sido registradas com o seu uso. Incluem a atmosfera padrão, chamada simplesmente de atmosfera (atm), que é definida em termos de Pascal:

1 atm = 1,01325 x 105 Pa

        Quando a pressão do ar é 1 atm, a altura de uma coluna de mercúrio em um barômetro (a 0ºC e sob a gravidade padrão.) Um barômetro de mercúrio é mostrado na Figura 1.

[pic 1]

Figura 1: Barômetro de Hg.

Também expressaremos pressão por outra unidade não pertencente ao SI, ainda em uso, que é o milímetro de mercúrio, abreviado por mmHg. É usado para medir altas e baixas atmosferas de pressão. 1 mmHg é a pressão no fundo de uma coluna de mercúrio líquido de 1 mm de altura a 0ºC e sob gravidade padrão.

760 mmHg = 1 atm

2.3 Temperatura

        Quando colocamos um corpo quente em contato com um corpo frio, observamos que o corpo quente esfria e o frio se aquece. Interpretamos tal fato como resultante de um fluxo de energia calorífica que passa do corpo quente para o frio. Dizemos que a temperatura do corpo quente é mais mais elevada e que a do corpo frio pe mais baixa. Consequentemente, a temperatura determina a direção do fluxo de calor, que sempre passa de uma região de T mais alta para uma T mais baixa.

        As escalas quantitativas para a medida de temperatura se baseiam em propriedades que dependem de variações de temperatura, como, por exemplo, a expansão. Na escala centígrada são escolhidos dois pontos arvitrários: os pontos zero e cem correspondentes respectivamente aos pontos de congelamento e ebulição normais da água. Devido a escolha do ponto zero, aparecem temperaturas negativas que correspondem a temperaturas abaixo do ponto de congelamento da água. Poderia se julgar que a escala centígrada se estendesse abaixo de zero indefinidamente. Entretando, o comportamento experimental dos gases nos leva a acreditar que seja impossível atingir temperaturas abaixo de -273,16ºC. Este limite mínimo de temperatura corresponde ao ponto zero na escala absoluta de temperatura. Em consequência disto não existem temperaturas negativas na escala absoluta de temperatura. Nesta escala, um grau tem o mesmo valor que na escala centígrada. A escala absoluta é conhecida frequentemente como escala Kelvin, em honra de Lord Kelvin, que a propôs em 1848. (SIENKO e PLANE, 6ª ed.)

3 OBJETIVOS

Determinar a massa e o volume de alguns gases de modo a relacionar estas grandezas.

        

4 REAGENTES E EQUIPAMENTOS

• Bióxido de manganês, MnO2.
• Solução de peróxido de hidrogênio, H2O2 , 10%.
• Ácido clorídrico, HCl , 20%.
• Bicarbonato de sódio, NaHCO3.
• Proveta.
• Saco plástico.
• Pedaço de mangueira, ou garrote de látex.
• Sistema de coleta de gás (SC), formado por um saco plástico amarrado a uma rolha na qual foi adaptado um conta-gotas.
• Sistema gerador de gás (SG), formado por um frasco alimentador (A) e um reator (R) e um frasco secador (FS).
• Sistema de medir volume (SM), formado por uma bacia e frasco coletor de gases (proveta).

5 PROCEDIMENTOS

1- Montou-se o equipamento conforme a figura 1.

[pic 2]

Figura 1 – Sistema para produção e coleta de gás.

Parte 1 – Massa de Oxigênio

a) Mediu-se a massa do sistema coletor de gás limpo, seco, sem ar e com a tampa de borracha.

b) Adicionou-se um pouco de bióxido de manganês, MnO2, ao reator (R), uma ponta de espátula e, aproximadamente, 10 mL de solução de peróxido de hidrogênio, H2O2 10% no frasco alimentador (A).

c) Iniciou-se a reação lentamente, alimentando o reator.