quarta-feira, 14 de maio de 2008

Picnometria



Determinação da massa volúmica de um líquido por areometria e Determinação da densidade relativa de um líquido/sólido por picnometria.






Na aula de Físico/Química, foi-nos dada a indicação para realizarmos três actividades experimentais com os temas: Determinação da massa volúmica de um líquido por areometria, determinação da densidade relativa de um líquido por picnometria e determinação da densidade relativa de um sólido por picnometria.
Para iniciarmos este projecto, foi necessário realizarmos uma pesquisa sobre o densímetro e o picnometria.


1. Densímetro.
Um densímetro permite determinar a densidade de um líquido em gramas por centímetro cúbico (g/cm3).
O densímetro tem essencialmente duas regiões: o tubo e o bulbo. Ao tubo está associada uma escala calibrada que permite a leitura da densidade. A relação entre o volume e a massa do bulbo é o principal factor -- mas não o único -- na definição dos limites da escala, ou seja, o intervalo de densidades que o densímetro é capaz de medir.
O densímetro tem de flutuar, em equilíbrio, nos líquidos cujas densidades se quer medir. Isto é, não pode ser pesado demais, a ponto de bater no fundo do recipiente em que é colocado, nem leve demais, a ponto de sua escala ficar fora da interface líquido-ar, que é utilizada como referência para leitura. Além disso, obviamente, a profundidade de equilíbrio deve ser função da densidade do fluido.


A leitura é realizada observando em que marca da gradação fica posicionada a superfície do líquido. Uma das utilidades do densímetro é inferir propriedades dos líquidos através da inspecção de sua massa específica, principalmente quando os líquidos são misturas de substâncias.
Um objecto totalmente submerso -- o bulbo sem o tubo, por exemplo -- poderia flutuar em equilíbrio desde que seu peso fosse igual ao empuxo associado ao volume deslocado do líquido. No entanto, isso poderia acontecer em qualquer profundidade de equilíbrio. Assim, o tubo é fundamental para estabelecer a dependência entre a densidade do líquido e a profundidade de equilíbrio.
O equilíbrio significa que o empuxo E provocado pelo deslocamento do fluido deve compensar exactamente o peso P do densímetro:
P = E
Vamos olhar cuidadosamente esta relação.
O peso do densímetro é o peso Pb do bulbo mais o peso Pt do tubo, relacionados a suas respectivas massas mb e mt e à aceleração da gravidade g por:
P = Pb + Pt = (mb + mt).g
O empuxo é o produto do volume VL de líquido deslocado pela sua densidade dL e pela aceleração da gravidade g:
E = VL.dL.g
O volume VL de líquido deslocado corresponde exactamente ao volume submerso do objecto, que é o volume Vb. do bulbo mais o volume Vh. da porção de tamanho h do tubo que está submersa:
VL = Vb + Vh
Assim:
(mb + mt).g = (Vb + Vh).dL.g


2. Picnometria
O picnómetro de líquidos é um pequeno frasco de vidro usado para determinar a densidade relativa. Está completamente cheio quando o tubo da sua tampa estiver também cheio de líquido. Isso permite que a capacidade do picnómetro(à mesma temperatura) seja sempre rigorosamente a mesma.
O picnómetro de sólidos é também um frasco de vidro usado para determinar a densidade relativa de sólidos granulados ou em pó. A boca do frasco é larga para que se possam introduzir as amostras. A tampa tem uma marca por onde o líquido é acertado(com o auxílio de papel absorvente).

Encher um picnómetro não é fácil. É conveniente que o líquido escorra lentamente pela parede, para evitar a formação de bolhas de ar. As bolhas de ar são fonte de erros experimentais. Quando o picnómetro estiver completamente cheio, introduz-se a tampa com um movimento vertical rápido que obrigue o líquido a entrar para o seu interior poderá, ainda assim, ser necessário utilizar pipeta de Pasteur para acrescentar mais líquido). Para acertar o líquido pela marca é conveniente utilizar papel absorvente.




Objectivos
-->Determinar a massa volúmica de um líquido por areometria.
-->Determinar a densidade relativa de um líquido por picnometria.
-->Determinar a densidade relativa de um sólido por picnometria.

Procedimento Experimental

Material:

  • Densímetro
  • Proveta de 250m
  • Etanol

Experiência 1-Determinação de da massa volúmica de um líquido por areometria.

O objectivo deste trabalho é medir a massa volúmica do etanol com um densímetro.

Questões pré-laboratoriais

  1. Analisar o densímetro fornecido para este trabalho:

a) Qual o seu alcance?

b) Qual é o valor da menor divisão da escala? Qual á a sua precisão?

c) Para que temperatura está calibrado?

Resolução:

-->1000kg/m³

-->O valor da menor divisão da escala é de 650. É bastante preciso.

-->Está calibrado para 20°C.

Trabalho laboratorial

-->Colocar etanol numa proveta de 250cm³.

--> Mergulhar o densímetro no líquido de modo que não toque no fundo ou nas paredes da proveta.

-->Ler o valor da massa volúmica do líquido na superfície de afloramento (no contacto entre a superfície do líquido e o densímetro); registar o valor.

Valor da massa volúmica = 805kg/m³

Questões pós-laboratoriais

--> O valor tabelado para a massa volúmica do etanol é 0.79g/cm³. Que se pode concluir quanto à exactidão da medida obtida? A que se pode dever a diferença entre o valor medido e o valor tabelado?

Resolução:

No nosso trabalho, o valor da massa volúmica do etanol é de 805kg/m³,tendo uma diferença de 15kg/m³em ralação ao valor tabelado devido à temperatura que é de 19°C e não de 20°C e também devido ao facto de o etanol ser apenas 96% puro(em 100g de etanol,6g é água) e a água, de 4% ser mais densa do que o etanol.

Experiência 2- Determinação da densidade relativa de um líquido por picnometria.

O objectivo deste trabalho é medir a densidade relativa do etanol pela técnica do picnómetro.


Questões pré-laboratoriais

-->A partir da expressão d = Plíquido/Págua(4°C), deduzir a expressão

d = Mlíquido/Mágua(4°C).

-->2. A presença de bolhas de ar no picnómetro introduz erros experimentais. Serão estes acidentais ou sistemáticos?

Resolução:

1.

-->2. Estes erros experimentais serão erros acidentais.

Trabalho laboratorial

-->1. Medir a massa do picnómetro, m1. Registar o valor.

m1 = 31.66402g

-->2. Encher o picómetro com etanol. Evitar a formação de bolhas.

-->3. Acertar o nível do líquido, no colo do picómetro utilizando papel absorvente.

-->4. Medir a massa do picómetro cheio de etanol, m2. Registar o valor.

m2 = 69.1682g

-->5. Repetir os passos 2 e 3 utilizando água.

-->6. Medir a massa do picnómetro cheio com água, m3. Registar o valor.

m3 = 78.1621g

-->7. Medir a temperatura, t, da água.

t= 18°C

Questões pós-laboratóriais

-->1. Calcular a massa de líquido, ma = m1m2, e a massa de água, mB = m3 m1.

-->2. Calcular a densidade do líquido, d', em relação à água à temperatura t : d'= mA/mB.

-->3.Efectuar a correcção da temperatura.

-->4. Comparar o valor obtido com o determinado por areometria. Consultar uma tabela e tirar conclusões quanto à pureza do material em estudo.

Resolução:

-->1. mA= m2m1 mB= m3 - m1

mA= 69.1682 - 31.66402 mB= 78.1621 – 31.66402

mA= 37.50418g mB= 46.49808g


-->2. d'= mA/mB

d'= 37.50418/46.49808

d'= 0.806g




Experiência 3- Determinação da densidade relativa de um sólido por picnómetro.

Neste trabalho pretende-se determinar a densidade de pequenas esferas de chumbo.


a) Determinar a densidade relativa do material que constitui as esferas metálicas através da expressão:

d= mA/(mBmC)

b) A que corresponde a massa mBmC ?

c) Sabendo que as esferas utilizadas, no nosso caso, o fio de metal era de chumbo, comentar o resultado quanto à exactidão da medida.

Resolução:

a) d= mA/(mBmC)

d= 0.6761/ (80.5333-80.5013)

d= 21.128125g

d~21.13g

b) (mBmC)=

= 80.5333-80.5013=

= 0.032g

Esta massa (0.032g) corresponde à parte da água que se retirou com a ajuda de um papel absorvente para acertar o nível do líquido do picómetro.

Trabalho laboratorial

-->1. Encher um picómetro de sólidos com água até à marca. Proceder de acordo com a técnica «Encher um picómetro» .

-->2. Secar convenientemente e medir a massa do picómetro cheio de água, mA. Registar o valor.

mA= 0.6761g

-->3.Medir a massa do picómetro cheio de água juntamente com o fio de metal, mB. Registar o valor.

mB= 80.5333g

4. Introduzir o fio de metal dentro do picnómetro e completar com água até à marca.

5.Secar convenientemente e medir a massa do picnómetro com água e fio de metal, mC. registar o valor.

mC= 80.5013g

6. Medir a temperatura, t, da água.

t= 18°C

Questões pós-laboratóriais

-->1. Calcular a densidade do fio de metal, d', em relação à água à temperatura, t.

d'= mA/(mBmC)

-->2.Efectuar a correcção da temperatura.

-->3. Comparar estes resultados com o valor tabelado para o chumbo.

Resolução:

1. d'= 0.6761/ (80.5333-80.5013)

d'= 21.13g

Conclusão

As experiências efectuadas mostraram-nos como determinar densidades relativas de um líquido e de um sólido por picnometria e ainda por areometria.

Verificou-se então que o densímetro tem por objectivo medir a massa específica ou a chamada densidade de líquidos. Como já referimos, uma das utilidades do densímetro é inferir propriedades dos líquidos através da inspecção de sua massa específica, principalmente quando os líquidos são misturas de substâncias. Nestes casos é possível inferir se a composição da mistura é a esperada ou não a partir do valor esperado para a massa específica da mistura.

Vimos também que, como já foi dito, o picnómetro de sólidos é também um frasco de vidro usado para determinar a densidade relativa de sólidos granulados ou em pó.

Não ocorreu nenhuma dificuldade na realização das experiências e os nossos objectivos foram atingidos com sucesso.





4 comentários:

ritamota disse...

Boa noite!

Gostaria de saber se o relatório da Determinação da massa volúmica de um líquido por areometria e Determinação da densidade relativa de um líquido/sólido por picnometria está corrigido...

eu já fiz o meu, que tem exactamente estas actividades e alguns resultados estão diferentes..

Muito obrigada,

Rita

Anónimo disse...

Muito obrigado, esta explicação deu me muito jeito :) Obrigadoo

Anónimo disse...

muito obrigado graças a este blog consegui completar o meu relatório por favor nunca deixem d publicar coisas
:)

Anónimo disse...

obg ajudou me muito boa sorte