Determinação da massa molar do Magnésio

Determinação da massa molar do Magnésio

Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Centro de Tecnologia e Ciências

Instituto de Química

Departamento de Química Geral e Inorgânica

Química: Licenciatura Plena

Química Geral Experimental I

Relatório: prática n° 7

Massa molar do Magnésio

Data da prática: 03/05/2010

Alunos: Bruno Santana e Fernanda Elmas

Professora: Joana Mara T. Santos

- Sumário –

I) Introdução

3

II) Material Utilizado

3

III) Procedimento

4

IV) Resultados

5

IV.1) Primeira Parte

5

IV.2) Segunda Parte

5

IV.3) Terceira Parte

6

V) Discussão

6

V.1) Primeira Parte

6

V.2) Segunda Parte

6

V.3) Terceira Parte

7

VI) Conclusão

7

VII) Referências Bibliográficas

7

I) Introdução:

Cada elemento presente na natureza apresenta-se em diversas formas de isótopos que possuem massas atômicas diferentes. Como essa variedade de massas corresponde a um tipo de elemento, torna-se necessário realizar uma escolha sobre qual isótopo estará presente na tabela periódica. Para tal, são realizados cálculos que relacionam o tipo de isótopo presente com a sua abundância na natureza e o resultado obtido torna-se elemento referência na tabela periódica.

No caso do Magnésio, por exemplo, a composição de uma amostra ² é 78,99% de magnésio – 24 (com massa atômica 3,983 x 10 ⁻ ²³ g), 10,00% de magnésio – 25 (4,149 x 10 ⁻²³ g) e 11,01 % de magnésio – 26 (4,315 x 10 ⁻²³ g). A massa molar presente na tabela periódica é de 24,31, pois calculando a massa média de magnésio em uma amostra natural, esse será o valor encontrado. Experimentalmente, obtém-se um valor próximo a este, pois deve-se considerar os possíveis erros em um laboratório.

A determinação da massa molar do magnésio também pode ser feita a partir de uma reação química, onde se tenha conhecimento da quantidade de algum dos elementos envolvidos na reação, ou se souber a que condições foi submetida a reação. No experimento a seguir, por exemplo, foi realizada uma reação química entre uma fita de magnésio e ácido clorídrico; a partir de dados coletados no laboratório sobre pressão ambiente, pressão de vapor, entre outros, pôde-se obter uma massa molar muito próxima a massa molar presente na tabela periódica, sendo que estas calculadas por métodos diferentes.

Mgº(s) + H+ (aq) → Mg²+ (aq) + H₂(g)

II) Material Utilizado:

  • Bureta de gás de 50 ml;

  • HCl (6mol/l);

  • Água destilada;

  • Rolha com fio de Cobre;

  • Fita de Magnésio;

  • Balança;

  • Becher de 300 ml;

  • Termômetro;

  • Água;

  • Barômetro;

  • Handbook;

  • Vidro de Relógio;

  • Suporte e Garra para Bureta;

  • Proveta de 2000 ml;

  • Hidróxido de Potássio.

III) Procedimento:

Primeiramente, pegou-se uma bureta de gás - uma espécie de bureta sem torneira, própria para recolhimento gasoso, graduada em 50 ml e adicionou-se ácido clorídrico (6 mol/l) até o volume de 10 ml. Em seguida, completou-se com água destilada o volume restante (40 ml) com cuidado de modo que esta escorresse pela parede a fim de que se pudesse evitar uma diluição rapidamente; portanto, a parte final da bureta ficou bem concentrada de ácido clorídrico, que por ser mais denso, concentrou-se na parte de baixo.

Posteriormente, colocou-se uma rolha onde no seu fio de cobre foi colocada uma fita de magnésio (sua massa foi calculada previamente em uma balança com precisão até a terceira casa decimal). O cálculo da massa da fita deve ser feita com auxílio do vidro de relógio (sua massa deve ser descontada) a fim de que se pudesse evitar uma possível contaminação da mesma no prato da balança. Ao colocar a rolha, pôs-se água em cima desta para evitar que entrasse bolhas dentro da bureta.

A partir de então, pegou-se um becher e adicionou-se 300 ml de água (normal); dentro deste colocou-se a bureta invertida, com cuidado a fim de que se pudesse evitar a entrada de bolhas na mesma. Essa água utilizada teve a sua temperatura determinada com o auxílio de um termômetro para que, posteriormente, se pudesse realizar os cálculos. Essa bureta foi fixada dentro do becher com o auxílio de um suporte e garra para bureta, e então, observou-se o início da reação, onde houve, por completo, o consumo da fita de magnésio. Nessa reação, houve liberação de gás hidrogênio; por esse motivo que não se deve deixar que entre bolhas de ar dentro da bureta a fim de não atrapalhar os resultados.

Ao término da reação, algumas bolhas do gás produzido ainda ficaram retidas na parede da bureta; foi necessário dar leves batidas a fim de que elas pudessem ser deslocadas. Em seguida, foi medido o volume total de gás produzido na reação para que se pudesse calcular a massa molar do magnésio utilizado. Posteriormente, o produto final da reação foi transferido – mas ainda dentro da bureta de gás - para uma bureta de 2000 ml. Esse procedimento requereu muito cuidado, de modo que se pudesse impedir a saída de solução pelo orifício da rolha.

Dentro da proveta de 2000 ml, foi necessário deslocar a bureta de modo que se pudesse igualar os níveis, ou seja, a pressão interna da bureta com a pressão externa. A partir de então, anotou-se o volume de gás produzido com esse método. No próprio laboratório, consultou-se um barômetro para ter conhecimento da pressão ambiente e também utilizou-se do Handbook para que se pudesse encontrar a pressão de vapor da água a partir da temperatura medida anteriormente.

Por fim, ao término da experiência, o produto obtido na reação química, para que pudesse ser descartado, tinha que ser neutralizado, pois o seu pH provavelmente era baixo (ácido). Com o uso de uma base como hidróxido de potássio, neutralizou-se o ácido por completo, de modo que o pH final torna-se básico. A partir de então, pôde-se descartar o produto produzido.

IV) Resultados:

Temperatura ambiente → t = 27°C

Pressão ambiente → Patm: 754 mmHg

Pressão de Vapor d’água → Pv: 26,739 mmHg

Pressão do Hidrogênio → PH₂: 727,261 mmHg (Patm – Pv = PH₂)

Massa da fita de magnésio → 0,031 g

Volume de gás deslocado → VPrát = 32,7 ml

IV.1) Primeira Parte - corrigir o volume para as CNTP:

(760 x VCNTP) / 273 = (PH₂ x VPrát) / (t + 273)

PH₂: 727,261 mmHg (760 x VCNTP) / 273 = (727,261 x 32,7) / (300)

t = 27°C → 273 + 27 = 300 K (2,78) x VCNTP = 0,0793

V

VCNTP = 28,5 ml

Prát = 32,7 ml

VCNTP = ?

IV.2) Segunda Parte - calcular a massa molar (MM) do magnésio:

m Mg --- VCNTP

MM Mg --- 22400 ml

m Mg = 0,031 g 0,031 g --- 28,5 ml

VCNTP = 28,5 ml MM Mg --- 22400 ml

M

MM Mg = 24 g

M Mg = ?

IV.3) Terceira Parte - comparar o valor obtido com o valor teórico e calcular o erro percentual :

  • Experimental → MM Mg = 24,36 g

  • Teórica → MM Mg = 24,31 g

100% --- 24,36 g 24,36 x = 2431 100% - 99,79% = 0,21%

Erro percentual = 0,21%

x% --- 24,31 g x = 99,79%

V) Discussão:

V.1) Primeira Parte:

Durante o experimento, antes de transferir a bureta para a proveta de 2000 ml, mediu-se o volume de ar deslocado, onde foi encontrado o equivalente a 33,1 ml. Posteriormente, foi encontrado na proveta o equivalente a 32,7 ml. Isso demonstra que medições de mesmas substâncias submetidas a condições semelhantes podem diferir devido a erros do operador, de paralaxe, entre outros.

O volume encontrado, por estar na CNTP, provavelmente seria diferente se houvesse alguma mudança da temperatura e/ou pressão, pois esses dois fatores são alguns dos que interferem na obtenção do volume.

V.2) Segunda Parte:

Aproximando-se as condições de temperatura e pressão de modo que permitam tratar um gás como ideal, pôde-se através das medidas de temperatura, pressão e volume determinar a quantidade de gás, aplicando a equação de estado do gás ideal. Assim, se numa reação um dos produtos é um gás, com comportamento de gás ideal, tem-se como determinar a quantidade de gás produzido. Conhecendo a estequiometria da reação pode-se determinar a quantidade das outras substâncias que participaram da reação. (CÉSAR, 2006).

V.3) Terceira Parte:

O valor encontrado da massa molar do magnésio experimentalmente foi equivalente a 24,36 g, só que aproximando de acordo com os algarismos significativos, tornou-se 24 g. O valor encontrado na tabela periódica¹ foi 24,31 g. Notou-se que a diferença percentual encontrada foi muito pequena (0,21%), devido as atitudes a fim de minimizar os erros.

VI) Conclusão:

O resultado da massa molar do magnésio na experiência foi de 24,36g. Tendo-se comparado com o valor real do magnésio (24,32 na tabela periódica), verificou-se que o erro obtido no resultado da massa molar foi de 0,21%, apesar de se ter considerado um método clássico da determinação da massa molar de um metal, sendo de fácil execução e permitindo obter resultados confiáveis. Ao observar o erro encontrado verificou-se que este garante credibilidade ao resultado.

A possível fonte do erro percentual encontrado pode ser em função de variações de temperatura e pressão no laboratório, na precisão das vidrarias, e também erros dos operadores na determinação das medidas.

VII) Referências Bibliográficas:

  • Tabela periódica (página 01) ¹ → ATKINS, P.; JONES L.: Princípios de Química – Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente. 3ª Ed. Porto Alegre. Bookman ®. 2006.

  • Composição do Magnésio ² (página 62) → ATKINS, P.; JONES L.: Princípios de Química – Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente. 3ª Ed. Porto Alegre. Bookman ®. 2006.

  • CÉSAR, J. e de ANDRADE, J.C. Determinação da massa molar de um metal, 2006. Disponível em: <http://www.chemkeys.com/artigo/28/310>. Acesso em: 04 .maio. 2010.

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