Relatório densidade

Relatório densidade

Universidade Estadual da Paraíba – UEPB

Centro de Ciências e Tecnologia – CCT

Departamento de Química

Professor (a): Maria do Socorro

Disciplina: Físico-Química Experimental

Estudante: Isaac Pereira Diniz

Relatório: Densidade de Líquidos

Campina Grande – PB

20/08/2010

  1. Introdução

Uma propriedade importante de qualquer material é sua densidade absoluta ou massa específica, definida pela razão entre a massa de um corpo pelo volume em que ele ocupa numa dada temperatura. Geralmente, expressa em gramas por mililitro ou gramas por cm3(sistema CGS) é uma propriedade que não depende da extensão do corpo (grandeza intensiva), mas varia com a natureza da substância, sendo função da temperatura (quando aquecidos se dilatam, diminuindo então a densidade) e da pressão (para fluidos compressíveis).

Equação (1)

Onde V e m são, respectivamente, o volume e a massa do corpo, e a densidade absoluta do corpo. É, portanto, uma grandeza derivada, pois é definida através de outras grandezas.

A densidade é uma grandeza escalar, sua unidade no SI é o quilograma por metro cúbico (Kg/m3) que varia consideravelmente com a pressão nos gases (por serem altamente compressíveis). Verifica-se também que a densidade das soluções é função de sua concentração, sem que haja variação de volume dos seus componentes misturados, sendo então a densidade linear.

A densidade relativa de um material é a relação entre sua massa específica e a massa específica de outro material tomada como padrão para comparação.

Como conseqüência da própria definição de mililitro (1 milésimo do volume de 1 Kg de água pura a 4°C e 1 atm), a densidade da água nessas condições é unitária (1g/ml). Por isso, essa substância é freqüentemente utilizada como padrão para medida de densidade relativa, sendo esta numericamente igual à sua densidade absoluta.

Existem dois princípios nos quais se fundamentam os diferentes métodos de determinação de densidade: o absoluto e o relativo.

Nos métodos de densidade absoluta consistem na medição da massa de uma substância que ocupa um volume conhecido (ou vice-versa), o principal é o método da picnometria, que consiste na determinação bastante precisa de massa e volume de substâncias líquidas e sólidas.

Essa determinação é feita usando-se um aparelho chamado de picnômetro. Ele é um recipiente de vidro com rolha esmerilhada, vazada por tubo capilar, que permite seu completo enchimento com líquidos. A capacidade volumétrica do instrumento é, portanto, facilmente determinada pela pesagem de um líquido tomado como padrão de densidade (geralmente água) na temperatura da operação.

Para medir a densidade de um líquido, determina-se a massa necessária para encher completamente um picnômetro de volume conhecido

Os métodos de densidade relativa são baseados no princípio de Arquimedes, constituindo na medição (geralmente indireta) do efeito do empuxo, que é diretamente proporcional à massa de líquido deslocada por um corpo sólido imerso flutuante. O principal é o método do densímetro ou aerômetro, instrumento simples pouco preciso, que mede diretamente a densidade de líquidos. Seu funcionamento baseia-se na proporcionalidade entre o grau de penetração de um corpo sólido flutuante num líquido (medido em escala arbitrária) e a densidade desse líquido. Um tubo de ensaio graduado, contendo no seu interior um pequeno volume de material bastante denso (algumas bolinhas de chumbo, gotas de mercúrio ET.), flutuará verticalmente, servindo como densímetro rudimentar.

A vantagem de utilizar o densímetro com relação ao picnômetro é que o mesmo é um aparelho calibrado, de tal forma a se conseguir uma leitura direta, já o picnômetro necessita da utilização da balança. O densímetro é mais utilizado embora seja menos preciso do que o picnômetro. É recomendado jamais colocar etiquetas em densímetros e sempre usá-lo limpo, seco, com soluções bem homogeneizadas, para não acarretar erro de leitura do instrumento.

  1. Objetivos

Determinar experimentalmente a densidade de líquidos (etanol) sob diferentes valores de concentração, de acordo com a temperatura e pressão ambiente, submetidos aos métodos da picnometria e de densímetro ou aerômetro.

  1. Procedimento

3.1- Método da picnometria

Para a determinação da densidade da solução de etanol utilizando o picnômetro, dantes verificada a capacidade volumétrica com água - tomada como padrão de densidade - e lavado com a própria solução a ser medida, foi colocada até enchê-lo, a solução de etanol; secada a superfície externa do instrumento com cuidado para não tocar com a mão e verificada a temperatura da solução, pesou-se e anotou-se o resultado quantitativo da balança analítica (massa do etanol). Repetido este procedimento com as demais concentrações da solução de etanol (seis vezes), determinou-se então a densidade das mesmas pela equação (1), sendo que o volume do instrumento foi calculado pela razão entre a massa da água e sua densidade, para então encontrar a densidade da amostra em questão.

3.2- Método do densímetro ou aerômetro

Para a determinação da densidade da solução de etanol utilizando o densímetro, colocou-se a solução numa proveta e em seguida mergulhou-se o densímetro (limpo e seco) na solução etílica, observando e anotando o respectivo valor determinado pelo instrumento. Retirado da solução com cuidado e secado novamente para possíveis medições.

  1. Resultados e Discussão

A densidade foi quantificada pela razão entre a massa da solução pelo volume ocupado da mesma (método picnômetro).

Os valores obtidos dos cálculos estão resumidos na tabela abaixo:

Tabela 1 – Densidade do álcool etílico com picnômetro e com densímetro em diferentes concentrações

Concentração da solução

%

Massa da Solução em Gramas

Temperatura de cada Medida

Densidade com Picnômetro

Densidade com Densímetro

20

25, 2448 g

24,0 °C

0, 9738 g/ml

0,96 g/ml

40

24, 6536 g

24,0°C

0, 9510 g/ml

0,94 g/ml

50

24, 0755 g

24,0°C

0, 9287 g/ml

0,92 g/ml

60

23, 7489 g

24,0°C

0, 9161 g/ml

0,90 g/ml

70

23, 1771 g

24,5°C

0, 8940 g/ml

0,90 g/ml

80

22, 5776 g

24,0°C

0, 8709 g/ml

0,88 g/ml

Através dos experimentos de determinação da densidade, pode-se observar pouca variação em comparação com o valor da densidade com o picnômetro em relação ao densímetro nas mesmas condições de temperatura e pressão. Também a relação da concentração da solução com o valor característico da densidade - à medida que a concentração aumenta numa solução a densidade tende a diminuir, pois a massa diminui (há volume constante ocupado). A que teve melhor resultado foi a densidade com o picnômetro analisado a 80%, visto analogamente com o valor tabelado de sua densidade a 24°C.

Foi observada também a variação da concentração do etanol com a densidade, tanto determinada com o picnômetro quanto pelo densímetro, de modo que à medida que a concentração aumenta a massa da substância diminui, diminuindo assim a densidade da amostra contida num volume constante. Estes resultados foram anexados num gráfico para melhor compreensão.

  1. Conclusão

O método que teve melhor desempenho na determinação da densidade nas diferentes concentrações do álcool foi com o picnômetro, em específico a de 80% que obteve o valor mais próximo do tabelado a 24°C.

De um modo geral a determinação da densidade utilizando o picnômetro e o densímetro é significativo, visto a importância da densidade como propriedade capaz de identificar o grau de pureza de uma espécie; bem como a fácil manipulação, efetuação, baixo custo e eficiência.

6-Referências

HALLIDY, Fundamentos de Física II, quarta edição, LTC – livros técnicos e científicos, Editora JC, SP, 1995;

HARRIS, D.C., Análise química quantitativa, sexta edição, LTC – livros técnicos e científicos, Editora S.A.,RJ, 2005.

VOGEL, Análise química quantitativa, quinta edição, LTC – livros técnicos e científicos, Editora S.A.,RJ,1992;

ANEXOS

Comentários