Atividade prática Densidade de líquidos por pesagem Parte 4

Transcrição

1 Atividade prática Densidade de líquidos por pesagem Parte 4 9º ano do Ensino Fundamental / 1º ano do Ensino Médio Objetivo Vivenciar diferentes situações práticas para entendimento da densidade de sólidos, líquidos e gases, interpretando-as segundo a teoria atômico-molecular, de modo qualitativo e quantitativo. Introdução Não apenas para os sólidos, mas a densidade também para os líquidos é muito importante. Você certamente conhece a mistura heterogênea água e óleo, formada por esses dois líquidos que não se misturam, e que, por isso, formam duas fases distintas. Ao contrário do que muitos pensam, não é a diferença de densidade que faz com que eles não se misturem; mas, sim, apenas determina qual dos líquidos afunda ou flutua. Coluna de densidade Nesse experimento, conhecido como coluna de densidade, foram utilizados os seguintes materiais (de baixo para cima): um pedaço de alumínio, água com corante azul, um pedaço de cera, óleo vegetal, álcool com corante vermelho e óleo de bebê. Mas a densidade só determina qual material flutua ou afunda. O fato de um material ser solúvel ou insolúvel em outros é a polaridade das partículas. Ou seja, líquidos apolares se misturam bem com outros apolares; enquanto os polares só são miscíveis em outros também polares. Simplificando, semelhante dissolve semelhante. No caso da ilustração, a água (polar) com corante azul não tende a se dissolver em óleo (apolar). O álcool (polar) foi colocado logo acima do óleo (apolar) com bastante cuidado, para não agitar a mistura, pois poderia se misturar com a água (polar) que está logo abaixo do óleo. Chamamos um líquido de polar quando suas partículas possuem pólos positivo e negativo, como se fossem micro-ímãs. As substâncias apolares são formadas por partículas que não possuem pólos. Disponível (acesso: ): Nos postos de combustíveis, são os densímetros (medidores de densidade por imersão) que indicam ao consumidor se o etanol segue o padrão permitido por lei, de 27,5%, desde 2 de setembro de Até mesmo nas atividades de aquarismo, a dosagem correta de sal na água para os peixes marinhos é controlada com o uso de densímetros, pois, quanto mais sal dissolvido, mais densa fica a solução aquosa. Existem muitos tipos de líquidos na nossa vida cotidiana, na nossa cozinha, no banheiro, nos armários de utensílios de limpeza, nos postos de combustíveis, no supermercado e até no bar. Mas, em um laboratório escolar de Química ou de Ciências, há alguns líquidos que não encontraremos tão facilmente em outros lugares. Os líquidos mais comuns em um laboratório de escola são: água de torneira, água destilada e água deionizada; detergente comum; etanol e outros tipos de álcool (metanol, propanol, etc.); diversos ácidos (principalmente clorídrico, sulfúrico, acético e fosfórico); hidróxido de amônio ou amoníaco ;

2 cetonas diversas (não apenas a propanona ou acetona comum); glicerina; benzeno ou benzina ; éter comum e outros éteres; clorofórmio; tetracloreto de carbono; diversos tipos de óleos de cozinha e outros óleos vegetais ou do petróleo, além de gasolina, diesel e outros derivados; e o mercúrio, o único metal líquido nas condições ambientes. Certamente, a variedade e a quantidade dos líquidos presentes em um laboratório dependem de sua finalidade. Em uma indústria, dependendo da natureza de sua atividade, o controle de qualidade de seus processos pode exigir, até mesmo, vários laboratórios muito bem equipados e com grande quantidade de pessoal técnico qualificado. O mercúrio Apesar de ser um líquido, o mercúrio é um metal e ainda mais denso (13,6g/mL) que o chumbo (11,3g/mL). Normalmente, o frasco do mercúrio é feito de plástico preto, não sendo possível observar seu conteúdo, se estiver fechado. É comum pegarmos o frasco de mercúrio e, de tão pesado, acharmos que ele está cheio; mas, quando despejamos seu conteúdo em um béquer, vemos que havia pequena quantidade em volume, bem menos do que poderíamos imaginar. Geralmente, a quantidade de mercúrio disponível em um laboratório é muito pequena para ser distribuída a todos os grupos, sendo mais adequado o professor fazer a demonstração da medição da densidade desse metal líquido para os estudantes, antes da prática da turma, como instrução. Experimento 5: Densidade de líquidos por pesagem Material A) Balança mecânica ou eletrônica. B) Frascos variados para distribuição das amostras líquidas pelos grupos de estudantes, de preferência béqueres e erlenmeyers, que não são precisos para medições de volume, com capacidade de 50 a 500mL. C) Frascos variados para medição de volume, de preferência provetas e balões volumétricos, que são os mais precisos, com capacidade que pode variar de 20 até 200mL. D) Várias pipetas, que podem ser volumétricas, graduadas ou de Pasteur, de quaisquer volumes. E) Vários funis, de vidro ou de plástico, limpos e secos. F) Caneta pincel para identificação de vidrarias. G) Diversas amostras de líquidos, podendo ser: água, etanol comercial líquido, álcool em gel, detergente, óleo de soja ou outro óleo vegetal, glicerina, benzeno, tetracloreto de carbono (CCl4), gasolina, diesel, querosene, óleo mineral, mercúrio, leite, refrigerante light e refrigerante comum. Obs.1: Por razões de segurança, não utilize: água sanitária ou outro produto de limpeza tóxico ou volátil. Não utilize ácidos ou outras substâncias corrosivas, tóxicas ou voláteis. Não utilize hidróxido de amônio (solução aquosa de amônia). O ácido acético (etanóico) puro pode ser usado, por ser um ácido fraco, mas o cheiro forte de vinagre pode irritar um pouco. O éter comum (dietílico ou etóxi-etano) e o clorofórmio também podem ser usados, mas também elimina vapores de cheiro forte. Obs.2: Os produtos que foram indicados acima não oferecem riscos à segurança, desde que os estudantes cumpram as normas básicas de segurança e de comportamento em um laboratório de química. Antes de iniciar a prática em si, o professor deve fazer as recomendações para o correto manuseio dos equipamentos e dos reagentes, alertando para os riscos e indicando os procedimentos mais seguros. Procedimento 1. Separe, para cada grupo de estudantes, as quantidades que serão utilizadas dos diferentes produtos e reagentes líquidos, em béqueres ou erlenmeyers, que podem variar de 50 até 500mL. De preferência, que sobre bastante espaço vazio nos recipientes.

3 2. Identifique, na tabela abaixo, quais amostras de líquidos serão testadas nas verticais de 1 até 7. Use a mesma numeração para todos os grupos de sua turma, para facilitar o confronto de dados obtidos, ao final da aula. 3. Determine a massa dos frascos que serão utilizados para medição de volume, ainda vazios, bem secos e limpos. Anote os valores de massa de cada frasco, na segunda linha da tabela. 4. Numere os béqueres com uma caneta pincel, de acordo com a numeração das colunas da tabela. 5. Para cada amostra, com auxílio de um funil, adicione lentamente o líquido a ser testado, no frasco de medição de volume já pesado e numerado, até um pouco abaixo do volume escolhido. Complete o volume desejado, com o auxílio de uma pipeta. Anote os valores de volume na 5ª linha da tabela. Obs.3: Se for usar um balão volumétrico, lembre-se de que ele apresenta um único valor de volume. Você não pode deixar faltar, nem ultrapassar a marca de referência, com o menisco do líquido. Se ultrapassar, use uma pipeta para retirar um pouco do líquido e volte a adicioná-lo lentamente até chegar ao menisco, exatamente na marca de referência. Obs.4: Se for usar uma proveta, o problema acima não acontece. Caso o volume ultrapasse ou fique um pouco abaixo do desejado, não há problema. Anote o valor real. Por exemplo, se queria completar 70mL, mas passou um pouco até 77mL, anote o valor de 77mL. Obs.5: Evite que o líquido respingue ou escorra pelas paredes do frasco. Usando funil e depois a pipeta, você conseguirá que o líquido não toque nas paredes do recipiente. Quando o líquido é muito viscoso, uma parte que respinga pode ficar agarrada nas paredes, acima do nível do líquido, que, por isso, não terá seu volume medido junto com o restante do líquido. Mas a balança acusará sua massa, interferindo no cálculo da densidade. Amostras / descrição Massa do frasco vazio (g) Massa do frasco com amostra (g) Massa da amostra (g) Volume utilizado (ml) Densidade do líquido (g/ml) 6. Leve novamente os frascos à balança para obter os novos valores de pesagem, dessa vez com os frascos contendo os respectivos líquidos. Anote os respectivos valores na 3ª linha da tabela. 7. Subtraia os valores de massa obtidos na balança, para descontar a massa do frasco vazio, e, assim, obter a massa da amostra. Anote os valores calculados na 4ª linha da tabela. 8. Divida os valores de massa de cada amostra pelos respectivos valores de volume, para encontrar a densidade de cada líquido. Anote os valores de densidade na última linha da tabela.

4 Observações e questões 1) Você deve ter encontrado uma pequena diferença, porém significativa, entre as densidades do refrigerante comum e do refrigerante ligth. Qual deles é o mais denso? Você imagina o porquê dessa diferença? 2) Qual líquido apresentou menor valor de densidade? 3) Depois do mercúrio, qual líquido foi o mais denso? 4) Compare e comente as densidades dos componentes do petróleo que você testou, como gasolina, querosene e diesel. 5) Compare os dados obtidos com a tabela: Substância Densidade Substância Densidade Substância Densidade Água 1,0g/mL Óleo soja 0,93g/mL Azeite 0,70g/mL Glicerina 1,26g/mL Etanol 0,79g/mL CCl4 1,59g/mL Benzeno 0,88g/mL Éter g/ml Ác. acético 1,05g/mL Gasolina ±0,74g/mL Diesel ±0,89g/mL Querosene 0,82g/mL 6) Para comparar os dados obtidos pelos diferentes grupos de sua turma, colete os dados e preencha a tabela abaixo. Depois responda o que se pede sobre esses dados. Amostras / descrição Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3

5 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 Média aritmética a) A que você atribui as diferenças de resultado encontradas pelos diferentes grupos? b) Despreze os resultados discrepantes, para cima e para baixo, e calcule a média dos dados, anotando-os na última linha da tabela. Assim é que se obtêm dados com maior confiabilidade científica. 7) Apesar de ter uma fórmula bem simples, com apenas três átomos na molécula, a água tem uma densidade maior que a de vários líquidos de fórmulas mais complexas. Por exemplo, um dos componentes da gasolina, o octano tem fórmula C8H18; ou seja, sua molécula possui 26 átomos. Por outro lado, a molécula de gás hélio possui apenas um átomo e, na qualidade de gás, possui densidade muito menor que a de qualquer líquido ou sólido - tanto que a densidade dos gases é dada por g/l, ao invés de g/ml. Para complicar, o mercúrio, como o hélio, também é uma substância pura simples, formada por apenas um tipo de átomo, mas tem densidade elevadíssima. Tente imaginar, então, qual característica ou propriedade as substâncias devem ter, para que sua densidade seja maior ou menor. Elabore uma pequena teoria sobre o assunto.