Química Geral Experimental - Aula 5 Título da Prática: Construção e calibração do densímetro. Objetivos: Construir e utilizar um densímetro de baixo custo; Determinar a densidade de líquidos puros e soluções; Construir e utilizar uma curva de calibração; Determinar o teor de uma solução de água - álcool a partir de uma curva de calibração. Tópicos Explorados: - Substancias puras e misturas - Densidade Materiais: Turma: - Veda rosca; - Óleo de cozinha; - Álcool comercial; - Gasolina; - Solução água-álcool 30%(v/v) - Solução água-álcool 70%(v/v) - Solução água-álcool problema Grupo: - Proveta de 100 ml (1) - Béquer de 100 ml (1) - Bastão de vidro (1) - Régua escolar (1) - Canudinho (1) - Prego (1) - Pisseta com água Equipamentos: - Balança analítica
- Densímetro comercial - Termômetro Introdução ao procedimento: Ao introduzirmos este instrumento vem um recipiente contendo um desses líquidos, observamos que uma parte do densímetro fica imersa, em uma situação de equilíbrio vertical. A extensão da parte submersa varia de acordo com o líquido. Para se obter a medida da densidade do líquido nessa situação, é necessário que se iguale o módulo da força peso (P) ao módulo da força de empuxo (E). Então, se P = m canudo g e sendo o empuxo igual ao peso do volume de líquido deslocado E = m líquido deslocado g = dvg (V = volume do líquido deslocado) Teremos, mg = dvg Sabendo que em um densímetro cilíndrico o volume é dado por V = Ah (A = área da base e h = altura submersa do densímetro) Finalmente obtemos m= dah d = m/a x 1/h (m/a é uma constante k) logo d = k/h Estas equações serão uteis na parte experimental. Procedimento Experimental: ATENÇÃO: Não descarte as misturas na pia o professor irar indicar o recipiente próprio para descarte. Procedimento A: Construção do densímetro.
1) Introduza o prego em uma das extremidades do canudo. 2) Prenda o prego no canudo utilizando-se fita veda rosca, conforme a figura abaixo. Procedimento B: Calibração do densímetro utilizando água destilada. 1. Coloque cerca de 100 ml de água (d 25 0,997044 g cm -3 ) na proveta de 100 ml; ATENÇÃO: Verifique a temperatura e consulte uma tabela de densidade da água para a calibração do densímetro 2. Coloque o densímetro construído dentro da proveta com água; Observe se o densímetro não toca o fundo do recipiente e esta boiando. 3. Utilizando-se uma régua, meça a altura (em centímetros) da parte submersa do densímetro; 4. Utilizando a fórmula d = k/h calcule o valor da constante k; k = g/cm 2 ATENÇÃO: k é uma constante característica do densímetro, depende da massa e área da base m/a. Portanto, não depende do líquido que fizemos a calibração e será a mesma utilizada na determinação da densidade, com este densímetro, de
outros líquidos. Caso o densímetro seja danificado e um novo venha a ser construído é necessária uma nova calibração. Procedimento C: Determinação da densidade de diferentes substâncias puras e misturas. 7. Utilizando um béquer, coloque cerca de 100 ml do líquido em uma proveta de 100 ml devidamente limpa; 8. Coloque o densímetro construído dentro da proveta contendo a líquido; 9. Utilizando uma régua, meça a altura (em centímetros) do densímetro que está abaixo do nível do líquido; 10. Usando a expressão d=k/h calcule a densidade do líquido; 11. Repita as etapas de 7 a 10 para os diferentes líquidos (Etanol, Gasolina e Álcool). Questões: a) Coloque os valores encontrados nas tabelas a seguir: Tabela 1: Dados experimentais obtidos para a determinação da densidade de diferentes substâncias, T= ºC Substância Altura submersa do densímetro / cm Densidade calculada / g cm -3 Etanol Gasolina Óleo
Tabela 2: Densidade dos líquidos, g/cm 3, T= ºC Equipes Densidade / g/cm 3 Etanol Gasolina Óleo 1 2 3 4 5 6 7 8 Média Desvio padrão Coeficiente de Variação Intervalo de confiança (67%) Procedimento D: Determinação da densidade utilizando o densímetro comercial. 12. Utilizando um béquer, coloque cerca de 100 ml do líquido em uma proveta de 100 ml devidamente limpa; 13. Coloque o densímetro dentro da proveta contendo a líquido; 14. Faça a leitura da densidade; Questões: b) Coloque os valores encontrados na tabela a seguir:
Tabela 3: Determinação do erro relativo percentual, T= ºC Substância d (g/cm 3 ) d* (g/cm 3 ) d** (g/cm 3 ) Erro % Etanol 0,789 Gasolina 0,703 (octano) Óleo 0,920 (óleo de soja) *densímetro comercial ou valor tabelado **densímetro construído Procedimento E: Determinar a densidade de soluções água - álcool 15. Utilizando o densímetro construído, determine a densidade das soluções de água - álcool 30%, 70% e solução problema. Utilize para isto a mesma rotina do procedimento C. Questões: c) Coloque os valores encontrados nas tabelas a seguir: Tabela 4: Valores de concentração e densidade das soluções de água álcool, T= ºC Solução Teor / % Altura do densímetro abaixo do nível da água / cm Densidade / g cm -3 1 0 2 30 3 70 4 100 Problema?
Tabela 5: Densidade dos líquidos, g/cm 3, T= ºC Equipes d solução problema 1 2 3 4 5 6 7 8 Média Desvio padrão Coeficiente de Variação Intervalo de confiança (67%) d) Utilizando os dados da Tabela 5 construa o gráfico (no espaço abaixo, no relatório utilize papel milímetrado): Densidade das soluções de água - álcool em função do teor;
e) Utilizando a curva de calibração construída no item anterior, determine a concentração de água - álcool na solução problema. f) A densidade da mistura é dada pela equação abaixo. Neste caso use a equação da densidade da mistura para determinar o teor da solução desconhecida.
m m1 + m2 dv 1 1 + dv 2 2 d = = = V V V V ( V V ) V dv = d + d = d + d V V V V V1 = ( d1 d2) + d2 V T d = ( d1 d2) + d2 100 1 1 1 2 1 1 2 1 2 Referencias: [1] Densímetro de Baixo Custo; Carlos Eduardo Laburú, João Baptista Domingos Júnior e Norberto Cardoso Ferreira. Física na Escola, v. 3, n. 1, 2002. url: http://www.sbfisica.org.br/fne/vol3/num1/a06.pdf