Densidade dos Gases - Físico Química - Relatório 1
-
Upload
helenbassani -
Category
Documents
-
view
99 -
download
2
Transcript of Densidade dos Gases - Físico Química - Relatório 1
Fernanda Miyuki KashiwagiJuliano Sabedotti De Biaggi
Liandra KondratRodrigo Gabriel Simas
PRÁTICA 01 – DENSIDADE DE GASES (CO2)
CURITIBA2009
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO..........................................................................................................22 OBJETIVOS..............................................................................................................33 MATERIAIS E METODOLOGIA...............................................................................44 RESULTADOS..........................................................................................................65 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS.....................................86 CONCLUSÃO...........................................................................................................9REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................10
1
1 INTRODUÇÃO
Densidade relaciona a massa de um corpo com o volume por ele ocupado.
Quanto maior a densidade de um corpo, maior será a quantidade de matéria
existente em uma unidade de volume do mesmo.
Nos gases o cálculo desta grandeza não é tão simples como é nos sólidos e
líquidos (onde apenas se divide a massa pelo volume), visto que um gás ocupa o
volume do seu recipiente, podendo uma mesma quantidade ocupar diversos
espaços.
Portanto, para calcular a densidade de um gás, são necessário
conhecimentos de físico-química, que engloba o estudo dos gases e nos permite
levar mais longe o estudo sobre eles.
O estudo da densidade dos gases não é importante somente no âmbito
acadêmico, mas também tem suas aplicações. Essa medida no geral garante a
flutuabilidade de um corpo em meio líquido (como na bexiga natatória dos peixes) ou
em meio gasoso (usada em conjunto com o calor, movimenta balões e zepelins).
2
2 OBJETIVOS
O relatório tem como objetivo descrever a primeira aula prática da matéria
de Físico-Química, realizada no dia 25 de agosto de 2009. De modo amplo, sua
finalidade foi calcular a densidade de gases e, por praticidade, escolheu-se para o
aprendizado o gás carbônico (CO2), facilmente obtido do remédio Sonrisal em
contato com a água.
Os objetivos da atividade eram:
Desenvolver a atividade para descobrir a densidade de um gás;
Ler o procedimento e realizá-lo corretamente;
Reconhecer a fórmula da densidade e a equação geral dos gases;
Comparar os resultados do gás real com o gás ideal, ou seja, o obtido
em experiências com o que deveria ser obtido teoricamente e;
Reconhecer possíveis erros ocorridos durante a experiência e avaliar
como eles poderiam ser minimizados.
3
3 MATERIAIS E METODOLOGIA
Para a realização do experimento foram utilizados os seguintes materiais e
reagentes:
01 Tubo de ensaio;
01 Proveta de 100 mL;
01 Mangueira;
01 Rolha;
Balança analítica;
01 Cuba plástica;
Sonrisal;
Copo plástico;
Água;
Papel manteiga.
O experimento foi realizado da seguinte forma:
-No tubo de ensaio foi adicionado um terço do seu volume em água e em
seguida, esse conjunto foi pesado e sua massa anotada.
-Em um copo plástico, ou papel manteiga, pesou-se a massa de Sonrisal a
ser utilizada (no primeiro experimento foi pesada 150mg e no segundo experimento,
950mg);
- O valor da massa inicial mi foi obtido somando a massa do tubo de ensaio
com água e o Sonrisal.
-Na cuba foi adicionada água até preencher aproximadamente dois terços do
seu volume.
-A proveta teve seu volume completado com água então, com ajuda de uma
película de PVC, colocada na boca da proveta, com objetivo de evitar a perda
d’água, foi introduzida virada de ponta-cabeça dentro da cuba, com cuidado para
que não entrassem bolhas de ar em seu interior.
-Em uma extremidade da mangueira foi conectada a rolha e a extremidade
livre foi colocada no interior da proveta, para que o gás carbônico liberado ficasse
armazenado na proveta.
4
-No tubo de ensaio com água adicionou-se a massa de Sonrisal pesada e
rapidamente o tubo foi fechado com a rolha (conforme figura 1).
-Após a reação, leu-se o volume de gás liberado, que ficou armazenado na
proveta.
-O tubo de ensaio com as sobras da reação foi novamente pesado para se
obter a massa final mf.
-A massa de CO2 liberada foi conhecida subtraindo a massa final da massa
inicial (m = mi – mf ).
-A pressão e a temperatura também foram medidas, para que seus valores
fossem utilizados na análise dos resultados.
FIGURA 01 – EXEMPLIFICAÇÃO DO MÉTODO PARA CÁLCULO DA DENSIDADE DE GASES FONTE: http://200.134.81.163/professores/adm/download/apostilas/064834.pdf
5
4 RESULTADOS
A partir da prática realizada, pode-se calcular a densidade do gás CO 2
liberado da solução de Sonrisal. Para isso, pesou-se a massa do tubo contendo
água e Sonrisal antes e depois do experimento, e em seguida mediu-se o volume do
gás recolhido na proveta. Os resultados obtidos na primeira experiência estão
explicitados a seguir:
Massa do tubo e de H2O: 57,75g
Massa de Sonrisal: 0,241g (totalmente em pó)
Massa total inicial (mi): 58,991g
Massa final (mf): 58,798g
Volume de gás (V): 0,009L
Fazendo mi – mf, tem-se a massa de gás que foi gerada. A seguir, basta
colocar os dados correspondentes na fórmula da densidade.
mi – mf = 0,193g
d = m/vd = 0,193/0,009
d= 21,44g/L
Para calcular o erro relativo da experiência prática, deve-se comparar o
resultado prático com o teórico, o qual se apresenta abaixo:
PV = nRTPV = (m/M)RT
d = MP/RT
Considerando M = 44g/mol, P = 0,9118 atm, R = 0,082 L.atm/K.mol e T =
291,5 K, a densidade teórica obtida é de 1,68g/L.
Assim, o erro corresponde a:
6
erro relativo = (Vmedido – Vteórico)/Vteórico X 100
erro relativo = (21,44 – 1,68)/1,68 X 100
erro relativo = 1176%
Como houve uma diferença acentuada entre os resultados obtidos em todas
as experiências da turma, tomou-se a decisão de repetir o experimento. Entretanto,
foi utilizada uma massa maior de Sonrisal (aproximadamente 0,950g) com o objetivo
de atenuar essa divergência. Os dados obtidos foram:
Massa do tubo e de H2O: 57,635g
Massa de Sonrisal: 0,942g (em pedaços)
Massa total inicial (mi): 58,577g
Massa final (mf): 58,376g
Volume de gás (V): 0,047L
mi – mf = 0,201g
A partir dos cálculos mostrados anteriormente, foi obtida a nova densidade e
a nova massa:
d = 4,27g/L
erro relativo = 154,5%
5 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
7
Devido à precisão, em nenhum momento houve problemas com as
referências de massa molar, pressão e temperatura, e nem com a medida da massa.
Porém, como a densidade teve um resultado mais elevado do que o valor teórico e
como não há erro na precisão da balança utilizada para o cálculo da massa, o erro a
ser analisado está na obtenção do volume, que deveria ser maior. Há apenas um
problema relacionado à massa na primeira tentativa, onde a massa de gás perdida
durante o experimento foi maior do que a massa inicialmente colocada. Esse erro
ocorreu, provavelmente, pela presença de um papel colocado junto. A balança
mostra a massa, mas o que ela recebe é o peso do objeto que está acima dela, e o
peso muda se o objeto está mergulhado em água. Portanto a diferença registrada na
massa pode ser por influência do empuxo da água.
Para o volume, a primeira observação ocorreu durante a colocação do
Sonrisal, em pó ou em pedaços, no tubo de ensaio. O início da efervescência é a
parte que mais libera gás e, portanto, os poucos segundos de demora para fechar o
tubo de ensaio representaram uma grande perda de gás para o ambiente. Acredita-
se que esse problema foi o principal causador do erro verificado. No primeiro caso,
em que o medicamento estava em pó, sua transformação em gás é mais rápida. No
segundo caso, em que uma parte do gás estava em pedaços, a transformação em
gás é mais lenta, mas o fechamento da rolha demorou mais para ocorrer e, portanto,
também houve grande perda de gás para o ambiente, o que diminui o volume final.
Outro problema foi verificado durante a visualização do volume na proveta.
Observou-se que a altura em que se encontrava a mangueira que levou ar à proveta
influenciava bastante no volume visualizado de ar. Quanto mais para dentro da
proveta estava a mangueira, maior era o volume observado de gás. O volume
utilizado para os cálculos foi observado na ausência da mangueira na proveta. Se a
mangueira estivesse na mesma altura inicial do experimento, o volume de gás seria
de 0,056L e o erro seria próximo de 100%.
Uma observação que pode ser feita é que os gases têm comportamento
parecido com os gases ideais, mas não são ideais e por isso há diferenças.
Portanto, pequenas divergências com o resultado teórico já eram esperadas.
8
6 CONCLUSÃO
A primeira atividade prática de Físico-Química mostrou algumas dificuldades
e grandes divergências do resultado em relação aos dados teóricos. Alguns
pequenos detalhes deveriam ser mais ressaltados antes do início. Por exemplo, a
necessidade da maior rapidez possível para despejar o conteúdo no tubo de ensaio
e o conhecimento de quanto alguns segundos podem modificar o resultado final.
Outro detalhe poderia minimizar algumas duvidas durante o experimento, como o
conhecimento prévio de atividades envolvendo a pressão da água.
Apesar destes pequenos detalhes, os resultados obtidos foram satisfatórios.
As diferenças de massas utilizadas em cada uma das tentativas do experimento
mostraram uma grande variação no volume do gás obtido, o que permitiu a real
percepção da transformação de sólido em gás. Além disso, o principal objetivo da
aula foi atingido, calculou-se o volume de gás produzido por certa porção de massa,
obtendo-se a densidade.
9
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CROCKFORD, H.D.; KNIGHT, S.B. Fundamentos de Físico-Química, Ed. Livros Técnicos e Científicos, 1877 p.8-27.
Determinação da densidade de gases. Disponível em: <http://200.134.81.163/professores/adm/download/apostilas/064834.pdf> Acesso em: 27 ago. 2009.
10