UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

SETOR DE CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

ARTHUR DEMARCO NETO

FERNANDA KRAUSE

HENRIQUE GIANOTI TONELLI

JULIANA DA COSTA MATTOS SILVA

LETÍCIA GONÇALVES

PRÁTICA 01 – DENSIDADE DOS GASES

Relatório da disciplina CQ 050, Físico-química Experimental I, referente ao dia

06 de março de 2015, turma EQC, bancada 01, orientado pela profª Regina

Maria Queiroz de Mello

CURITIBA

2015

INTRODUÇÃO

A densidade é uma grandeza que relaciona a massa de um corpo com o

volume por ele ocupado. Para gases, o cálculo dessa grandeza se mostra um

pouco mais complexo que para líquidos e sólidos, uma vez que, o volume de

gases é variável.

O estudo dos gases possui não apenas um amplo interesse no âmbito

acadêmico, mas também, possui uma vasta aplicação prática, sendo uma das

de maior interesse, a capacidade de garantir flutuabilidade a um corpo.

Para o caso de gases ideais, o cálculo da densidade pode ser feito por:

pV = nRT

Onde p = pressão

V = volume

R = constante ideal dos gases

T = temperatura

Sabendo que n = m/M, pV = mRT/M

Logo, a densidade de um gás ideal pode ser definida como Ƿ = pM/RT.

OBJETIVO

O objetivo da realização do experimento foi a assimilação de prática

para a medição e o cálculo da densidade de gases. Por conveniência escolheu-

se o gás Hidrogênio, o qual, pode ser facilmente obtido através do experimento

que será descrito.

Os objetivos do experimento eram:

1. Desenvolvimento da prática para a descoberta da densidade do gás.

2. Leitura das instruções de procedimento e realização correta delas.

3. Reconhecimento da fórmula de densidade e da equação geral dos

gases.

4. Comparação e discussão acerca dos resultados obtidos para o gás

real e para o gás ideal.

5. Reconhecimento dos erros ocorridos durante a prática e busca de

metodologias para minimizar esses erros.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Primeiro, enchemos uma proveta de 100 ml até a borda com água e a

introduzimos, virada, dentro de uma cuba contendo água. Para prevenir a

formação de bolhas de ar, a proveta foi previamente vedada com plástico e,

após sua introdução na cuba, o plástico foi retirado.

Como esquematizado na figura 1, foi conectada uma rolha em uma das

extremidades de uma mangueira, e a outra extremidade, até então livre, foi

introduzida na proveta (no caso da figura, o recipiente II representa a proveta,

que foi o equipamento usado no experimento real).

Colocamos então, 25 ml de uma solução de HCl em um tubo de

ensaio, o qual foi colocado em um copo plástico e pesado. A massa do copo

com o tubo de ensaio contendo HCl, no início, era de 97,54 g.

Pesamos 0,143 g de magnésio em um copo plástico, o que, somado à

massa de HCl, é o valor de mi (massa inicial).

Após esses procedimentos, adicionamos o magnésio à solução de HCl

e tapamos rapidamente o tubo de ensaio com a rolha que estava conectada a

mangueira. Depois de algum tempo, igualamos o nível de água da proveta com

o nível de água da cuba para obtenção do volume de gás formado, que, no

caso, foi de 98 ml.

Finalmente, retiramos a rolha do tubo e o pesamos novamente para

obter a mf (massa final), de 97,58 g.

Figura 1 – ilustração do experimento

RESULTADOS E DISCUSSÃO

RESULTADOS

Abaixo seguem as quantidades utilizadas de cada reagente para o

acontecimento da reação:

Mg(s) +2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)

Tabela 1- Massas utilizadas

Mg(s) 0,143g

Tudo de ensaio (contendo o HCl) 97,54g

O valor observado de gás formado foi de 98 mL.

Fazendo os cálculos da densidade através da equação ƿexp= (Mf-Mi)/V,

obtivemos os seguintes valores:

( (97,54g + 0,143g ) – 97,58 g )/98 mL = 0,103g/98mL = 0,00105102g/mL

Com a correção de algarismos significativos, a densidade obtida

experimentalmente é de 1,1x10³ g/mL.

A temperatura no momento do experimento era de 299,15K.

De acordo com a medida do barômetro, a pressão atmosférica no local

era de 688,2 mmHg.

Convertendo as unidades para o SI, temos:

688,2mmHg x 101325Pa /760mmHg = 91752,45395 Pa

Os cálculos da densidade ideal foram feitos a partir da equação dos

gases ideais:

Ƿideal = Mp/RT

Ƿideal = 2,02g/mol x 91752,45395Pa/(8,314 Pa x m³ x 299,15 K/(mol x

K))

Ƿideal = 74,2 g x m⁻³ x 10⁻³ m³/L=0,0742 g/L =0, 0000742 g/mL

ER=(( 0,00105102g/mL- 0, 0000742 g/mL) / 0, 0000742 g/mL = 13,2

Cálculos usando um valor de referência na literatura:

Ƿlab = (Ƿreferencial x plab x Treferencial) / (preferencial x Tlab)

Ƿlab = 0,0000899g/mL x 91752,45395 Pa x 293,15K/(101325 Pa x

299,15 K ) = 0,0000798 g/mL

Agora o erro relativo com Ƿlab:

ER=(( 0,00105102 g/mL- 0,0000798 g/mL) / 0,0000798 g/mL = 12,2

DISCUSSÃO

A densidade obtida considerando um gás ideal é muito próxima da densidade fornecida pela literatura. Entretanto, há uma enorme discrepância entre essas densidades e o valor obtido experimentalmente. O erro relativo entre o valor experimental e a densidade de um gás ideal foi de 1320%, enquanto o erro entre o valor experimental e a densidade da literatura foi de 1220%. Algumas das causas dessa grande divergência são os erros de precisão na pesagem, problemas de vedação do equipamento, a diluição do ácido clorídrico e a inexatidão na quantidade de gás formado.

CONCLUSÃO

Após o término do experimento e da realização dos cálculos para

identificar a densidade obtida do gás hidrogênio. Observamos que a densidade

esperada difere cerca de 1000% da obtida. Essa imprecisão é causada por

alguns fatores na prática laboratorial que induzem ao erro no valor final do

experimento. Esses erros seriam:

1. O gás não é ideal.

2. Ao fechar a rolha para tampar o magnésio, pode ocorrer a entrada

de ar no tubo de ensaio, tornando menos pura o gás hidrogênio

produzido.

3. Como a mangueira ou a proveta não estava sob vácuo, existe ar

dentro destes equipamentos, então o volume na proveta, após a

reação, não seria apenas de gás hidrogênio.

Tendo como base esses fatores, é possível verificar que esse

experimento não é apropriado para calcular densidades e massa do gás

hidrogênio produzido.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ATKINS, P.W.; DE PAULA, J. Físico-Química, 7ª ed., Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda, 2004.