PRTICA 03 CALIBRAO DE APARELHOS VOLUMTRIOS.

MATERIAIS

Termmetro Erlenmeyer Pipetas volumtricas de 10 e 25 mL Bureta de 25 mL Balo volumtrico de 100 mL Suporte universal e garra para bureta Balanas semi-analtica ( 0,01 g)

INTRODUO

Os frascos volumtricos comumente utilizados em laboratrio so classificados em dois grupos: os calibrados para conter um certo volume (TC, to contain, gravado no vidro), sendo utilizados para preparar volumes fixos de soluo e aqueles utilizados para transferir um determinado volume (TD, to deliver). Na calibrao, os frascos volumtricos TD tm seus volumes corrigidos com relao ao filme lquido que fica retido na parede interna, escoando apenas o volume aferido. As pipetas volumtricas so utilizadas para transferir volumes fixos (alquotas) de soluo, enquanto que as graduadas, volumes variveis. As pipetas volumtricas mais utilizadas possuem capacidades de 0,5 a 100 mL e as pipetas graduadas de 1 a 25 mL. As buretas so frascos volumtricos TD, empregados para escoar volumes variveis de lquido e so manuseadas em titulaes. As de uso rotineiro possuem capacidades de 5, 10, 25, 50 e 100 mL. Bales volumtricos so construdos para conter um certo volume de lquido (TC) e so usados na preparao de solues de concentrao conhecida. Os bales volumtricos mais empregados so de 1 mL a 2 L.

Este experimento tem como objetivo a aferio de frascos volumtricos de laboratrio, com o intuito de melhorar a exatido nas suas medies. A tcnica se baseia na obteno do volume corrigido de gua para a condio padro de 20C, partindo-se da massa de gua contida ou transferida pelo frasco, na temperatura da mesma.

Para efeito desta calibrao so adotadas algumas definies. a) A temperatura de referncia de 20C a temperatura na qual os frascos

volumtricos devem ser aferidos. b) O menisco a interface entre o ar e o lquido que est sendo medido. Deve ser

posicionado de maneira que sua parte inferior tangencie horizontalmente a parte superior da linha de referncia, mantendo-se a linha de viso no mesmo plano. Quando o lquido for opaco, o menisco deve ser posicionado pela linha superior, no plano horizontal de viso.

Algumas fontes de erros so inerentes ao processo de medio e de uso. A capacidade de um frasco volumtrico varia com a temperatura. O coeficiente de dilatao volumtrica do vidro varia aproximadamente de (10 a 30) x 10-6 C-1. Durante a aferio, a medio da temperatura da gua deve ser registrada com a preciso de 0,5C.

LIMPEZA DOS APARELHOS VOLUMTRICOS

Impurezas produzem m configurao do menisco e reteno excessiva de lquido nas paredes dos frascos volumtricos. Portanto, em anlise quantitativa os mesmos devem estar perfeitamente limpos antes do uso, pois, a presena de substncias gordurosa pode induzir a erros no resultado final da anlise. A limpeza torna-se necessria, quando gotculas ou pelcula de gua no uniforme aparece aderente s paredes internas do equipamento durante o escoamento de lquido. Neste caso, utiliza-se geralmente soluo de detergente 1 a 2% (m/v), soluo de H2SO4 concentrada ou soluo de etanolato de sdio ou potssio (NaOH ou KOH) em etanol. Deve-se passar rapidamente e imediatamente lavar com gua, preservando o vidro de ataque qumico.

TEMPO ESCOAMENTO

Em frasco volumtrico empregado para a transferncia de lquido, o volume transferido sempre menor que o contido por causa do filme de lquido que permanece em sua parede. Quanto menor o tempo de escoamento maior o volume retido e conseqentemente, menor o volume transferido. Portanto, um determinado frasco volumtrico transfere um certo volume num certo tempo de escoamento. Um tempo de escoamento maior do que um determinado valor produz volume do filme suficientemente pequeno e constante. Nas tabelas 1, 2 e 3 so apresentados alguns tempos de escoamento de gua dos respectivos frascos de transferncia bem como os limites de erro para calibrao.

Tabela 1. Especificaes do U.S. National Bureau of Standards para pipetas. Capacidade

(mL) Tempo de escoamento mnimo

(s) Limite de erro p/ calibrao

(mL) 1 10 0,006 (0,01) 5 15 0,01

10 20 0,02 25 25 0,03 50 30 0,05

Tabela 2. Tolerncia para bales volumtricos classe A. Capacidade

(mL) Limite de erro p/ calibrao

(mL) 1 0,02 5 0,02

10 0,02 100 0,08

Tabela 3. Especificaes do U.S. National Bureau of Standards para buretas classe A Capacidade

(mL) Graduao

(mL) Limite de erro p/ calibrao

(mL) 5 0,01 0,01

10 0,05 ou 0,02 0,02 25 0,1 0,03 50 0,2 0,05

Partindo-se da massa de gua aparente, calcula-se o volume corrigido para a temperatura de referncia de 20 C:

V20 = (mA/A) [1 - (tA t20)] (1) Onde:

V20 = volume (mL) corrigido a 20C, mA = massa (g) da gua contida ou transferida, A = densidade (g/mL) da gua a tAC, (consultar Tabela 4). = coeficiente de expanso trmica do material do frasco (pirex = 1,0 x 10-5 C -1). tA = temperatura (C) da gua usada no experimento, t20 = temperatura de 20C. Obs.: Quando um novo experimento realizado numa temperatura t diferente de t20, o volume (Vt) poder ser obtido mediante a utilizao do volume aferido (V20), de acordo com a equao 2:

Vt = V20 [1 ( t20 t)] (2)

Tabela 4. Densidade da gua em funo da temperatura T (C) A (g/cm3) T (C) A (g/cm3)

15 0,999099 26 0,996783 16 0,998943 27 0,996512 17 0,998774 28 0,996232 18 0,998595 29 0,995944 19 0,998405 30 0,995645 20 0,998203 31 0,995339 21 0,997992 32 0,995024 22 0,997770 33 0,994701 23 0,997538 34 0,994369 24 0,997296 35 0,994030 25 0,997044

CALIBRAO DE BALO VOLUMTRICO DE 100 mL

a) Pesar o balo volumtrico limpo e seco; b) Preencher com gua destilada at a marca, observando o menisco, e proceder a

nova pesagem; c) Anotar a temperatura da gua; d) Calcular a capacidade do balo a partir da equao (1); e) Secar o balo (por fora) e repetir mais trs vezes os procedimentos anteriores; f) Determinar o volume mdio e desvio padro para expressar a capacidade do balo e

sua incerteza na medida de volume.

Tabela 5. Calibrao de balo volumtrico 100 mL 1 2 3 4

mB

mB+A

mA

VA TA = __________ (temperatura nas condies experimentais)

V s: _______________ mB = massa do balo vazio mB+A = massa do balo + massa de gua mA = massa de gua

Desvio padro, para fins analticos podemos chamar de Estimativa do Desvio Padro.

CALIBRAO DAS PIPETAS

a) Pesar um recipiente coletor (erlenmeyer, bquer) numa balana (preciso de 0,01 g);

b) Encher a pipeta de 10 mL com gua destilada e ajustar o nvel do menisco com a marca do volume do vidro;

c) Transferir o volume de gua para o frasco, mantendo a pipeta verticalmente com a ponta encostada na parede do recipiente. Aps a drenagem mantenha a pipeta nesta posio por pelo menos 10 segundos antes de remov-la. No sopre a ltima gota;

d) Pesar o recipiente com gua e repetir o procedimento por mais duas vezes; e) Ateno: a parte externa do erlenmeyer deve estar seca nas pesagens subseqentes; f) Anotar a temperatura da gua; g) Calcular a capacidade da pipeta, a partir da equao (1); h) Determinar o volume mdio e desvio padro para expressar capacidade da pipeta e

sua incerteza na medida do volume; i) Repetir os procedimentos acima com uma pipeta de 25 mL.

Tabela 6. Resultados das pesagens referentes s pipetas volumtricas Pipeta mR mR,1 mR,1,2 mR,1,2,3 mR,1,2,3,4 m1 m2 m3 m4 10 mL

25 mL

*TA = __________ (temperatura nas condies experimentais) mR = massa do recipiente coletor

Tabela 7. Resultados da calibrao das pipetas Pipeta V1 V2 V3 V4 V s V s 10 mL

25 mL

CALIBRAO DA BURETA DE 25 mL

a) Pesar um erlenmeyer de 125 mL; b) Encher a bureta com gua at um pouco acima do zero da escala; c) Deixar a gua escoar lentamente, abrindo a torneira at que a parte inferior do

menisco coincida com o zero da escala. A ponta da bureta no deve conter bolhas de ar;

d) Deixar escorrer gota a gota volumes de 1, 3, 5, 7, ..., 25mL para dentro do erlenmeyer, j pesado previamente, at a marca de 25 mL. A gua escoada em cada intervalo recebida no mesmo frasco. Subtrair a massa do frasco vazio de cada

pesagem sucessiva; e) Calcular os volumes correspondentes utilizando a massa especfica e massa da

gua; f) Construir o grfico de calibrao: Volumes lido (VL) x Volumes corrigidos (VC); g) Determinar a equao da reta e coeficiente de correlao.

Tabela 8. Resultados da calibrao da bureta de 25mL VL (mL) mR+gua (g) mgua (g) VC (mL)

0 ----------------------- ----------------------- 1,00 3,00 5,00 7,00 9,00

11,00 13,00 15,00 17,00 19,00 21,00 23,00 25,00

mR = massa do recipiente

A regresso linear (mtodo dos mnimos quadrados) uma forma de estimar qual a melhor reta que passa pelos pontos, obtidos experimentalmente.

A equao da reta definida por: y = mx + b

onde: y = varivel dependente, VL (volume lido) x = varivel independente, VC (volume corrigido) m = coeficiente angular expressa a inclinao da curva aos eixos (inclinao) b = coeficiente linear expressa a interseo da curva aos eixos (origem ordenada)

Para se obter a reta de regresso de y sobre x, determina-se o coeficiente angular m e o coeficiente linear b, pelas seguintes equaes:

xmy=b ou interseo em y (b) = ponto de cruzamento no eixo y m = xiyi [xi yi / n] / xi2 [ (xi)2 / n] ou inclinao m = y/x = y2-y1 / x2-x1

A equao da reta torna-se mais atrativa quando se introduz o coeficiente de correlao (r), que expressa a relao de x e y na curva, onde os valores ideais esperados so 1 e 1, ou seja, quanto mais prximo da unidade maior a relao, maior a probabilidade de existir uma relao linear definida. Caso os valores tendam a zero, indica-se que no h relao linear. A aceitao do coeficiente de correlao deve ser, tambm, um critrio obtido pelo grupo de confiabilidade, assim como o nmero de decimais a ser utilizado.

Coeficiente de Correlao: r = (nxiyi xiyi) / { [nxi2 (xi)2 ] [nyi2 (yi)2] }1/2

RELATRIO: Prtica 03

1. INTRODUO 2. OBJETIVOS 3. METODOLOGIA 4. RESULTADOS E DISCUSSES

4.1. Calibrao do balo volumtrico. - Apresentar os resultados experimentais (Tabela 5) e os clculos. 4.2. Calibrao das pipetas volumtricas. - Apresentar os resultados experimentais (Tabelas 6 e 7) e os clculos. 4.3. Calibrao da bureta de 25 mL. - Apresentar os resultados experimentais (Tabela 8) e os clculos. - Construir o grfico de VL versus VC. - Determinar a equao da reta para a T = 20 C. - Determinar o coeficiente de correlao da calibrao (r)

4. CONCLUSES 5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ANEXO

Tabela 1. Tolerncia de erro para pipetas de transferncia (classe A)4. Volume (mL) Tolerncia (mL)

1,0 0,006 5,0 0,01

10,0 0,02 25,0 0,03 50,0 0,05

Tabela 2. Tolerncia de erro para bales volumtricos (classe A)4. Capacidade do balo (mL) Tolerncia (mL)

1 0,02 5 0,02

10 0,02 100 0,08

Tabela 3. Tolerncia de erro para buretas (classe A)4. Volume da bureta (mL) Menor graduao (mL) Tolerncia (mL)

5 0,01 0,01 10 0,05 ou 0,02 0,02 25 0,1 0,03 50 0,2 0,05

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4 HARRIS, D. C., Anlise Qumica Quantitativa, 5th Ed. Rio de Janeiro, LTC, 2001.