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

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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).

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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.

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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.

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-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

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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:

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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

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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.

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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.

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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.

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