Download - Livro Fq Exp
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
1/75
FSICO-QUMICAEXPERIMENTAL
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
2/75
2
Universidade Federal do Par
ReitorCarlos Edilson Maneschy
Vice-Reitor
Horcio Schneider
Pr-Reitor de Planejamento e Desenvolvimento
Erick Nelo Pedreira
Pr-Reitor de AdministraoEdson Ortiz de Matos
Pr-Reitora de Ensino de Graduao
Marlene Rodrigues Medeiros Freitas
Pr-Reitor de Pesquisa e Ps-Graduao
Emmanuel Zagury Tourinho
Pr-Reitor de Extenso
Fernando Arthur de Freitas Neves
Pr-Reitor de Desenvolvimento e Gesto de Pessoal
Joo Cauby de Almeida Jnior
Assessoria de Educao a Distncia
Jos Miguel Martins Veloso
Diretor Executivo da Fundao de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa
Joo Farias Guerreiro
Diretor do Instituto de Cincias Exatas e Naturais
Mauro de Lima Santos
Diretor da Faculdade de Qumica
Heriberto Rodrigues Bitencourt
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
3/75
3
FSICO-QUMICAEXPERIMENTAL
Antonio Claudio Lima Moreira Bastos
Elizabeth Maria Soares Rodrigues
Jos Pio Idice de Souza
Belm
2011
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
4/75
4
Bastos, Antonio Claudio L. MoreiraRodrigues, Elizabeth M. Soares
Souza, Jos Pio Idice de
Fsico-Qumica Experimental /Antonio ClaudioL. Moreira Bastos 75 p; il. Belm : UFPA, 2011.
1. Fsico-Qumica Experimental. Bitencourt,Heriberto Rodrigues, coord. III. Ttulo
ISBN CDD 22.ed. 547
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
5/75
5
SUMRIO
REGRAS BSICAS DE SEGURANA................................................................06
MATERIAIS MAIS UTILIZADOS EM UM LABORAT RIO DE QU MICA............08TPICO 1 :TRATAMENTO ESTATSTICO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS EMTODOS GRFICOS .................................................................................................16EXPERIMENTO 1 - Determinao do Teor de Cloro Ativo na gua Sanitria ........25
T PICO 2 : CAPACIDADE CALOR FICA.....................................................................28
EXPERIMENTO 2 - Determinao da Capacidade Calorfica de um Calormetro....30
TPICO 3 : TERMOQUMICA .......................................................................................33
EXPERIMENTO 3 Determinao do Calor de Reao.............................................36
TPICO 4 : CONSTANTE DE EQUILBRIO .................................................................39
EXPERIMENTO 4 - Determinao da constante de Equilbrio pelo Mtodo deDistribuio....................................................................................................................40TPICO 5 :DESTILAO FRACIONADA....................................................................45
EXPERIMENTO 5 - Destilao Fracionada de uma mistura binria.........................49
TPICO 6 : VISCOSIDADE DE LQUIDOS...................................................................51
EXPERIMENTO 6: Determinao do Coeficiente de Viscosidade pelo Viscosmetrode Ostwald.....................................................................................................................54
TPICO 7 : ISOTERMAS DE ADSORO...................................................................57EXPERIMENTO 7 Determinao da Isoterma de Adsoro da reao entre ocarvo vegetal e o cido actico.................................................................................59TPICO 8 : ORDEM DE UMA REAO,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,......................................61
EXPERIMENTO 8 - Determinao da Ordem de uma Reao: Mtodo dasConcentraes em Excesso.........................................................................................64TPICO 9 : CLULA ELETROLTICA.........................................................................66
EXPERIMENTO 9 - Determinao do Nmero de Avogadro....................................67
TPICO 10: CONDUTOMETRIA....................................................................................69
EXPERIMENTO 10- Determinao da condutncia de um eletrlito........................71
BIBLIOGRFIA...............................................................................................................74
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
6/75
6
Cuidados noLaboratrio
Manuseio de substncias qumicas
Manuseio do fogo
Manuseio da vidrar ia
REGRAS BSICAS DE SEGURANA
Conhecer as regras bsicas de segurana em um laboratrio de
Qumica.
Manuseio de substncias qumicas
Jamais colocar o rosto prximo do recipiente no qual a reaoqumica est ocorrendo.
Nunca cheirar diretamente nenhuma substncia.
Ler com ateno os rtulos dos frascos antes de usar os
seus contedos. No usar quantidades exageradas das
substncias.
Nunca provar qua lquer subs tnc ia p roduz ida ou u t i l i zadadurante os experimentos.
Manuseio do fogo
Nunca colocar perto do fogo substncias volteis ou inflamveis.
Manuseio da vidraria:
Ao retirar uma pea de vidro do fogo ou estufa, coloque -a sobre uma
superf cie isolante.
Ao concluir seu trabalho no laboratrio lavar toda a vidraria
util izada, guardando-a em local adequado.
Manusear a vidaria com cuidado.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
7/75
7
NO FUMAR e USAR BATA.
Todo laboratrio deve estar equipado com um estojo de primeiros
socorros, contendo as seguintes substncias/medicamentos:
cido fraco (CH3COOH) - Acidentes
com bases Base fraca (NaHCO3) -
Acidentes com cidos P icrato
(C6 H2 (NO2 )3 ONa) - Queimaduras
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
8/75
8
MATERIAIS MAIS UTILIZADOS EM UM LABORATRIO DE QUMICA
Identificar e utilizar vidrarias e acessrios mais comuns em um
laboratrio de Qumica
Material de vidro
1. Tubo de ensaio: usado em reaes qumicas em pequena escala.
2. Becher: usado no aquecimento de lquidos, reaes de precipitao, entre
outros.
3. Erlenmeyer : usado em titulaes e aquecimento de lquidos.
4. Balo de fundo chato: usado para aquecer e armazenar lquidos.
5. Balo de fundo redondo: usado em reaes com desprendimento de
gases e tambm para aquecimento de lquidos.
6. Balo volumtrico: usado na preparao de solues de concentraes
definidas.
7. Balo de destilao: usado em destilaes; possui sada lateral paracondensao dos vapores.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
9/75
9
8. Proveta: usada em medidas aproximadas de volumes de lquidos.
9. Pipeta volumtrica: usada para escoar volumes fixos de lquidos.
10. Pipeta graduada: usada para escoar volumes variveis de lquidos.
11. Funil de vidro: usado em transferncia de lquidos e filtraes.
12. Vidro de relgio: usado na pesagem e fins diversos.
13. Placa de Petri: usado na pesagem e fins diversos.
14. Pesa-filtro: usada para pesar slidos que absorvem umidade
(higroscpicos).
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
10/75
10
15 . Bureta: usada para medir volumes precisos de lquidos em anlises
volumtricas.
16 . Dessecador: usado para armazenar substncias em ausncia de
umidade.
17 . Basto de vidro: usado para agitao e transferncia de lquidos
18 . Funil de decantao : usado na separao de lquidos imiscveis
19 . Condensador: usado na condensao de vapores
20 . Vara de vidro: usada na montagem de aparelhos e interligaes
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
11/75
11
Material de porcelana
1. Funil de Bchner: usado na filtrao a vcuo
2. Cpsula de porcelana: usada na evaporao de lquidos em solues
3. Cadinho de porcelana: usado em calcinaes (at 1500 C)
4. Almofariz e pistilo: usado na triturao e pulverizao de slidos
Material metlico
1. Suporte universal: usado junto com a garra para sustentao de peas.
2. Garra metlica: usada para sustentao de peas, tais como
condensador, funil de decantao, entre outros.
3. Anel para funil: usado como suporte de funil e de tela de amianto.
4. Tela de amianto : usada para distribuir uniformemente o calor
durant e o aquecimento de um recipiente de vidro.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
12/75
12
5. Bico de Bunsen: usado no aquecimento de materiais no inflamveis.
6. Pina metlica de Casteloy: usada para transportar objetos aquecidos.
7. Pinas metlicas de Hoffman e Mohr: usada para impedir oureduzir o fluxo de gases ou lquidos em tubos flexveis.
8. Tringulo: usado para dar suporte para cadinhos de porcelana
duran te o aquecimento no Bico de Bunsen.
9. Trip: usado para dar suporte para telas de amianto e tringulos.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
13/75
13
10. Esptula: usada na coleta e transferncia de substncias slidas.
11. Banho-Maria : usado no aquecimento at 100 C.
12. Furador de rolhas: usado na perfurao de rolhas de cortia eborracha.
13. Mufa: usada para sustentar garras.
Materiais diversos
1- Suporte para tubos de ensaio
2- Garra de madeira: usada para segurar tubos de ensaio durante
aquecimentos diretos no bico de Bunsen.
3- Cita: usada na remoo de precipitados, lavagens, entre outros.
4- Frasco de vidro: usado para os mesmos fins da pisseta.
5- Trompa de vcuo: usada na filtrao vcuo em conjunto com o
Kitassato e o funil de Bchner
6. Estufa: usada na secagem de materiais (at 200 C).
7. Mufla: usada na calcinao de materiais (at 1500 C).
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
14/75
14
8. Centrfuga: usada na acelerao da sedimentao de slidos em
suspenso.
9. Manta aquecedora: usada no aquecimento de lquidos inflamveis,
contidos em um balo de fundo redondo.
10. Balana: usada na determinao da massa de substncias
(pesagem).
11. Pra de borracha: usada na suco de lquidos.
12. Picnmetro: usado para determinar a densidade de lquidos.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
15/75
15
Materiais mais utilizados:
A execuo de qualquer experimento em um
laboratrio de qumica requer a uti l izao de
grande variedade de equipamentos e outros
materiais, sendo a maior parte deles de uso
muito simples, mas com finalidades bem
especficas.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
16/75
16
TPICO 1 : TRATAMENTO ESTATSTICO DOS RESULTADOS
EXPERIMENTAIS E MTODOS GRFICOS
1) INTRODUO
A execuo de uma srie de medidas fundamental no exame de um
determinado fenmeno fsico-qumico. Em seguida, os resultados obtidos devem
ser organizados, interpretados e criticados a partir de um tratamento estatstico.
Este, geralmente, permite a extrao de maior nmero de informaes e de
concluses mais realistas sobre o fenmeno estudado. Sendo assim, sero
apresentadas algumas noes elementares sobre o tratamento estatstico dos
dados experimentais.
1.1) ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
So os algarismos que representam um resultado experimental. O nmero
de algarismos significativos expressa a preciso de uma medida e so
classificados como:
a) Algarismos exatos: Constituem os algarismos de uma leitura que esto
isentos de qualquer dvida ou estimativa.
b) Algarismos incertos: Constituem-se, os algarismos de uma medida que
esto sujeitos a estimativas. O ltimo algarismo significativo, e apenas ele, deve
ser incerto. A soma, diviso ou multiplicao de um algarismo incerto com
algarismos exatos gera um algarismo incerto.
1.1.1) Contagem dos algarismos significativos:
Ao se expressar uma medida experimental, utiliza-se os seguintes
critrios:1) Todos os algarismos diferentes de zero so significativos
2) Zero entre algarismos diferentes de zero so significativos
3) Zeros alm do ponto decimal no final de um nmero so significativos
4) Zeros que precedem o primeiro algarismo diferente de zero em um
nmero no so significativos.
Sendo assim, no o nmero de algarismos depois da vrgula que
permite aquilatar a preciso da medida, mas sim o nmero de algarismos
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
17/75
17
significativos. Deste modo, o erro efetuado em uma medida antes de tudo,
depende da escala do instrumento no qual a medida foi efetuada.
De maneira geral, o experimentador deve registrar os resultados de tal
modo que o ltimo algarismo significativo, e apenas ele, seja incerto. Assim, a
soma algbrica de um algarismo incerto com algarismos exatos um algarismo
incerto. Por exemplo, na soma abaixo o algarismo incerto o nmero 7:
104,65
+ 0,2248
Resultado: 104,87
Quando grandezas experimentais so multiplicadas ou divididas, o total
de algarismos significativos igual ao da grandeza com o menor nmero de
algarismos significativos. E se forem adicionadas ou subtradas, o nmero de
dgitos aps o ponto decimal no resultado igual ao da quantidade com o menor
nmero de dgitos aps o ponto decimal.
As aproximaes obedecem aos seguintes princpios: arredonda-se para
cima se os algarismos a serem eliminados forem superiores ou iguais a 5, 50 e
etc., e observa-se em caso contrrio. Por exemplo, se uma multiplicao
qualquer tiver como resultado 62,543 0,1, o resultado final ser 62,5.
1.1.2) Algarismos Significativos em operaes matemticas
a) Quando o algarismo seguinte ao ltimo for:
>5: Aumenta-se de uma unidade o dgito retido;
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
18/75
18
Exemplos: 2,2 + 0, 1145 = 2, 3145 = 2,3
6,88 2, 6367 = 4, 2433 = 4,24
1.2) MEDIDAS
Na avaliao de qualquer medida sempre importante conhecer sua
preciso e seu limite de confiana. O limite de confiana dado pela
percentagem de probabilidade de encontrar o resultado exato no intervalo onde
foram realizadas as medidas. Este intervalo determinado pelos erros que
ocorrem durante o trabalho experimental. Existem trs tipos principais de erros:
a) Erro determinado ou sistemtico: devido, principalmente, a fatos
independentes do operador; por exemplo, um aparelho com escala mal
padronizada. Os erros sistemticos so constantes em grandeza e sinal,
nunca se compensam e podem ser corrigido mediante o uso de um aparelho
de boa qualidade e bem calibrado.
b) Erro acidental: o erro devido ao operador. Estes erros so variveis em
grandeza e sinal e se compensam quando o nmero de medidas grande.
c) Erro semi-acidental: o erro devido maneira de trabalhar ou devido
aparelhagem. Por exemplo, o esvaziamento incompleto de um becker. Estes
erros so constantes em sinal, mas de grandeza varivel.
1.3) CURVAS DE DISTRIBUIO DE ERROS
Quando se dispe de uma srie muito numerosa de medidas de uma
grandeza, pode-se construir uma Curva de Erros ou Curva de Probabilidade deGauss. A Curva de Gauss resulta do registro dos valores das medidas di na
abscissa, enquanto na ordenada se assinala a freqncia pii em que o mesmo
resultado ocorre (Figura 1).
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
19/75
19
Figura1: Curva Gaussiana - Medidas (di) com relao freqncia (pi).
A Curva de Gauss permite identificar, numa srie de medidas, a
probabilidade de ocorrer determinado valor experimental (xi). O valor mximo da
curva constitui a regio que define o valor mdio da referida medida,
correspondendo ao valor mais provvel das medidas, em muitos casos, o valor
mdio.
Na prtica, o nmero de medidas normalmente limitado e, portanto,
insuficiente para construir uma Curva de Gauss, deste modo, procura-se
organizar os dados disponveis a fim de construir uma curva de distribuio to
prxima quanto possvel da curva ideal.
1.4) PRECISO E EXATIDO DAS MEDIDAS
A prpria distribuio de uma srie de medidas demonstra como
precrio utilizar-se apenas uma simples medida como o valor real da grandeza.
Entretanto, no apenas para diminuir os erros que se deseja uma srie de
medidas da grandeza: o exame crtico do conjunto dos resultados fornece
informaes, tanto individual como coletivas, sobre a preciso dos dados e sobrea confiana que neles se pode depositar.
Por outro lado, esse exame pode fornece indicaes sobre a convenincia
de um aperfeioamento da aparelhagem ou do mtodo empregado na produo
de fenmeno ou, ainda, na leitura da grandeza.
Os termos preciso e exatido so usados para fornecer informaes
sobre a quantidade das medidas e a confiana que se pode depositar nelas.
Por exemplo, pesou-se uma amostra sobre duas balanas: a primeira pesagem
acusou 1,25 0,02 g e a segunda 1, 2500 g 0, 0002. O resultado apresentado
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
20/75
20
pela segunda balana mais preciso que o da primeira, mas no se tem certeza
de que este resultado mais exato que o outro, visto que uma das balanas
pode apresentar um erro sistemtico.
Portanto, fala-se de preciso quando se considera o nmero de
algarismos significativos e a reprodutibilidade dos resultados, enquanto a
exatido representa a diferena entre a medida e seu valor real, ou seja, est
relacionada com a fidelidade da medida.
Assim, preciso no implica obrigatoriamente em exatido, pois um
conjunto de medidas pode ser preciso, mas inexato, haja vista que os valores
encontrados podem ser concordantes entre si e discordantes em relao ao
valor verdadeiro. A preciso depende dos erros acidentais e a exatido depende
dos erros sistemticos e semi-acidentais.
1.5) PARMETROS PARA O CLCULO DA EXATIDO E PRECISO
a) Erro Absoluto e Erro Relativo
O erro absoluto de uma medida definido como a diferena entre o valor
medido e o valor verdadeiro de uma dada grandeza:
E= erro absoluto
X= valor medido, ou a mdia dos resultados (valor observado)
XV= valor verdadeiro ou terico
O erro de uma anlise geralmente expresso em termos relativos, sendo
calculado atravs da relao:
O Erro Relativo adimensional e comumente expresso em partes por cemX100, ou em partes por mil X1000.
b) Combinao de erros:
Quando uma quantidade de "a" pode ser somente medida indiretamente a partir
de medidas "b" e "c", uma boa aproximao dos erros sobre "a" dada por:
1)
sobre b e c.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
21/75
21
2) Se a = b.c ou a = b/c o erro relativo sobre "a" a soma dos erros
relativos sobre b e c.
c) Valor mais provvel de uma grandeza:
a mdia das medidas encontradas, desde que meream a mesma
confiana, mesma confiana significa execuo de medies pelo mesmo
observador, mesmo instrumento e mesmo mtodo.
d) Qualificao das medidas:
1) Exatas: Quando o erro sistemtico pequeno. A exatido da medida indicaquo prxima o valor mdio experimental est prximo do valor verdadeiro.
2) Precisas: Quando o erro acidental pequeno. A preciso de uma medida tem
duplo significado; referindo-se reprodutibilidade de uma medida e ao nmero
de algarismos significativos envolvidos com segurana na referida medida.
A exatido de um mtodo cientfico ser tanto maior quanto menor o erro
constante.
Uma vez calculadas as estimativas dos parmetros estatsticos
necessrios para caracterizar a exatido e a preciso, necessrio ainda saber
interpretar os dados obtidos a fim de poder esclarecer certas questes como as
enumeradas a seguir. Assim, se a mdia de uma srie de observaes diferirem
do valor verdadeiro, ser necessrio verificar se a diferena simplesmente reflete
a flutuao dos erros indeterminados (sistemticos) ou deve ser atribuda a um
erro constante.
1.6) PARMETROS ESTATSTICOS
A preciso de uma medida , em geral, expressa pelo seu desvio dem
relao ao valor mdio. Entretanto, no tratamento estatstico dos dados, a
preciso deve ser estudada mediante o conhecimento dos seguintes termos:
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
22/75
22
a) Mdia: quando o nmero de medidas da mesma grandeza grande, o
resultado mais comum de tais medidas, isto , a tendncia central, dado pela
mdia aritmtica, x , das medidas. Para nmedidas tm-se:
x =n
xxx n )...( 21
b) Desvio e erro mdio: como o erro de uma medida difcil de ser
determinado, porque o valor verdadeiro raramente conhecido, necessrio
definir um erro, de tal modo que no seja necessrio o conhecimento desses
valores verdadeiros. Isto feito utilizando-se o conceito de desvio (tambm
chamado de erro aparente).
Quando se toma a mdia aritmtica como valor real, pode-se fazer um
exame crtico dos resultados, comeando pela verificao do desvio di ou pelo
afastamento que cada medida apresenta em relao mdia aritmtica. Assim:
xxdii
Onde x a mdia aritmtica.
O erro mdio ou desvio mdio, dm, a mdia aritmtica do valor absoluto
do desvio. Para nmedidas:
n
dddn
m)|...|(| 1
c) Desvio-padro e erro provvel: a qualidade de uma mdia dada
conhecendo-se o desvio-padro, ds, o qual exprime a idia de quanto a medida
difere da mdia, e o erro provvel, p, que so definidos pelas relaes:
n
dd
s
2
en
dp
O resultado das medidas dado por: x p
1.7) REPRESENTAO GRFICA DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
A construo de um grfico facilita a interpretao dos resultados
experimentais, permitindo, por exemplo, extrair concluses imediatas sobre a
relao entre os parmetros envolvidos no fenmeno estudado. Em outroscasos, pode-se obter, por extrapolao ou interpolao, informao sobre o
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
23/75
23
comportamento do sistema em condies em que as medidas esbarram em
dificuldades experimentais.
De um modo geral, os experimentos efetuados num laboratrio consistem
na relao de duas variveis, sendo uma controlada pelo operador e a outra
determinada experimentalmente. Assim, podem-se utilizar as coordenadas
cartesianas para relacionar essas duas variveis.
Na prtica, quase nunca se obtm dados que permitem traar uma curva,
ou uma reta, perfeita, visto que todos os erros considerados podem somar-se ou
subtrair-se. Deste modo, a curva a ser traada deve ser a mdia entre os pontos,
mas de tal modo que represente da melhor maneira possvel a srie de pontos.
Para isso, sempre conveniente calcular os erros cometidos na varivel
da ordenada e na varivel da abscissa. Esses erros determinaro a regio
possvel no entorno de dado ponto experimental, onde se deveria encontrar a
medida sem erro. Para o caso das retas, a melhor reta pode ser calculada a
partir do mtodo dos mnimos quadrados.
H casos em que as curvas experimentais so complexas, tornando-se
difcil sua anlise imediata. Nestes casos necessrio encontrar funes que
demonstrem, a partir dos resultados iniciais, de preferncia uma reta.
1.8) MTODO DOS MNIMOS QUADRADOS
Se um conjunto de pontos xe y, tal que y= f(x), tende a formar uma reta,
o problema do experimentador encontrar a melhor reta entre esses pontos. Por
outro lado, sabe-se que a equao da reta dada pela equao y = a.x + b,
onde a e b so constantes.
Essas constantes, para o conjunto de n pontos {x, y}, podem ser
determinadas com exatido pelo mtodo dos mnimos quadrados. Alm, dosvalores destas constantes tambm interessante determinar o desvio-padro,
ds, e o coeficiente de correlao, r, da reta em estudo. Todas estas quantidades
podem ser determinadas a partir do mtodo dos mnimos quadrados.
Para conhecer ycom x, necessrio conhecer as seguintes somatrias:
(x x )2, (y- y ) (x x ) e (y- y )2, que sero denominadas A, B e C,
respectivamente. Tm-se ento as relaes:
A = x2(x)2/n
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
24/75
24
B = (xy)(x). (y)/n
C = y2(y)2/n
dessa forma, pode-se determinar os valores de a, b, re ds a partir das relaes:
r= [ B2 / (A . C)]1/2
ds =2/1
2
2
)/(
n
ABC
a= B/A b= y - a. x
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
25/75
25
EXPERIMENTO 1 - Determinao do Teor de Cloro Ativo na gua Sanitria
A gua sanitria comercial uma soluo diluda de hipoclorito de sdio
(NaOCl), obtida ao se decorrer gs cloro por uma soluo concentrada de
hidrxido de sdio de acordo com a seguinte reao:
2 NaOH + Cl2 NaOCl + NaCl + H2O
Observando a reao, nota-se que, alm do hipoclorito, h tambm a
formao de cloreto de sdio. A presente prtica visa determinar o teor de cloro
ativo (quantidade de compostos oxi-clorados: Ex: ClO2, e de ons oxi-clorados:
Ex: ClO-) em amostras de gua sanitria, bem como a percentagem de cloretos
presentes.
O mtodo de determinao do teor de cloro ativo baseia-se no fato do
cloro poder deslocar o bromo e o iodo de seus sais. Com isso, ao se adicionar
iodeto de potssio (KI) soluo, poderemos dosar o iodo liberado com soluo
padronizada de tiossulfato de sdio (Na2S2O3), usando soluo de amido como
indicador. Em seguida, titula-se o iodo liberado com soluo-padro de
tiossulfato de sdio 0,1N, at o desaparecimento da colorao azul.
Repetir a titulao, estimar a mdia dos volumes encontrados e realizar os
clculos a partir da seguinte frmula:
% Cl2 = V. N. 0, 03545. 100 / Va. (50/1000)
Onde: V = volume de Na2S2O3; N = Normalidade do Na2S2O3;
0,03543 = Miliequivalente do cloro; Va = Volume da amostra
Partindo-se da avaliao de algumas marcas de gua sanitria, levaram-
se em considerao para a realizao da prtica os seguintes parmetros:
especificaes do rtulo, fabricante, volume, teor de cloro, preo e comparao
com o teor de cloro recomendado pela ANVISA (Agncia Nacional de VigilnciaSanitria) que de 2 a 2,5% (p/p).
1) OBJETIVOS ESPECFICOS
Determinar o teor de cloro ativo nas diferentes marcas de guas
sanitrias;
Comparar dos resultados experimentais com os indicados pelos
fabricantes e o recomendado pela ANVISA.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
26/75
26
2) MARCHA ANALTICA
2.1) MATERIAIS E REAGENTES
Os materiais e reagentes que sero utilizados para realizao da prtica
experimental so os seguintes:
40 mL de gua sanitria comercial, 4 bastes de vidro, 4 bales volumtricos de
100 mL,4 beckeres, 4 suportes universais, 4 buretas de 25 mL, 4 erlenmeyers de
250 mL, 4 pipetas volumtricas de 5mL e de 10 mL, 20 mL de soluo de amido
5%(p/v), 50 mL de soluo de tiossulfato de sdio (Na2S2O3) 0,1M, 40 mL de
soluo de iodeto de potssio (KI) 20% (p/p), 40 mL de soluo de cido
sulfurico (H2SO4) 10% (p/p).
2.2) TCNICA EXPERIMENTAL
Os procedimentos necessrios para a execuo do experimento so os que
seguem abaixo:
Diluir uma amostra de 10 mL de gua sanitria em um balo volumtrico de
100 mL e aferir;
gua Sanitria Comercial Vidrarias
Pipetar 10 mL da soluo diluda a ser analisada e transferir para um
erlenmeyer de 250 mL;
Adicionar ao erlenmeyer, de 250 mL, 10 mL de uma soluo de H 2SO4 a
10% (p/p), 10 mL de KI a 20% (p/p) e 5 mL de gua destilada;Gotejar a soluo de Na2S2O3 0,1M atravs da bureta at que a amostra se
torne amarela;
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
27/75
27
Titulao da soluo (gua sanitria + H2SO4 + KI + gua)
Adicionar 5 mL da soluo de amido 5% (p/v) e continuar a gotejar at o
desaparecimento da colorao escura;
Colorao da soluo aps Colorao da soluo aps a
titulao em presena de adio da soluo de amido.
soluo de amido.
- Anotar o volume gasto e repetir a titulao 5 vezes;
- Calcular o teor de cloro na gua sanitria;
-Calcular desvio padro, erro provvel;
-Fazer a representao Grfica do experimento.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
28/75
28
TPICO 2 : CAPACIDADE CALORFICA
1) INTRODUO
Calorimetria uma metodologia que permite a medida de variaes de
entalpia, na forma de calor trocado entre sistema/ambiente, em processos fsicos
ou qumicos. Praticamente todos os processos fsicos, qumicos ou biolgicos
(que, no fundo, constituem um conjunto dos anteriores), envolvem trocas de
calor, motivo pelo qual a calorimetria uma poderosa ferramenta no estudo de
uma variedade de processos ou sistemas.
Alm das variaes de entalpia associadas a processos, a calorimetria
permite a determinao de outros parmetros de grande importncia prtica,
como a capacidade calorfica de substncias.
As trocas de energia sobre a forma de calor podem ser medidas com um
calormetro, numa tcnica em que a quantidade de energia transferida como
calor pode ser calculada pela observao e registo da variao da temperatura.
Um calormetro rudimentar consiste num copo de reao, rodeado de material
isolante, que contm a mistura reacional e um termmetro. No caso de reao
ser exotrmica, a energia transferida como calor para o calormetro, resulta num
aumento de temperatura.
Assim, o aumento da temperatura proporcional energia transferida e a
constante de proporcionalidade denominada capacidade calorfica do
calormetro, (a capacidade calorfica a quantidade de calor que absorvido por
cada grau Celsius aumentado na temperatura), Ccal, sendo a expresso que nos
d o calor transferido para o calormetro, Qcal, dada por: Qcal = Ccal T.
Capacidade calorfica a presso constante (Cp): expressa aquantidade de calor necessrio que o sistema tem que trocar com as
vizinhanas para que sua temperatura varie de um grau, mantendo a sua
presso constante.
Capacidade calorfica a presso constante H = H (T,P), podemos
escrever:
)1(dPP
HdT
T
HdH
TP
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
29/75
29
Sendo a presso constante, dP = 0 e dH = dQP (2)
Ento teremos:
P
P
P
P
CT
H
dT
dQdT
T
HdH
Capacidade calorfica a volume constante (Cv): expressa a quantidade
de calor necessrio que o sistema tem que trocar com as vizinhanas para que
sua temperatura varie de um grau, mantendo o volume constante.
Capacidade calorfica a volume constante E = E (T,V), podemos escrever:
)3(dVV
EdT
T
EdE
TV
Sendo o volume constante dV = 0, ento a equao ficar:
)4(dTT
EdE
V
Escrevendo a equao do primeiro principio para um processo a volume
constante teremos:
dE = dQv dW
dE = dQv pdV
Como dV = 0:
dE = dQv (5)
Substituindo (5) em (4) teremos:
V
V
V
V
VC
T
E
dT
dQdT
T
EdQ
O calor especfico de uma substncia definido como sendo a
quantidade de calor necessria para fazer um grama de determinada substncia
elevar 1 grau Celsius sua temperatura.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
30/75
30
EXPERIMENTO 2 - Determinao da Capacidade Calorfica de um
Calormetro
1) OBJETIVO ESPECFICO
Determinar a capacidade calorfica, presso constante (Cp), de
um calor especfico de um metal (c).
Quando adiciona-se gua quente ao calormetro, na primeira parte da
experincia, a gua quente cedera calor para o calormetro, o calormetro no
troca calor com as vizinhanas (sistema isolado), haver somente uma troca
trmica entre calormetro e gua quente, ate que seja estabelecido o equilbrio
no interior do sistema, isto , o calormetro recebera uma quantidade da gua
quente at que seja atingida a temperatura de equilbrio. O volume e a presso
permanecem constantes.
Na segunda parte do experimento, uma massa de gua fria adicionada
ao sistema inicialmente em equilbrio (calormetro + gua quente), na h troca de
calor entre as partes at que seja restabelecido o equilbrio do sistema, isto , a
gua fria receber uma quantidade de calor da gua quente e do calormetro at
que seja atingida a temperatura de equilbrio.
Seja:
W1 = massa de gua fria
W2 = massa de gua quente
T1 = temperatura ambiente (gua + calormetro)
T2 = temperatura da gua quente
T3 = temperatura de equilbrio (gua + calormetro)T4 = temperatura da gua fria
T5 = temperatura de equilbrio (final do sistema)
c = calor especfico
T = Temperatura final temperatura inicial
C = capacidade calorfica do calormetro (Cal/grau)
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
31/75
31
CLCULOS:
Temos da calorimetria:
Qcedido + Qrecebido = 0
Qcedido = Qrecebido
Primeira parte:
Qcedido = calor cedido pela gua quente = W2.c. T = W2.c.(T3 T2)
Qrecebido = calor recebido pelo calormetro = C. T = C.(T3 T1)
W2.c.(T3 T2) = - C.(T3 T1)
Segunda parte:
Qcedido = calor cedido pela gua e pelo calormetro a temperatura
constante T3.
W2.c. T + C. T = W2.c.(T5 T3) + C.(T5 T3)
Qrecebido = calor recebido pela gua fria
W1.c. T = W1.c.(T5 T4)
Ento:
W2.c.(T5 T3) + C.(T5 T3) = - W1.c.(T5 T4)
2) MARCHA ANALTICA
2.1) MATERIAIS E REAGENTES
1 calormetro, 1 termmetro com preciso, um becker ou erlenmeyer de 500mL,
1 agitador manual, 1 aquecedor (banho-maria, chapa eltrica, bico de Bunsen),
proveta de 500mL e gua destilada.
3) TCNICA EXPERIMENTAL
3.1) Medir exatamente 120mL de gua destilada, transferi-los para um
calormetro. Anotar a massa correspondente W1 considerando a densidade da
gua 1g/cm3 em todas as temperaturas.
3.2) Aquecer uma pequena poro de 280mL de gua destilada usando banho-
maria, chapa eltrica ou bico de Bunsen, at 80C. Anotar exatamente estatemperatura e a massa correspondente W2.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
32/75
32
3.3) Agitar suavemente a gua do calormetro com um agitador. Anotar a sua
temperatura T1, com aproximao de 1C.
3.4) Ler e anotar a temperatura T2, da gua que foi previamente aquecida.
Registrar a temperatura T2 no momento exato em que for colocada no
calormetro.
3.5) Imediatamente, aps as leituras de temperatura, ponha toda a gua que foi
aquecida no calormetro e agitar suavemente. Anotar a temperatura final T 3
atingida pela mistura ao alcanar o equilbrio.
3.6) Repetir o procedimento mais duas vezes.
3.7) Preencher a tabela seguinte:
W1
(g)
W2
(g)
T1
(C)
T2
(C)
T3
(C)
C
Cal/C
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
33/75
33
TPICO 3 : TERMOQUMICA
1) INTRODUO
Nas reaes qumicas e nas mudanas de estado fsico de interesse
qumico, a maioria dos fluxos observados, entre o sistema e a vizinhana, ocorre
na forma de calor. Esses fluxos de calor so conhecidos como calor de reao.
A energia interna (E) de um sistema pode ser definida como a soma das
energias cintica e potencial de todas as partculas do sistema. Alm da energia
potencial, relacionada composio qumica e ao arranjo dos sistemas no
espao, as substncias tm tambm uma energia cintica, relacionado ao
movimento intrnseco das partculas.
Pode-se variar a energia interna de um sistema por meio da transferncia de
calor, de trabalho ou de ambos. Assim, pode-se escreve E= Q + W em que E
representa a variao da energia interna do sistema, Q representa o calor e W, o
trabalho. Essa a expresso matemtica que resume a Primeira Lei da
Termodinmica.
A variao de entalpia (H) de um sistema est relacionada ao calor
fornecido ao sistema, a presso constante. Quando ocorrem reaes qumicas,
h absoro ou liberao de energia. Estas transformaes refletem as
diferenas entre as energias potenciais associadas s ligaes nos reagentes e
produtos.
O calor absorvido, ou liberado, na reao entre quantidades conhecidas de
substncias pode ser determinado experimentalmente num aparelho chamado
calormetro (aparelho isolado termicamente do meio ambiente utilizado para
medir a quantidade de calor trocado entre dois ou mais corpos de temperaturas
diferentes).Como qualquer outra experincia de calor, o calor de uma reao depende
das condies mantidas durante o processo no qual se realiza. Existem duas
condies particulares que so importantes porque conduzem a calores de
reao iguais a variaes nas funes termodinmicas. A primeira dessas
condies a da transformao a volume constante.
Quando o volume de um sistema mantido constante (reao produzida
em recipiente fechado) no h realizao de trabalho mecnico (exceto trabalhoPV) durante o processo experimental, pois nesse caso tem-se
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
34/75
34
v= constante, dv = 0 e w = 0. A primeira lei da termodinmica torna-se ento:
E = q w; w = 0; E = qV
Assim, o calor de reao medido a volume constante exatamente
igual variao de energia interna E do sistema reagente.
A outra condio importante a da transformao a presso constante,
uma vez que a maioria das transformaes que so de interesse prtico para
ns ocorre em recipientes abertos e a presso atmosfrica constante. Sob estas
condies e partindo-se da definio da grandeza entalpia(H), o calor absorvido
ou liberado pelo sistema ser dado por:
H = E + PV
H = E + PV + VP; P = constante
H = E + PV
H = q - w + PV; W= PV
H = q - PV + PV
H = qP
Logo, o calor de reao medido a presso constante exatamente igual
variao de entalpia H do sistema reagente.
Sendo assim, E e H so funes de estado e como tal independem do
caminho da reao. possvel considerar qualquer transformao global como
resultado de uma seqncia de reaes qumicas. Portanto, se transformarmos
um dado conjunto de reagentes num dado conjunto de produtos por mais de
uma seqncia de reaes, a variao total de entalpia ser a mesma para
cada seqncia.
Essa regra que uma conseqncia da Primeira Lei da Termodinmica
conhecida como Lei de Hess (combinao linear de equaes qumicas).
Nesta experincia usar-se- um erlenmeyer de 250 mL, como o frasco dereao (calormetro), com o objetivo de verificar o calor da reao necessrio
para alterar a temperatura da soluo aquosa e do frasco que a contm,
desprezando outras pequenas perdas para o ambiente.
preciso 1,0 caloria (cal) para elevar de 1,0 C a temperatura de 1,0 g de
gua (e de solues aquosas) e so necessrias 0,2 calorias (cal) para elevar de
1,0 C a temperatura de 1,0 g de vidro.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
35/75
35
Nesta aula, haver a medida e a comparao da quantidade de calor
envolvido em trs reaes, mediante a aplicao da frmula H= Q = m.c.T,
onde m = massa, c = calor especfico e T = variao da temperatura.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
36/75
36
EXPERIMENTO 3 Determinao do Calor de Reao
O cido clordrico tambm conhecido como cido muritico. O cido
clordrico, na forma impura (10 a 12% p/p), ainda vendido sob essa designao
para a remoo de manchas resultantes da umidade em pisos e paredes de
pedras, azulejos, tijolos e outros. um lquido incolor ou amarelado,
concentrado, tem um odor acre e picante, higroscpico e libera vapores
visveis em contato com o ar mido.
O hidrxido de sdio (NaOH), tambm conhecido como soda custica, um
hidrxido custico usado na indstria (principalmente como uma base qumica)
na fabricao de papel, tecidos e detergentes. um slido branco, cristalino e
higroscpico. O valor recomendado pela ANVISA de 96% p/p de pureza de
NaOH na soda custica.
A partir da avaliao desses dois produtos comerciais buscou-se comprovar
a Lei de Hess e estudar se as informaes constantes em seus rtulos eram
compatveis com os valores obtidos experimentalmente (teor de NaOH na soda
caustica e de HCl no cido muritico).
1) OBJETIVOS ESPECFICOS
Comprovar a Lei de Hess a partir da reao de neutralizao, usando
como reagentes: cido Muritico e Soda Custica comerciais;
Contribuir para a reduo de rejeitos qumicos no meio ambiente
utilizando materiais em menores concentraes e menos poluentes.
2) MARCHA ANALTICA
2.1) MATERIAIS E REAGENTESOs materiais e reagentes necessrios para realizao da prtica
experimental so os seguintes:
4 erlenmeyers de 250 mL, 4 bastes de vidro, 1 balana analtica, 4 pipetas
volumtricas de 50 mL, 4 pipetas volumtricas de 25 mL, 4 termmetros 0-
100C, 4 provetas de 100 mL, 40g de soda custica comercial (96% p/p de
pureza), 100 mL de cido muritico comercial, 4 bales volumtricos de 100 mL,
4 vidros de relgio, 4 bastes de vidro.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
37/75
37
2.2) TCNICA EXPERIMENTAL
As etapas necessrias para a realizao da experincia sero as
seguintes:
Reao 1 : NaOH(S) Na
+
(aq) + OH
-
(aq)1) Pesar um erlenmeyer de 250 mL e anotar a massa;
2) Medir 50 mL de gua destilada em uma proveta e transferir integralmente
para o erlenmeyer. Agitar cuidadosamente com o termmetro at que a
temperatura seja constante. Anotar esta temperatura;
3) Pesar cerca de 2,269g de soda custica;
4) Transferir a soda custica j pesada para a gua do erlenmeyer. Agitar
com basto de vidro at que a soda custica se dissolva. Colocar o
termmetro no erlenmeyer e anotar a temperatura mxima alcanada.
Vidrarias e Reagentes Verificao da temperatura (soluo 1)
Reao 2: NaOH (S) + H+
(aq) + Cl-(aq) H2O + Na
+(aq) + Cl
-(aq)
1) Medir 50 mL da soluo de cido muritico 0,25M e transferir
integralmente para um erlenmeyer;
2) Repetir os itens 3 e 4 da etapa anterior.
Materiais e Reagentes Verificao da temperatura (soluo 2)
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
38/75
38
Reao 3: Na+(aq) + OH-(aq) + H
+(aq) + Cl
-(aq) H2O + Na
+(aq) + Cl
-(aq)
1) Medir aproximadamente 25 mL de soluo de cido muritico 0,5 M, em
uma proveta e transferir integralmente para o erlenmeyer;
2) Medir aproximadamente 25mL de soluo de soda custica 0,5 M;3) Verificar as temperaturas nas duas solues e assegurar-se de que
ambas estejam temperaturas ambientes;
4) Anotar as temperaturas de ambas as solues;
5) Acrescentar a soluo de soda custica soluo de cido muritico.
Agitar rapidamente e anotar a mxima temperatura alcanada.
Vidrarias e Reagentes Verificao da temperatura (soluo 3)
Calcular os calores de reao para cada etapa, comparando o valor de H 2
com H1+ H3
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
39/75
39
TPICO 4 : CONSTANTE DE EQUILBRIO
1) INTRODUO
Seja um sistema formado por dois componentes imiscveis, por exemplo,
gua e tetracloreto de carbono. Ao adicionar uma terceira substancia A, por
exemplo, iodo, solvel em quantidades diferentes em ambas a fases, no
equilbrio, tm-se as concentraes C1 e C2 nas fases 1 e 2, temperatura
constante, definidas pela constante de distribuio K, de tal modo que:
E, no exemplo, a 25C,
Neste caso, o valor de K pode ser determinado titulando-se diretamente o
iodo com tiossulfato de sdio em ambas as fases, tal que:
2S2O3-2 + I2 S4O6
-2 + 2I-
2S2O3-2 + I3 S4O6
-2 + 3I-
Neste experimento ser realizada a determinao da constante de equilbrio
da reao KI + I2 KI3 utilizando-se os dois solventes acima. Isto possvel,uma vez que o KI somente solvel em gua.
A constante de equilbrio da reao dada por:
Deste modo, conhecendo-se os valores das concentraes pode-se
determinar o valor de KC.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
40/75
40
EXPERIMENTO 4 - Determinao da constante de Equilbrio pelo Mtodo de
Distribuio
1) OBJETIVOS ESPECFICOS:
Analisar o comportamento de um soluto em presena de dois solventes
no miscveis;
Determinar o coeficiente de distribuio do iodo em gua e tetracloreto de
carbono;
Determinar a constante de equilbrio da reao rpida: I2 + I- I3
-.
2) MARCHA ANALTICA:
2.1) MATERIAIS E REAGENTES
Para a execuo da referida prtica sero necessrios os seguintes
materiais e reagentes:
4 erlenmeyers de 250 mL, 4 termmetros 0 - 100C,4 bales volumtricos de
100 mL, 1 banho termosttico, 4 pipetas volumtricas de (1 mL, 5mL, 25mL e
50mL), 4 pras, 4 buretas de 50 mL, 3g de iodo metlico, 75 mL de (CCl4), 500
mL de (KI) 0,1M, 50 mL de (Na2S2O3) 0,01M, 100 mL de soluo de amido 5%
(p/p).
Reagentes Analticos
2.2) TCNICA EXPERIMENTAL
1 PARTE:
Os procedimentos que sero utilizados para realizao da primeira etapa da
experincia so:
- Preparar a soluo saturada, a partir da dissoluo de 3 g de iodo em 75 mL de
CHCl3 em banho termosttico a 25C. Esperar que o equilbrio trmico e amxima dissoluo sejam atingidos. Filtrar o excesso de iodo. Tem-se uma
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
41/75
41
soluo de iodo de 0,25M. Transferir 25 mL dessa soluo para um erlenmyer,
adicionar em seguida 100 mL de gua destilada. Posteriormente, deixar o
sistema em banho termosttico a 25C. Esperar por 60 minutos para que o
equilbrio seja obtido, agitando esporadicamente. Deixar as camadas separem-
se.
- Transferir 50 mL da fase aquosa para um erlenmeyer de 250 mL que contenha
5 mL de uma soluo de KI 0,1M. Adicionar 1 mL da soluo de amido 5% p/p e
titular com Na2S2O3 0,01M. No final da titulao a cor azul desaparecer.
Vidraria e reagentes Soluo de iodo (0,25M) Aparato para filtrao
Filtrao da soluo de iodo 25 mL de soluo de iodo + Separao de fases
100 mL de gua destilada (orgnica - aquosa)
Fase aquosa Fase orgnica 25 mLde soluo de iodo
+
100 mL de gua destilada
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
42/75
42
5 mL Fase orgnica
2 PARTE
a) Colocar em trs erlenmeyers de 500 mL as seguintes solues:
Frasco Soluo saturada
de iodo em CCl4
CHCl3 Soluo de
KI 0,1M
12
3
2515
10
-10
15
125125
125
b) Fechar os trs frascos e colocar em banho termosttico temperatura de
25C por 1 a 2h. Agitar a cada 10 minutos e deixar no banho at que as
camadas separem-se perfeitamente.
Titulao Fase Aquosa
Titulao Fase Orgnica
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
43/75
43
Sistemas de Solues
c) Retirar 10 mL da fase aquosa e titular com Na2S2O3 0,1M. Em seguida
adicionar KI.
Erlenmyer 1
Erlenmyer 2
Erlenmyer 3
d) Retirar 10 mL da fase orgnica e titular com Na2S2O3 0,1M.
Erlenmyer 1
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
44/75
44
Erlenmyer 2
Erlenmyer 3
3) TRATAMENTO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
a) Calcular o coeficiente de distribuio a partir dos dados obtidos na primeira
parte;
b) Determinar o valor da constante de equilbrio. Para isto siga as orientaes
abaixo:
1. Calcular a concentrao do iodo na fase aquosa a partir do valor de Kc e da
concentrao de iodo na fase CCl4, obtida por titulao, a partir de:
[I2]gua = K.[I2]CHCl3
2. Calcular concentrao do iodo no equilbrio subtraindo a concentrao do
iodo na gua determinado anteriormente e a concentrao do I3- titulado no
equilbrio, tal que:[I2] = [I2]gua [I3
-]gua
3. Calcular a concentrao do I- subtraindo a concentrao de I- inicial do
valor da concentrao de I3- titulado no equilbrio, tal que:
[I-] = [KI] [I3-]
4. Conhecidos [I-], [I2] e [I3-], calcule o valor da constante de equilbrio.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
45/75
45
TPICO 5 :DESTILAO FRACIONADA
1 ) INTRODUO
1. Condio de equilbrio Quando se observa um sistema e no se nota
nenhuma alterao do mesmo durante certo tempo, diz-se que o sistema est
em equilbrio. Num sistema em equilbrio, na ausncia de campos de fora
externos, a temperatura constante sobre toda a regio em que possa haver
passagem de calor; a presso tambm constante em cada regio em que
possa haver transferncia de massa.
2. FasesSo as diferentes pores homogneas, limitadas por superfcies
de separao, que constituem um sistema heterogneo (no apresenta as
mesmas propriedades em qualquer parte de sua extenso em que seja
examinado).
3. ComponentesQuando num sistema de fases abertas (fronteiras da fase
possibilitam trocas de massa e de energia entre a fase e as suas vizinhanas)
no ocorrem reaes qumicas, cada substncia constituinte do sistema
denominada um componente do sistema.
4. Regra das fases uma lei que estabelece o nmero mnimo de
variveis fsicas independentes necessrias para a descrio do estado de um
sistema em equilbrio.
A expresso da Regra de Fases para sistemas de mais de um componente :
F = C +2P,
onde:F:nmero de variveis independentes (varincia ou grau de liberdade)
C:nmero de componentes
P:nmero de fases
5. Lei de Raoult As misturas lquidas homogneas (solues ideais), a
presso total do vapor, a uma determinada temperatura, igual soma das
presses parciais de todos os componentes. A presso parcial de cadacomponente dada pela lei de Raoult:
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
46/75
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
47/75
47
A eficincia de uma coluna de fracionamento medida pelo nmero de
vezes que uma soluo vaporizada e recondensada durante a destilao, e
expressa por pratos tericos (um prato terico definido como sendo a seo de
uma coluna de destilao de um tamanho tal que o vapor esteja em equilbrio
com o lquido, isto , o vapor que deixa o prato tem a mesma composio que
o vapor que entra e o vapor em ascendncia no prato est em equilbrio com o
lquido descendente).
O comprimento da coluna necessrio para a obteno de um prato terico
conhecido com Altura Equivalente a um Prato Terico (AEPT). Quanto menor
for esta grandeza, mais eficiente ser a coluna, e quanto menor a diferena de
ponto de ebulio, maior ser o nmero de pratos tericos necessrios para uma
separao eficiente.
A eficincia da separao depende tambm da velocidade de
aquecimento do balo e da velocidade com que o lquido destilado. Se o
aquecimento muito forte a coluna como um todo sofrer um aquecimento
quase uniforme, prejudicando a separao da mistura.
Figura 2 Representao grfica dos pratos tericos
7. Destilao fracionadaA destilao fracionada empregada quando
a diferena entre os pontos de ebulio dos lquidos da mistura menor do que
80oC. um mtodo de separao de misturas lquidas,onde uma parte da
mistura destilada, tornando-se mais rica na substncia mais voltil, isto , de
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
48/75
48
ponto de ebulio mais baixo. A mesma novamente destilada, obtendo-se um
lquido ainda mais rico na substncia mais voltil. Continua-se o processo at
que reste apenas a substncia mais voltil.
Figura 3 Representao grfica de uma destilao fracionada.
8. Misturas Azeotrpicas So misturas que se comportam como sefossem substncias puras em relao ebulio, isto , a temperatura mantm-
se inalterada do incio ao fim da ebulio.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
49/75
49
EXPERIMENTO 5 - Destilao Fracionada de uma mistura binria
1) OBJETIVOS ESPECFICOS:
Separar os componentes de uma mistura binriaAvaliar a eficincia de uma coluna de fracionamento
2 ) MARCHA ANALTICA
2.1) MATERIAIS E REAGENTES
1 termmetro 0 100C, 1 coluna de fracionamento, 1 condensador, 1 balo de
250 mL, 2 provetas de 50 mL, 1 proveta de 100 mL, prolas de vidro, manta de
aquecimento, erlenmeyer, e/ou balo coletor, 250 mL de tolueno e 250 mL de
benzeno.
2.2) TCNICA EXPERIMENTAL
Tome 25 mL de tolueno, 75 mL de benzeno e 3 prolas de vidro e
coloque-os no frasco de destilao. Aquea o sistema lentamente, de tal modo
que a velocidade de destilao seja constante, e no mais que uma gota de
destilado por 3 segundos. Recolha o destilado numa proveta de 100 mL,
evitando que haja evaporao. Anote a temperatura a cada 2 mL de destilado,
at completar a destilao.
Para evitar flutuaes da temperatura, envolva a coluna com uma folha de
papel alumnio.
Repita o processo, utilizando como quantidades iniciais os seguintes
volumes:
Benzeno (mL) Tolueno (mL)
10
50
25
90
90
50
75
10
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
50/75
50
3) TRATAMENTO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS:
Trace o grfico do volume do destilado em funo da temperatura para
cada sistema estudado. (O melhor grfico obtido se cada 15C corresponde a
5 cm de papel milimetrado e cada 5 mL de volume correspondem a 1 cm no
papel milimetrado).
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
51/75
51
TPICO 6: VISCOSIDADE DE LQUIDOS
1) INTRODUO
Densidade As densidades dos lquidos so muito maiores que as densidades
os gases sob as mesmas condies. A densidade de um lquido diretamente
proporcional ao seu peso molecular e inversamente proporcional ao seu volume
molecular e tambm depende do arranjo espacial no lquido.
O efeito geral do aumento de temperatura num lquido, assim como um
gs, aumentar a energia cintica de suas molculas, de modo que as atraes
intermoleculares se tornem menos importantes. Conseqentemente, um
aumento da temperatura resulta, em geral, num aumento no volume de um
lquido, embora o aumento relativo do volume seja muito menor do que no caso
de um gs.
Tenso superficial Uma propriedade caracterstica de um lquido sua
tenso superficial, a mesma definida como a fora que evita a expanso da
superfcie de um lquido. A tenso superficial causada pelas atraes
intermoleculares, qualquer fator que enfraquea essas atraes ou as torne
relativamente menos importante diminuir a tenso superficial. Por exemplo, um
aumento na temperatura diminuir a tenso superficial.
A tenso superficial responsvel pela subida e pela descida de lquidos
em tubos capilares (dimetro muito pequeno). A gua, por exemplo, um lquido
que sobe num tubo capilar de vidro; o mercrio um lquido que desce. Esta
diferena de comportamento vem do fato de que as molculas de gua so mais
fortemente atradas por uma superfcie de vidro do que se atraem uma s outras.
As molculas de mercrio, por outro lado, so mais fortemente atradas umaspelas outras do que pelo vidro.
Desta forma, as molculas do mercrio se aglomeram e se afastam do
vidro, formando uma superfcie convexa (depresso capilar), mas as molculas
da gua so puxadas em direo ao vidro. A gua se espalha e produz uma
superfcie cncava (ascenso capilar).
Quanto maior for a tenso superficial dos lquidos cujas molculas sejam
atradas por uma superfcie de vidro, mais alto eles subiro em tubos capilares
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
52/75
52
de vidro. Em conseqncia, podemos usar a ascenso capilar como uma medida
de tenso superficial de tais lquidos.
Viscosidade - O lento escoamento de lquidos, tais como leos lubrificantes e o
melao, bem como o rpido, mas no instantneo escoamento de outros
lquidos, como a gua, so efeitos familiares de uma propriedade comum a todos
os lquidos e conhecida como viscosidade.
A viscosidade a resistncia do lquido ao escoamento, e, como a maioria
das propriedades dos lquidos, causada por foras de atrao
intermoleculares; consequentemente, quando a temperatura de um lquido
aumenta, sua viscosidade diminui.
O volume (V) de lquido que escoa por um tubo capilar de raio r, no tempo
t, sob presso p dado pela equao de Poiseuille:
V = ptr4
8 l
onde l o comprimento do capilar.
No viscosmetro de Ostwald medido o tempo necessrio para um bulbo
contendo lquido ser esvaziado mediante escoamento atravs de um capilar sob
a ao da gravidade. comum efetuarem-se determinaes relativas em vez
das absolutas com esse instrumento, de modo que as dimenses do capilar e o
volume do bulbo no precisam ser conhecidos.
O tempo t0 necessrio para um lquido de viscosidade conhecida 0, geralmente
a gua, escoar do bulbo anotado, o tempo t para o lquido de viscosidade
desconhecida igualmente medido. A viscosidade desconhecida ento:
= p t0
p0t0onde p0 e pso as densidades da gua e do outro lquido.
Figura 1 Viscosmetro de Ostwald
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
53/75
53
As teorias hidrodinmicas para o escoamento de lquidos e gases so
muito semelhantes. Os mecanismos cintico-moleculares diferem largamente
como poderamos inferir imediatamente das diferentes dependncias em relao
temperatura e presso das viscosidades de lquidos e gases.
Num gs, a viscosidade aumenta com a temperatura e praticamente
independe da presso. Num lquido, a viscosidade aumenta com a presso e
decresce com o aumento da temperatura.
A relao dos coeficientes de viscosidade dos lquidos com a temperatura
dada pela equao de Carrancio:
= A. exp(B/RT)
ou
ln = A + B/RT
onde A e B so constantes prprias dos lquidos dados, sendo B uma medida de
energia necessria para fazer o lquido fluir. A partir dessa equao pode-se
obter uma reta, lanando ln em funo de 1/T.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
54/75
54
EXPERIMENTO 6 - DETERMINAO DO COEFICIENTE DE VISCOSIDADE
PELO VISCOSIMETRO DE OSTWALD
1) OBJETIVO ESPECFICO
Determinar o coeficiente de viscosidade de alguns lquidos a vrias
temperaturas, utilizando o viscosmetro de Ostwald.
2) MARCHA ANALTICA
2.1) MATERIAL E REAGENTES
1 viscosmetro de Ostwald, 1 cronmetro, 1 densmetro, tubo de borracha, 1
pipeta (seu volume depende do volume do viscosmetro), 1 termmetro 0
100C, 1 banho termosttico, tetracloreto de carbono, acetona e metanol.
2.2) TCNICA EXPERIMENTAL
1 Parte: Lavar o viscosmetro com uma soluo sulfnica e seque-o muito bem.
A soluo sulfocrmica usada para o desengorduramento de vidraria
extremamente oxidante, ela pode ser usada at adquirir uma cor esverdeada.
Para o descarte, diluir em grandes volumes de gua ou neutralizar com hidrxido
de sdio.
Determinar o volume de gua necessrio para que o tubo fique cheio at
2/3 da sua altura, de tal modo que o lquido fique abaixo da extremidade inferior
do capilar.
Colocar o viscosmetro, contendo em seu interior o volume de gua
determinado acima, num banho termosttico a 25C. Espere que o sistema atinja
o equilbrio trmico.
Por suco, atravs do tubo de borracha, eleve o lquido no interior dotubo at preencher a dilatao pequena e passar um pouco acima da marca
superior. Deixar o lquido escoar para verificar se o escoamento est se
processando convenientemente e sem que as gotas fiquem aderidas s paredes
do tubo. Se isto acontecer, o viscosmetro deve ser esvaziado e novamente
limpo com cuidado.
Tornar a aspirar o lquido at uns 2 centmetros acima da marca superior
(reproduzir sempre esta mesma posio em todas as medidas, no devendoelevar-se acima do nvel da gua do banho termosttico) e mantenha a posio
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
55/75
55
pinando o tubo de borracha. Abre-se a pina. Quando o menisco do lquido
passar pelo trao superior, d partida ao cronmetro. Quando o menisco
alcanar a marca inferior, trave o cronmetro.
Repetir a determinao cinco vezes com o mesmo lquido.
Se o viscosmetro estiver convenientemente limpo, os tempos de
escoamento no diferiro de mais de 0,2%. No caso de tempos de escoamento
diferirem de mais de 0,2%, precisa-se examinar cuidadosamente a tcnica e o
material para encontrar a origem dos erros.
Retirar o viscosmetro do banho termosttico e sec-lo muito bem.
Utilizando o densmetro, determinar a densidade da gua na temperatura
do banho termosttico.
Tornar a colocar o viscosmetro no banho termosttico. Por meio da pipeta
coloque no viscosmetro a substncia cuja viscosidade deve ser determinada no
mesmo volume que anteriormente. Esperar 15 a 20 minutos para que se
estabelea o equilbrio trmico.
Depois executar uma srie de determinaes do tempo de escoamento,
tendo o cuidado de conduzir as operaes nas mesmas condies anteriores.
Com o auxilio do densmetro, determinar a densidade do lquido-problema
temperatura do banho termosttico.
Fazer o experimento, utilizando como lquido-problema o tetracloreto de
carbono, a acetona e o metanol.
2 Parte: Repetir o processo acima nas temperaturas de 10, 20, 30, 40 e 50C,
desde que a temperatura de ebulio do lquido-problema no esteja muito
prxima da temperatura do banho termosttico. Para cada temperatura, fazer os
experimentos com gua e com os lquidos-problemas.
3) TRATAMENTO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
1 Parte: presso de uma atmosfera, a viscosidade da gua dada na tabela
a seguir.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
56/75
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
57/75
57
TPICO 7: ISOTERMAS DE ADSORO
1) INTRODUO
Adsoro um fenmeno fsico como uma mudana de estado, por exemplo,
uma liquefao. Ela bem diferente da quimissoro, que na realidade, um
fenmeno qumico, isto , uma verdadeira reao da fase fluida sobre a slida. A
quimissoro , portanto, um fenmeno altamente seletivo, porque a reao em
geral acontece entre uma dada superfcie slida e certo reagente fluido.
Nas experincias de adsoro medem-se os volumes de gs ou massas
de fluidos por grama de adsorvente slido, em funo da temperatura, presso
constante. Assim, so obtidas as isotermas de adsoro, ou ainda, quando se
faz a presso constante, as isbaras de adsoro, o que raro.
Adsoro Fsica Se entre o adsorvato e a superfcie do adsorvente agirem
apenas foras Van der Waals, a adsoro denominada fsica. As molculas
encontram-se fracamente ligados superfcie e os calores de adsoro so
baixos, de uns poucos quilojoules no mximo, e comparam-se, assim, ao calor
de vaporizao do adsorvato.
O aumento da temperatura produz uma diminuio notvel na quantidade
adsorvida. Como a foras de Van der Waals so iguais s que produzem
liquefao, a adsoro no pode ocorrer a temperaturas muito acima da
temperatura crtica do adsorvato gasoso.
Ainda, se a presso do gs possuir valores prximos presso de vapor
de equilbrio apresentando pelo adsorvato lquido, ento ocorrer uma adsoro
mais intensa, em camadas mltiplas. A figura 1 mostra o grfico da quantidade
de material adsorvido em funo de p/p= 1 cada v mais gs adsorvido; estegrande aumento na adsoro antecipa e completa a liquefao do gs, que seria
verificada presso pse o slido no estivesse presente.
Adoro qumica Quando as molculas adsorvidas reagem quimicamente
com a superfcie, o fenmeno denominado de adsoro qumica. Como na
adsoro qumica ligaes so rompidas e formadas, o calor de adsoro da
mesma ordem dos calores de reao qumica, variando de alguns quilojoules
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
58/75
58
at, aproximadamente, 400kJ. A adsoro qumica no prossegue alm da
formao de uma nica camada sobre a superfcie do adsorvente.
Figura 1 Adsoro em camada mltipla.
Isoterma de Freundlich - Corresponde a uma distribuio exponencial de
calores de adsoro. Este modelo pode ser expresso por:
log x/m = log K + 1/n . log c
onde x a massa da substncia adsorvida, m a massa do adsorvente
slido, c a concentrao da soluo e K e nso constantes.
Para um dado sistema a quantidade de soluto adsorvido funo daquantidade e da superfcie do adsorvente (fase slida), da concentrao do
adsorvato e da temperatura.
Assim, quando a adsoro, medida por (x/m), dada em funo do
logaritmo da concentrao a uma temperatura fixa, tem-se uma reta denominada
isoterma de adsoro.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
59/75
59
EXPERIMENTO 7 Determinao da Isoterma de Adsoro da reao entre
o carvo vegetal e o cido actico
1)OBJETIVO ESPECFICO
Estudar a adsoro do cido actico sobre carvo vegetal em
funo da concentrao do cido.
2 ) MARCHA ANALTICA
2.1) MATERIAIS E REAGENTES
6 erlenmeyers de 250 mL, 2 buretas de 50 mL, 1 pipeta de 10 mL, 1 pipeta de 25
mL, 1 pipeta de 50 mL, 6 bales volumtricos de 100 mL, 1 becker de 250 mL, 1
funil, papel de filtro, 200 mL de cido actico 1M, 500 mL de hidrxido de sdio
1M, 20g de carvo ativo e fenolftalena.
2.2 )TCNICA EXPERIMENTAL
Colocar 20g de carvo ativo num becker, lave-o com gua destilada, filtre-
o e coloque-o numa estufa a pelo menos 120C por hora. Retire o carvo e deixe
esfriar em dessecador.
Preparar 200 mL de uma soluo de cido actico 1M e padronize-a,
titulando 25 mL de uma soluo de NaOH 1M, usando fenolftalena como
indicador. Com o restante da soluo padronizada prepare seis solues de 100
mL de cido actico nas concentraes 0,5 a 0,01M. Para isto tome seis bales
volumtricos de 100 mL e adicionar:
Amostra 1 2 3 4 5 6
cido actico padronizado (mL) 50 25 10 5 2 1
gua destilada (mL) 50 75 90 95 98 99
Concentrao obtida (M) 0,5 0,25 0,10 0,05 0,02 0,01
Pesar seis erlenmeyers com rolhas, seis amostras de carvo de 2g cada
uma (faa as pesagens rapidamente, para evitar adsoro de impurezas da
atmosfera). Transferir as solues preparadas para os erlenmeyers que contm
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
60/75
60
carvo ativo e anote o tempo. Deixe a adsoro perfazer-se por 45 minutos,
agitando esporadicamente. Deixe o carvo decantar e filtre.
Tomar 10 mL da amostra 1 e titule com hidrxido de sdio 1M, utilizando
como indicador a fenolftalena. Fazer a mesma titulao com as amostras 2, 3,
4, 5 e 6, tomando pores de 10, 25, 25, 50 e 50 mL, respectivamente.
3 ) TRATAMENTO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
A partir da titulao inicial do cido actico, das quantidades colocadas
em cada frasco e dos resultados das titulaes, completar a tabela seguinte:
Amostra mHAc inicial mHAc inicial m x log x log [HAc]
Lanar em grfico log (x/m) versus [HAc].
Determinar coeficiente linear e o coeficiente angular da reta obtida, para
que se possa usar a reta dos mnimos quadrados.
Determinar a constante K e o valor de na partir da equao dada no incio
deste experimento
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
61/75
61
TPICO 8 : ORDEM DE UMA REAO
1) INTRODUO
A cintica qumica estuda a velocidade das reaes qumicas com todos
os fatores que a influenciam, como temperatura, presso, parmetros cinticos,
etc. os parmetros cinticos especialmente a ordem de uma reao, o objetivo
deste trabalho. Este visa calcular a ordem de uma reao por meio do mtodo
das concentraes em excesso.
Nesse mtodo, as concentraes dos reagentes em excesso so
consideradas constantes. Por exemplo; a equao cintica da reao de
Maucout-Fissen:
2222IO2H2H2IOH
Dada por: a22
22OHK
dt
OHd.
Isso se a reao for realizada em meio cido com a concentrao de
iodeto superior a concentrao de perxido de hidrognio. Desse modo, se a
reao for de 1 ordem em relao ao22
OH , existir uma relao linear entre
22OHogl e o tempo e, se for de 2 ordem, o tempo ser proporcional a
1
22OH . Portanto, a reao qumica realizada em laboratrio ser analisada
e, aps os dados tabelados e plotao dos grficos verificar-se- se a reao
de 1 ordem ou de 2 ordem.
ORDEM DE UMA REAO
A expresso matemtica da velocidade de uma reao, determinada
experimentalmente, : v = k .[A]a . [B]b
A soma dos expoentes a + b +.... recebe o nome de ordem da reao.
Vejamos a seguir como as reaes se classificam:
a) Reaes de primeira ordem: so aquelas que a velocidade
proporcional primeira potncia da concentrao. Genericamente,
expressa pela reao:
A produtos
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
62/75
62
Considerando que o mecanismo de reao seja em uma nica etapa, teremos:
v = k.[A]1
b) Reaes de segunda ordem: so aquelas em que a velocidade proporcional segunda potncia (quadrado) da concentrao. Para as equaes
genricas, representadas pelas equaes:
A + B produtos ou 2A produtos
Considerando que o mecanismo de reao seja em uma nica etapa, temos:
v = k.[A]2
e v = k.[A]1
. [B]1
c)Reaes de terceira ordem: so aquelas em que a velocidade proporcional
terceira potncia (cubo) das concentraes. Para as reaes genricas,
representadas pelas equaes:
A + B + C produtos ou 2A + B produtos ou 3A produtos
Considerando que o mecanismo de reao seja em uma etapa teremos,respectivamente:
v = k.[A]1 . [B]1 . [C]1
v = k.[A]2 . [B]1
v = k.[A]3
As reaes de terceira ordem so rarase envolvem, geralmente, nitrognio e
seus xidos.
d) Reaes de ordem zero: so as reaes cuja velocidade constante, isto ,
independe da concentrao.
v = k ou v = k.[R]0
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
63/75
63
A velocidade determinada por algum outro fator, como absoro de luz
em certas reaes fotoqumicas ou a rea do catalisador em certas reaes de
superfcie.
Parece que a ordem de reao e molecularidade (nmero de molculas
de reagentes que participam da reao) se confundem, isto , que uma reao
unimolecular (uma molcula de reagente) tambm de primeira ordem, e uma
reao bimolecular de segunda ordem. Freqentemente isto verdade. No
entanto, devido aos mecanismos de reao, nem sempre molecularidade indica
diretamente a ordem. Portanto, necessrio fazer uma distino entre estes dois
termos.
importante notar que a ordem de reao uma grandeza que pode ser
medida experimentalmente sem o conhecimento prvio do mecanismo de
reao. De fato, a ordem determinada a partir de escolha da expresso
matemtica para a velocidade de reao que seja mais adequada aos dados
experimentais obtidos. A ordem no pode ser determinada apenas pela
observao da reao qumica que representa a reao.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
64/75
64
EXPERIMENTO 8 - DETERMINAO DA ORDEM DE UMA REAO:
MTODO DAS CONCENTRAES EM EXCESSO
1) OBJETIVO ESPECFICO
Determinar a ordem cintica de uma reao qumica utilizando o
mtodo das concentraes em excesso.
2) MARCHA ANALTICA
2.1) MATERIAIS E REAGENTES
1 pipeta de 20 mL, 1 balo volumtrico de 500 mL, 1 pipeta de 5 mL, 1
becker de 250 mL, 2 buretas de 50 mL, 1 proveta estandardizada de 100 mL, 1
cronmetro, 1 termmetro (0 100C), 30 mL de gua oxigenada 3% diluda at
500 mL com gua destilada, 100 mL de iodeto de potssio 1M, 50 mL de cido
sulfrico 3M, 300 mL de tiossulfato de sdio 0,1M e 50 mL de soluo amido
0,5%.
2.2) TCNICA EXPERIMENTAL
Colocar numa bureta tiossulfato de sdio 0,1M.
Tomar 1 becker de 250 mL e adicionar pela ordem: 150 mL de gua
destilada, 20 mL de KI 1M; 10 mL de H2SO4 3M, 2 mL de Na2S2O3 0,1M e 5 mL
da soluo de amido. Agitar lentamente e mea a temperatura da soluo.
Tomar em uma proveta estandardizada 20 mL da soluo de H2O2
padronizada e adicionar soluo, disparando o cronmetro. Agitar a soluo,
anote o tempo em que a soluo se torna azul e adicione imediatamente mais 2
mL de tiossulfato de sdio.
Anotar o tempo em que a soluo se torna novamente azul. Adicionarnovamente 2 mL de tiossulfato de sdio e repita a operao por 10 vezes.
Repetir a operao completa pelo menos trs vezes.
3) TRATAMENTO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Para cada conjunto de operao completar a seguinte tabela:
Tempo Volume de tiossulfato
de sdio adicionado
[H2O2] log [H2O2]
][
1
22OH
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
65/75
65
Lanar em grfico o tempo em funo de log [H2O2] e lanar em outro
grfico [H2O2]-1 versus tempo e determinar se a reao de 1 ou de 2 ordem.
Determinar a inclinao da reta pelo mtodo dos mnimos quadrados.
Comparar os coeficientes angulares das trs operaes experimentais. Calcular
o erro, sendo necessrio.
Calcular a constante cintica da reao qumica.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
66/75
66
TPICO 9 : CLULA ELETROLTICA
1) INTRODUO
Quando se imerge em uma soluo inica dois eletrodos
(geralmente metais) ligados externamente por condutor metlico, obtm-se uma
clula eletroqumica. Ligando-se os eletrodos aos plos da pilha e passando-se
uma corrente eltrica por esta soluo, tal que seja uma reao de xido-
reduo, tem-se uma clula eletroltica.
Neste caso, os eltrons que chegam a um dos eletrodos (Ctodo)
so captados pelos ctions da soluo. Estes se reduzem ( M+n + n .e M0 )
e podem depositar-se sobre o eletrodo. Segundo Faraday, a massa, m, do
elemento depositado no ctodo dada pela equao:
qN
tiEm
z
ME
Onde E o equivalente qumico da substancia depositada (massa
atmica dividida pelo nmero de carga do on), i a intensidade mdia ,em
ampres, da corrente usada durante a eletrlise, t o tempo de processamento
da eletrlise (em s), N o nmero de Avogadro e q a carga unitria que
equivale a 1,602.10-19 C.
Portanto, se numa eletrlise m, i, t so determinados para um
ction conhecido, esta equao permite calcular o numero de Avogadro.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
67/75
67
Experimento 9 - Determinao do Nmero de Avogadro
1) OBJETIVO ESPECFICO
Determinar o nmero de Avogadro e discutir as leis de Faradayutilizando-se uma clula eletroltica.
2) MARCHA ANALTICA
2.1) MATERIAIS E REAGENTES
1 Becker de 100mL, 2 eletrodos de cobre de 5 x 100 mm,1cronmetro,1 pipeta
de 25mL,1 resistncia varivel de 500 e 75 W, Ampermetro 0 250 mA ou
Multmetro, Fonte de corrente contnua(bateria de 12V),20g de Sulfato de Cobre
pentahidratado,2 mL de cido sulfrico concentrado,1g de uria,lcool
etlico,cido ntrico 1:1.
2.2) TCNICA EXPERIMENTAL
Tomar os eletrodos de cobre e lave-os com cido ntrico, gua e depois lcool
etlico. Seque-os em estufa a 1100C. Deixar esfriar e pesar um dos eletrodos
com preciso de 0,1mg. Este eletrodo servir de catodo.
Tomar um becker de 100mL e preparar a seguinte soluo aquosa:
misture 2,5 g de sulfato de cobre pentahidratado, 1 mL de cido ntrico 1:1, 4 mL
de cido sulfrico concentrado e 1g de uria, completando at 100 mL de gua.
Montar o sistema apresentado na figura 1:
Figura 1- Clula eletroltica para determinao do nmero de Avogadro
Fechar o circuito utilizando a chave de controle e ajuste a resistncia Rde tal modo que 100 miliamperes passem pela soluo e no mesmo instante
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
68/75
68
acione o cronmetro. A cada minuto ajustar a tenso se necessrio para manter
a corrente constante. Deixar o sistema ligado exatamente 10 minutos.
Retirar o ctodo da soluo e lave com gua e lcool. Sec-lo em estufa a
110
0
C. Pesar com preciso de 0,1mg.Repetir o processo nas seguintes condies.
Tempo
(minuto)
Intensidade da corrente
( mA )
20 50
20 100
20 200
50 100
3)TRATAMENTO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Determinar as massas de cobre depositadas no ctodo atravs da
diferena entre as pesagens iniciais para cada caso.
Calcular a partir da equao anterior o nmero de Avogadro usando os
diferentes tempos e as diferentes correntes eltricas do experimento.
Discutir a preciso do mtodo no clculo do nmero de Avogadro.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
69/75
69
TPICO 10 : CONDUTOMETRIA
1) INTRODUO
A condutncia, L, de um condutor definida como sendo o inverso de sua
resistncia, isto , L = R-1 = k . A/d,
onde L expressa em ohm-1, d o comprimento do condutor, k a
condutividade ou condutncia especfica e A a rea do condutor. A relao A/d
denominada constante da clula.
A condutividade de uma soluo eletroltica varia com a concentrao da
soluo, com as cargas e a natureza dos ons e com a temperatura. Deste
modo, conveniente s comparar a condutividade de solues que contenham o
mesmo nmero de cargas, trabalhando com a condutncia molar ou com a
condutncia equivalente , dada como a condutividade de solues contendo
um equivalente de cargas por cm3.
= 1000. k . c-1
onde c a concentrao da soluo em equivalentes por litro.
A condutncia equivalente varia com a concentrao e, extrapolando a
uma concentrao zero, tem-se o valor da condutncia equivalente diluio
infinita 0. A relao entre a condutncia equivalente e a condutncia
equivalente diluio infinita, para eletrlitos fortes :
= 0 - b. c
onde b uma constante.
Para solues aquosas de KCl, a 250C, a relao entre a condutncia
equivalente e a concentrao em equivalente por litro pode ser calculada a partir
da equao emprica de Shedlowsky:
= 149,82 93,85 c + 94,9 . c .(1 0,2274 c )
A condutncia equivalente de um eletrlito diluio infinita o resultado
das contribuies do ction e do nion, tal que:
0 =o
+ +o
-
onde o+ eo
- so as condutncias inicas equivalentes do ction e do nion,
respectivamente.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
70/75
70
Quando o eletrlito fracamente dissociado, varia com a concentrao,
principalmente porque o grau de dissociao, , varia fortemente com a
concentrao. Numa primeira aproximao pode-se chegar relao:
o
Uma vez calculado 0 e determinada experimentalmente a condutncia
equivalente, , possvel calcular o grau de dissociao real do eletrodo fraco,
nesta concentrao, e da a constante de dissociao.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
71/75
71
EXPERIMENTO 10 - Determinao da condutncia de um eletrlito
1) OBJETIVO ESPECFICO
Determinar a condutncia equivalente diluio infinita deum eletrlito forte e o grau de dissociao de um eletrlito
fraco.
2) MARCHA ANALTICA
2.1) MATERIAIS E REAGENTES
1 condutivmetro,10 bales volumtricos de 100 mL, 1 balo
volumtrico de 250 mL,1 pipeta de 50 mL, 2 beckers de 100 mL,1 bureta de 50
mL,1 banho termosttico, 250 mL de cloreto de potssio 0,1M, 250mL de cido
actico 0,05M.
2.2)TCNICA EXPERIMENTAL
1 Parte: Calibrao da clula
Preparar duas solues de 100 mL de cloreto de potssio nas
concentraes 0,1 e 0,01M.
Lavar cuidadosamente as clulas de condutividades com lcool etlico e
depois com gua destilada, tomando precaues para evitar sua quebra.
Colocando-as em gua destilada, enquanto no as estiver usando.
Ligar o interruptor do condutivmetro para aquec-lo.
Ligar a clula de condutividade no soquete apropriado.
Tomar 100mL de uma das solues de cloreto de potssio e coloque-os
em um becker de 200mL. Colocar nesta soluo a clula de condutividade, tal
que toda a placa da clula seja coberta.Acionar a escala do seletor de intervalo para que haja possibilidade de
leitura. Girar lentamente o potencimetro de balano com escala at o ponto de
equilbrio.
Ler e anotar, em ohm, o resultado e multiplique pelo fator da escala do
seletor. Anotar a temperatura em que a medida for efetuada.
Repetir o processo para a soluo de cloreto de potssio.
Desligar o aparelho da rede eltrica e lave a clula com gua destilada.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
72/75
72
2 Parte: Determinao da condutncia equivalente e da constante da clula
Preparar 10 solues de cloreto de potssio, de 100 mL, cujas
concentraes vo de 0,1 a 5.10-5 N (use o mtodo de diluio).
Colocar os frascos num banho termosttico a 250C e deixar atingir o
equilbrio trmico.
Determinar a resistncia de cada soluo como foi explicado na 1 Parte.
Aps cada determinao lavar bem a clula com gua destilada e em
seguida lave-as vrias vezes com a soluo a ser utilizada.
Determinar tambm a resistncia da gua destilada pura.
3 Parte: Determinao da constante de dissociao do cido actico.
A partir da soluo de cido actico 0,05M preparar, por diluio, mais
quatro solues nas concentraes 0,01M; 0,025M; 0,005M e 0,0025M.
Colocar todas as solues em banho termosttico a 250C. Esperar atingir
o equilbrio trmico.
Determinar a resistncia de cada soluo conforme foi explicado na 1
Parte.
3) TRATAMENTO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
1 Parte: Calcular a constante da clula utilizando a equao dada, e os valores
da condutividade dados na tabela abaixo:
[KCl]Temperatura (C)
18 20 25
Condutividade
(cm. -1)
0,1M
0,01M
0,01119
0,001125
0,01167
0,001278
0,01289
0,001413
2 Parte: Calcular as condutncias equivalentes. Fazer o grfico da condutncia
em funo de c e extrapolar para a concentrao zero. Determinar o valor de
0 .
3 Parte: Determinar para cada soluo a partir das equaes anteriores
descritas. Fazer o grfico versus c e determinar 0 por extrapolao.
Calcular a partir da equao = / o (use 0 = 390-1. cm2 . mol-1 ) e
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
73/75
73
determinar a constante de dissociao para cada soluo, sabendo que, para o
cido actico,
k = c . 2(1 - )-1
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
74/75
74
BIBLIOGRAFIA
1. ATKINS, P. W. Fsico-Qumica. Vol. 1. 6a Ed. Rio de Janeiro: L. T. C. EditoraS.A., 1999. 252 p.
2. ATKINS, P. W. Fsico-Qumica. Vol. 2. 6a
Ed. Rio de Janeiro: L. T. C. EditoraS.A., 1999. 382 p.
3. ATKINS, P. W. Fsico-Qumica. Vol. 3. 6a Ed. Rio de Janeiro: L. T. C. EditoraS.A., 1999. 159 p.
4. BUENO, W. A. DEGRVE, L. Manual de Laboratrio de Fsico-Qumica.So Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1980. 283 p.
5. CASTELLAN, G. Fundamentos de Fsico-Qumica. Rio de Janeiro: L. T. C.Editora S.A., 1986. 482 p.
6. CHAGAS, A. P. Termodinmica Qumica. Campinas: Editora da Unicamp,1999. 409 p.
7. CROW, D. R. Principles and Applications of Electrochemistry. 4a Ed.Glasgow: Blackie Academic & Professional, 1994. 282 p.
8. FORMOSINHO, S. J. VARANDAS, A. J. C. Estrutura e ReactividadeMolecular. Lisboa: Fundao Calouste Gulbenkian, 1985. 13 p.
9. LEVESNSPIEL, O. Engenharia das Reaes Qumicas. Vol. 1. CinticaQumica Aplicada. So Paulo: Edgard Blucher Ltda, 1974. 211 p.
10. MACEDO, H. Fsico-Qumica I. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1981.627p.
11. METZ, C. R. Fsico-Qumica. So Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1979. 626p.
12. MOORE, W. J. Fsico-Qumica.Vol. 1. So Paulo: Edgard Blucher Ltda,1976. 383 p.
13. MOORE, W. J. Fsico-Qumica.Vol. 2. So Paulo: Edgard Blucher Ltda,1976. 481 p.
14. PILLA, Luiz. Fsico-Qumica. Vol. 1. Rio de Janeiro: Livros Tcnicos eCientficos Editora S.A., 1980. 451 p.
15. PILLA, Luiz. Fsico-Qumica. Vol. 2. Rio de Janeiro: Livros Tcnicos eCientficos Editora S.A., 1980. 457 p.
16. PILLING, M. J. SEAKINS, P. W. Reaction Kinectics. Oxford UniversityPress, 1995. 305 p.
-
8/2/2019 Livro Fq Exp
75/75
17. RANGEL, R. N. Prticas de Fsico-Qumica. Vol.1. Editora Edgard BlucherLtda, So Paulo, 1988. 177 p.
18. RANGEL, R. N. Prticas de Fsico-Qumica. Vol. 2. Editora Edgard BlucherLtda, So Paulo, 1988. 157 p.
19. SOUZA, A. A. FARIAS, R. F. Cintica Qumica Teoria e Prtica.Campinas: Editora tomo, 2008. 88 p.
20. TICIANELLI, E. A. GONZALEZ, E. R. Eletroqumica. So Paulo: EDUSP,1998. 225 p.