FISICA APLICADA

Exemplificação dos cálculos dos trabalhos laboratoriais

Obs: Os valores utilizados nos cálculos são exemplificativos de resultados passíveis de ser obtidos nos trabalhos laboratoriais.

1) Calcular a concentração da solução-mãe de ácido acético

Exemplo:V1(NaOH) = 5,00 cm3

V2(NaOH) = 5,60 cm3Vmédio (NaOH) = 5,30 cm3

C(NaOH)*V(NaOH) = C(Hac)*V(Hac)

C(Hac) = (1*5,30)/5,00 = 1,06 mol/L

1ª colunam (Hac inicial)

1) Calcular a concentração da solução-mãe de ácido acético = 1,06 mol/L

2) Calcular a massa de ácido acético em cada solução diluída

Solução C(Hac concentrado)/M V(Hac concentrado)/L n(Hac)/mol m(Hac)/g

1 1,06 0,0010 0,00106 0,06366

2 1,06 0,0020 0,00212 0,1273

3 1,06 0,0050 0,00530 0,31834 1,06 0,010 0,0106 0,6366

5 1,06 0,025 0,0265 1,59166 1,06 0,050 0,0530 3,1831

C = n/v n=m/M

1ª colunam (Hac inicial)

1) Calcular a concentração de ácido acético no equilíbrio

Solução V(Hac)/mL C(NaOH)/M V(NaOH)/mL C (Hac)/M

1 50 1,00 0,40 0,0080

2 50 1,00 1,00 0,0203 25 1,00 0,90 0,036

4 25 1,00 2,00 0,0805 10 1,00 2,70 0,27

6 10 1,00 5,00 0,50

C(NaOH)*V(NaOH) = C(Hac)*V(Hac)

2ª coluna

m (Hac final)

Solução C (Hac) (M) n (Hac)eq (mol) m (Hac)eq (g)1 0,0080 0,00080 0,04805

2 0,020 0,0020 0,12013 0,036 0,0036 0,2162

4 0,080 0,0080 0,48055 0,27 0,027 1,6216

6 0,50 0,050 3,0030

1) Calcular a concentração de ácido acético no equilíbrio

2) Calcular a massa de ácido acético no equilíbrio

n(Hac) = C(Hac)*V(Hac)

n(Hac) = C(Hac)*0,1

2ª coluna

m (Hac final)

m(Hac)(g)m (Hac)eq

(g)m(carvão

pesado)(g)

x = m(Hac) (g) - m

(Hac)eq (g)log (x/m) log (C) C (Hac)eq (M)

0,0636636 0,04805 2,000 0,0156156 -2,10747 -2,09691 0,0080

0,1273272 0,1201 2,005 0,0072072 -2,44435 -1,69897 0,020

0,318318 0,2162 2,000 0,102102 -1,292 -1,4437 0,036

0,636636 0,4805 2,022 0,156156 -1,11222 -1,09691 0,080

1,59159 1,6216 2,030 -0,03003 -------- -0,56864 0,27

3,18318 3,0030 1,998 0,18018 -1,04489 -0,30103 0,50

m= 1,028

ordenada na origem= 0,0852

log k = ordenada na origem

k= 1,217

1/n = declive

n = 0,973

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0

log

(x/m

)

log (C)

y = 1,028x + 0,0852

R² = 0,9686

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0

log

(x/m

)

log (C)

x (g)n (Hac adsorvido)

(mol)m (carvão

pesado) (g)N (mol/g) C (Hac)eq (M) C/N (g/L)

0,0156156 0,00026 2,000 0,000130 0,0080 61,53846

0,0072072 0,00012 2,005 0,0000599 0,020 333,88980,102102 0,0017 2,000 0,000850 0,036 42,352940,156156 0,0026 2,022 0,00129 0,080 62,0155

0,18018 0,003 1,998 0,00150 0,50 333,3333

1) Calcular o valor de N (nº de moles adsorvidas por grama de adsorvente)

2ªparte

2) Traçar o gráfico:

y = 596,16x + 31,776R² = 0,9819

0

50

100

150

200

250

300

350

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

C/N

C(Hac)eq/mol

1/Nm = declive

Nm = 0,00168

x/ 60,05

3) Calcular a Área específica do carvão para o ácido acético

A= 212,5 m2/g

9

Possíveis erros

Agitação incorreta e insuficiente;

Titulação (identificação do ponto final, operadores diferentes);

Temperatura;

Pesagem.

T2 Tensão superficial

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-6,000 -4,000 -2,000 0,000 2,000 4,000 6,000

y (

mN

/m)

ln [ ]

10

Isotérmica

de Gibbs

y = -9,1275x + 42,598

R² = 0,9802

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-4,000 -3,000 -2,000 -1,000 0,000 1,000 2,000 3,000

y (

mN

/m)

ln [ ]

Amostra [ ] (mmol/L) Ln C y (mN/m)

1 0,024 -3,713 75,1

2 0,049 -3,019 66,8

3 0,098 -2,326 65,6

4 0,20 -1,633 61,1

5 0,39 -0,940 54,1

6 0,78 -0,247 45,3

7 1,56 0,446 36,0

8 3,13 1,139 30,2

9 6,25 1,833 26,4

10 12,5 2,526 32,3

11 25 3,219 34,8

12 50 3,912 34,5

1) Calcular a CMC

(Concentração Micelar

Crítica)

Valor teóricoCMC (SDS) 25oC = 8,20

mmol/L

11

2) Calcular o excesso de concentração à superfície (Γ)

3) Calcular a área ocupada por uma molécula de SDS (w)

1723 moléculas/Ų

0,00375 mol/m2

4,4311E-22 0,04431

22,6

Possíveis erros

Instabilidade (agitação da bancada);

Temperatura;

Preparação incorreta das soluções (espuma);

Erros relacionados com o manuseamento (agulha)...

13

T3 Viscosimetria

14

1) Determinar a densidade do álcool

Cálculo da densidade

picnómetro vazio m 23,5477 g densidade = 0,8064

picnómetro + solução m' 44,0423 g Densidade corrigida = 0,8050

picnómetro + água m'' 48,9635 g

2) Determinar a viscosidade dinâmica

t = 138 s

= 1,347 mPas . s

2) Calcular a viscosidade cinemática

v = 1,674 mm2/s

15

Possíveis erros

Pesagem incorreta (Evaporação do álcool);

Picnómetro não seco;

Bolhas de ar não visíveis (picnómetro e viscosímetro);

Cronometragem....

16

T4 Reologia

17

Não newtonianos

Dependentes do tempo

Tixotrópico Reopético

Independentes do tempo

Pseudoplástico Dilatante

Plástico

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 20 40 60 80 100 120

Vis

co

sid

ad

e

Velocidade (rpm)

0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80 100 120

% t

orq

ue

Velocidade (rpm)

T5 Refratometria

18

elevado índice

de refração

T5 Refratometria

19

y = 0,0001x + 1,3333

R² = 0,9999

1,33

1,34

1,35

1,36

1,37

1,38

1,39

1,4

0 100 200 300 400 500

n

C g/L

Amostra

n = 1,344

[sacarose] = 107 g/L

10,7 g por 100 ml

CONFORME

Possíveis erros

Preparação das soluções-padrão;

Limpeza incompleta dos prismas;

Temperatura;

Perceção (operador)...

20

21

T6 Polarimetria

α- ângulo de rotação

[α]D – poder rotatório específico

ou rotação específica

l – comprimento do tubo / dm

c - concentração

22

T6 Polarimetria

Uma solução recente de glucose apresenta um poder rotatório

específico inicial de +112,2o que diminui, gradualmente, até + 52,7o,

onde permanece constante.

23

T6 Polarimetria

y = 135x - 0,15

R² = 0,9918

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009

α

c g/mL

Padrões Massa /mg [ ] / g/mL-1 α/ o [α]D / o Média

1 100 0,0020 + 0,1 + 50,0 +94,8 o

2 200 0,0040 + 0,4 + 100,0

3 300 0,0060 + 0,7 + 116,7

4 400 0,0080 + 0,9 + 112,5

Amostra

α = 0,6 o

[glucose] = 0,0056 g/mL

Possíveis erros

24

Preparação das soluções-padrão;

Perceção (operador);

Bolhas de ar no tubo;

Limpeza incorreta do tubo;

Leitura incorrecta da escala;

Momento da adição da amónia…

25

T7 Condutimetria

Solução 1 2 3 4 5 6

Concentração (mol/L) 0.001 0.005 0.01 0.05 0.1 0.5

Concentração (mol/cm3) 0.000001 0.000005 0.00001 0.00005 0.0001 0.0005

Condutividade da solução Ks(µS/cm)

7.68 12.38 17.16 36.26 52.26 111.73

Condutividade do eletrólito Ke (µS/cm)

7.51 12.21 16.99 36.09 52.09 111.56

Condutividade do eletrólito Ke (S/cm)

7.51E-06 1.22E-05 1.72E-05 3.61E-05 5.21E-05 1.12E-04

Condutividade molar Λm

(S.cm2.mol-1)7,68 2,44 1,70 0,72 0,52 0,22

2) Preencher a tabela

1) Calcular a constante da célula

σ = K G

σ a condutividade da solução (S.cm-1)

K a constante da célula

G a condutância da célula (S)

y = 0,1164x + 6E-05

R² = 0,9999

y = 0,1x

R² = 10,00E+00

2,00E-03

4,00E-03

6,00E-03

8,00E-03

1,00E-02

1,20E-02

1,40E-02

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

C (mol/L) s (S.cm-1) G (S)

0.001 1.33E-04 1.00E-04

0.01 1.28E-03 1.00E-03

0.1 1.17E-02 K = 0,1164/0.1 = 1,164 cm-1

G (S) s (S.cm-1)

6.60E+00 7.68

1.06E+01 12.38

1.47E+01 17.16

3.12E+01 36.26

4.49E+01 52.26

9.60E+01 111.73

Solução 1 2 3 4 5 6

Concentração (mol/L) 0.001 0.005 0.01 0.05 0.1 0.5

Concentração (mol/cm3) 0.000001 0.000005 0.00001 0.00005 0.0001 0.0005

Condutividade da solução Ks(µS/cm)

7.68 12.38 17.16 36.26 52.26 111.73

Condutividade do eletrólito Ke (µS/cm)

7.51 12.21 16.99 36.09 52.09 111.56

Condutividade do eletrólito Ke(S/cm)

7.51E-06 1.22E-05 1.72E-05 3.61E-05 5.21E-05 1.12E-04

Condutividade molar Λm

(S.cm2.mol-1)7,68 2,44 1,70 0,72 0,52 0,22

Λm x C0,0000075

0,0000122

0,0000170

0,0000361

0,0000521

0,0001116

2) Preencher a tabela

3) Traçar a curva Λm C vs 1/Λm

Equação de Oswald

y = 41184x - 0,1366

R² = 0,9989

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0,00000 0,00002 0,00004 0,00006 0,00008 0,00010 0,00012

1/Λ

m

Λm x C

1/Λm

0,13316

0,40950

0,58858

1,38543

1,91975

4,48189

3) Determinar Λ∞

Λ∞= -7 S.cm2.mol-1

4) Determinar Ka

Ka = 4.5E-07

Valor teóricoKa (CH3COOH) 25oC = 1.7 x 10-5

y = 41184x - 0,1366

R² = 0,9989

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0,00000 0,00002 0,00004 0,00006 0,00008 0,00010 0,00012

1/Λ

m

Λm x C

Possíveis erros

29

Preparação das soluções;

Alteração da temperatura ao longo do trabalho;

Erros do operador;

Lavagem incorreta da célula.