qui 150 - relatÓrio prÁtica 7
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QUI 150 – FISICO-QUÍMICA I
Viscosidade e Concentração
Cássia de Freitas e Silva – 65186
César Inocêncio Cardoso - 75184
Jéssica Nunes Neves - 76263
Talita Sutecas da Costa – 64941
Viçosa
Julho/2013
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QUI 150 – FISICO-QUÍMICA I
SUMÁRIO
1. OBJETIVO................................................................................................................3
2. INTRODUÇÃO..........................................................................................................4
3.1. Reagentes e Equipamentos...................................................................................5
3.3. Técnica Experimental...........................................................................................6
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO..................................................................................7
5. QUESTÕES...............................................................................................................8
6. CONCLUSÃO............................................................................................................9
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................10
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QUI 150 – FISICO-QUÍMICA I
1. OBJETIVO
Determinação do Coeficiente de Viscosidade de uma solução (mistura de água e
acetona) em diferentes concentrações, utilizando para isso o Viscosímetro de Ostwald.
Relacionar graficamente a viscosidade com a concentração para encontro de uma curva
padrão, onde a partir dela poderá ser determinada a concentração de uma solução
denominada “amostra problema”.
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2. INTRODUÇÃO
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QUI 150 – FISICO-QUÍMICA I
3. METODOLOGIA
Nesta seção serão citados todos os equipamentos, vidrarias e reagentes utilizados
no desenvolvimento da prática, explicando também os procedimentos executados para
obtenção dos resultados.
3.1. Reagentes e Equipamentos
Viscosímetro de Ostwald;
Banho Termostático (chapa de aquecimento para banho quente)
Termômetro;
Pipeta graduada de 10 mL;
2 béqueres de 50 mL cada;
Pera de borracha;
Cronômetro;
Acetona;
Água destilada;
Amostra Problema.
3.2. Montagem do Experimento
Figura 1 - Sistema Medidor de Viscosidade
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3.3. Técnica Experimental
Primeiramente realizou-se a montagem do equipamento (Figura 1). Para isso,
encheu-se com água um béquer de 2000 ml a temperatura ambiente e colocou-se o
Viscosímetro de Ostwald dentro dele, de modo que todos os seus bulbos ficaram
mergulhados na água. A temperatura da água no béquer ficou constante durante toda a
experiência e o seu valor foi anotado.
No tubo mais largo do viscosímetro, colocou-se com o auxílio de uma pipeta, 10
mL de água destilada. Através de uma pera aderida à saída para a sucção, sugou-se a
água até um pouco acima do ponto a, representado na figura 1. Retirou-se a pera
deixando a água correr livremente cronometrando o tempo que ela gastou para percorrer
da marca “a” até a “b”. O procedimento foi repetido para que pudesse retirar a média
dos valores e assim consequentemente reduzir os erros do experimento.
Finalizada a primeira parte, retirou-se a água do interior do Viscosímetro de
Ostwald e de posse do sistema medidor novamente limpo, realizaram-se os mesmos
procedimentos descritos acima para a acetona pura (100% V/V).
Em seguida, preparou-se no béquer de 50 mL, 20 mL de uma solução de 90%
V/V de acetona, inseriu-se 10 mL desta no viscosímetro e realizaram-se os mesmo
procedimentos de medição do tempo já citados. De posse da solução foi-se fazendo
diluições sucessivas para realizar o experimento com todas as considerações possíveis
da solução água e acetona. Todos os valores encontrados foram anotados na Tabela 1 a
seguir.
Para finalizar a técnica experimental, os mesmos procedimentos foram
realizados para a solução que já estava preparada no laboratório denominada “amostra
problema” e os tempos para que a solução percorresse o mesmo caminho foram todos
anotados.
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4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Temperatura ambiente: 24º C
Temperatura do banho: 24,5º C
Concentração
% ( V/V )
acetona
Tempo
médio de
escoamento
(s)
Densidade
( Kg/m³)
Viscosidade
(η)
Fração
Molar (
Xi)
100 24,26 832,39 0,476x 10-3 1
90 38,82 871,02 0,797 x10-3 0,710
80 41,95 893,32 0,884x10-3 0,527
70 49,64 925,20 1,08x10-3 0,403
60 56,42 945,06 1,25x10-3 0,306
50 58,77 978,94 1,35x10-3 0,233
40 57,15 988,90 1,33x10-3 0,1702
30 55,38 1011,20 1,32x10-3 0,119
20 49,05 1023,94 1,18x10-3 0,074
10 44,34 1035,49 1,08x10-3 0,0345
0 37,75 1046,64 0,932 x 10-3 0
A água a 25º C possui
Densidade absoluta: ρ = 997,0 Kg / m³
Viscosidade: η = 0,890 x 10-3 Pa. s
Para a acetona:
Densidade absoluta: ρ= 788 kg/ m³
Viscosidade: η = 0,326 × 10-3 Pa. s
Para o cálculo de K, temos: K = (η/ ρt)
Onde:
K depende do desenho do viscosímetro
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η é a viscosidade do líquido
ρ é a densidade do líquido
t é o tempo de escoamento
K = ( 0,890 x 10-3/ 997 x 37,75)
K = 2,36 x 10-8 m²/ s²
Calculando a viscosidade em função da densidade, temos: η = Kρ t
Exemplos de cálculo:
Para uma densidade ρ= 832,39 Kg/ m³
Tempo médio de escoamento t = 24,26 s
η = (2,36x 10-8 m²/ s²) x (832,39 Kg / m³) x 24,26 s
η = 0,476 x 10 -3 Pa.s
* Para uma concentração de 90 % ( 9 ml de acetona e 1 ml de água)
Acetona: ρ= 871,02 g / L
1 L ___ 871,02 g
0,009L ___ x x = 7,839 g
1 mol ___ 58,05 g
x mol ___ 7,839 g x = 0,135 mol
Água:
ρ = 997,0 g / L
1 L ___ 997,0 g
0,001 L ___ x x = 0,997g
1 mol ___ 18 g
X mol ___ 0,997g x= 0,055mol
Fração molar: Xi = 0,135 / ( 0,135+0,055) = 0,710
Amostra problema:
Tempo médio de escoamento: 55,973 s
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Pela análise da tabela, o tempo de escoamento que mais se aproxima da amostra
problema corresponde à concentração de 30 % ( V/V) de acetona.
Calculando a viscosidade: η = (2,36 x 10-8 m²/ s²) x (1011,20 Kg/ m³) x (55,973 s)
η =1,33 x 10-3 Pa.s
CÁLCULOS DOS ERROS:
A densidade da água é: 997 kg/ m³
O valor calculado : 1046,64 kg / m³
Erro Experimental: EE = |997 – 1046,64| / 997 X 100
EE= 4,98 %
A viscosidade da água é: η = 0,890 x 10-3 Pa. s
O valor calculado: η = 0,932 x 10-3 Pa. s
Erro Experimental: EE = | (0,890 x 10-3 - 0,932 x 10-3 ) / 0,890 x 10-3 | x100
EE = 4,71 %
*A densidade da acetona é: ρ= 788 Kg/ m³
O valor calculado : ρ= 832, 39 Kg/ m³
O Erro Experimental cometido foi: EE = | 788 – 832,39| / 788 X 100
EE = 5,63%
* A viscosidade da acetona é: η = 0,326 × 10-3 Pa. s
O valor calculado: η = 0,476x 10-3 Pa. s
O Erro Experimental cometido foi:
EE = |( 0,326 × 10-3 - 0,476x 10-3) / 0,326 × 10-3 | x 100
EE = 46%
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5. QUESTÕES
5.1. Mostre detalhadamente a transformação de unidades de uma solução aquosa 50% V/V para fração em quantidade de matéria de acetona.
5.2. Explique como preparar 50 mL de uma solução aquosa 40% V/V, a partir de 50 mL de outra solução a 60% V/V de acetona.
5.3. Forneça resumidamente as principais contribuições científicas de Ostwald e Poiseville.
5.4. Como controlar um banho-maria a temperatura constante, durante toda a experiência?
5.5. O gráfico da viscosidade versus concentração é, uma relação linear? Justifique.
5.6. Quais são as considerações na dedução da equação:
ƞ=K ρt
5.7. Relacione um centi-poise (cp), com unidade do sistema internacional.
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6. CONCLUSÃO
A análise empírica desenvolvida no decorrer do tratamento de dados retificou a
importância da viscosidade como propriedade inerente aos fluidos. Esta grandeza
física, diretamente relacionada com fatores adversos, como a temperatura, é única
para cada substância observada. Ao calculamos o coeficiente de viscosidade da
solução água-acetona para diferentes concentrações, consideramos que as medidas
foram feitas em um mesmo viscosímetro e que a pressão hidrostática de cada fluido é
proporcional à sua densidade.
Os erros experimentais observados durante todo o procedimento experimental
são devido a vários fatores, tais como os humanos (manipulação de instrumentos,
visualização das medidas), os sistemáticos e os acidentais (desconhecidos em valor e
que ocorrem circunstancialmente por descuido do operador). Os dois últimos são os
maiores responsáveis pelos respectivos erros para a densidade da acetona e para a
densidade da água. Além disso, os erros de precisão dos instrumentos - também
chamados de erros absolutos - são determinantes para a discrepância reconhecida
nos resultados, sendo eles iguais a + 0,05 ml, + 0,5 mmHg e + 0,50C, provenientes da
pipeta, do manômetro e do termômetro respectivamente.
A fundamentação teórica nos propõe a manipulação de substâncias padrão
com dados conhecidos como parâmetro para a determinação de outros os quais
procuramos acerca de substâncias a serem observadas. No caso dessa prática, a
substância padrão foi a água, que, com coeficiente de viscosidade claramente
conhecido, nos permitiu a análise em torno das viscosidades atribuídas a acetona em
diferentes concentrações %V/V.
A metodologia proposta por Jean Leonard Poiseville é muito eficiente para o
cálculo da viscosidade. Entretanto, é preciso preparar as soluções de forma criteriosa
para evitar erros com relação à densidade das mesmas e também para diminuir-se os
erros experimentais.
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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] COSTA, J. A. T. B. VISCOSIDADE DE UM FLUIDO. Encontrado em:
http://w3.ufsm.br/juca/viscos.htm
[2] VILLETTI, M. A. DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE VISCOSIDADE
PELO VISCOSÍMETRO DE OSTWALD. Encontrado em:
http://w3.ufsm.br/juca/viscosidade.pdf .
[3] Encontrado em:
http://www.saliva.com.br/saliva/humanus/tecnologia/document_view
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