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1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS, ERROS E CALIBRAÇÃO DE VIDRARIAS ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS, ERROS E CALIBRAÇÃO DE VIDRARIAS O processo científico começa com a observação, realizada sob condições estritamente controladas em laboratórios, embora às vezes alguns resultados sejam alcançados acidentalmente. A observação pode ser qualitativa, por exemplo, observar que a cor do óxido de ferro é marrom-avermelhada, ou quantitativa, pode-se observar qual é a quantidade de oxido de ferro obtido na reação. Sem observação quantitativa, nenhuma ciência pode fazer grandes progressos, portanto, os experimentos devem ser sempre dimensionados. O processo de medição geralmente envolve a leitura do número no instrumento, porém, o número de dígitos utilizados para expressar um determinado valor através de experimentos quase sempre tem alguma limitação. Cada medição é afetada por erro experimental, independentemente do grau com o qual ela é realizada. A magnitude desse erro pode ser expressa de maneira simples, usando números significativos. O erro é a diferença entre o valor encontrado em uma medida e o valor real desta medida. Entretanto, nem sempre o valor real é conhecido. Os erros podem ser: grosseiros, quando causado por um engano grosseiro, como a troca de números ao registrar os valores; sistemáticos, quando ocorre uma falha devido a razões do sistema (como erro de calibração do equipamento ou erro do operador). Este é um erro repetitivo e é difícil de detectar. Uma maneira de encontrá-lo é medir amostras de valores conhecidos e certificados; aleatórios, erros que podem interferir na precisão do experimento e fazer com que os resultados flutuem em torno da média. A expressão do valor de uma dada grandeza, determinada experimentalmente, é realizada utilizando corretamente os algarismos significativos. Os valores dos algarismos significativos podem ser obtidos diretamente, por exemplo, usando uma mailto:contato@algetec.com.br 2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS, ERROS E CALIBRAÇÃO DE VIDRARIAS pipeta ou uma bureta para determinar o volume da solução, ou uma balança analítica, para determinar a massa da substância. Também é possível determinar os valores de forma indireta, a partir dos valores de outras grandezas medidas, como por exemplo, a determinação da concentração de uma solução a partir da relação entre a massa do soluto e o volume da solução. Algarismos significativos referem-se aos números que descrevem o resultado experimental, portanto, apenas o último dígito é duvidoso. A precisão de uma medida é expressa pelo número de algarismos significativos. A Tabela 1 abaixo mostra as diretrizes de arredondamento do número à direita do último algarismo significativo: Caso Regra Exemplo Maior que 5 Aumenta 1 unidade 5,4987 = 5,499 Igual a 5 Se o último algarismo significativo for par – mantém-se igual. Se o último algarismo significativo for ímpar – aumenta 1 unidade. Par: 3,2845 = 3,284 Ímpar: 9,135 = 9,14 Menor que 5 Mantem-se igual 2,1921 = 2,192 As operações com algarismos significativos são necessárias o tempo todo e, portanto, é muito importante compreendê-las. Em soma e subtração, se os dois números a serem somados ou subtraídos não tiverem o mesmo número de dígitos, a resposta deverá ter o mesmo número de dígitos que o número com menos dígito envolvido na operação: 1,362 . 10-4 + 3,11 . 10-4 4,472 . 10-4 Tabela 1 – Regras para o arredondamento de números. mailto:contato@algetec.com.br 3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS, ERROS E CALIBRAÇÃO DE VIDRARIAS O resultado deve ser escrito com 3 algarismos significativos, uma vez que o menor número de algarismos significativos envolvidos na operação é 3. Dessa maneira, tem-se como resposta 4,47 x 10-4. Ao considerar a multiplicação de algarismos significativos, o resultado deve ser igual ao número de algarismos significativos do menor utilizado na operação: 3,26 x 10-5 x 1,78 = 5,80 x 10-5 A representação em potência de 10 não influencia em nada o número de algarismos significativos que devem ser mantidos. 4,02 : 2 = 2 Porém, supondo que 2 seja uma constante, cujo valor tem um número arbitrariamente elevado de algarismos significativos, obteremos: 4,02 : 2 = 2,01 (aqui 2 é uma constante, com valor absolutamente certo) Existem dois tipos comuns de ferramentas utilizadas para medir a quantidade de um líquido: ferramentas para medir volumes variáveis (escalas) e ferramentas para medir volumes definidos (risco ou marca). Os instrumentos de medidas apresentam erros previstos, conforme Tabela 2. Cada instrumento apresenta um erro específico, por isso, cada volume e/ou medida nesses instrumentos, deve ser representado indicando esse erro específico. Vidrarias e Instrumentos Desvio (erro) Capacidade Valor medido Erro percentual Pipeta volumétrica ±0,01 Ml 5 mL 5,00±0,01 0,2 % Pipeta graduada ±0,1 mL 10 mL 10,0±0,1 1 % Béquer ±5 mL 50 mL 50±5 10% Bureta ±0,1 mL 50 mL 50,0±0,1 0,2 % Proveta ±0,5 mL 50 mL 50,0±0,5 1 % Balança Analítica 0,0001 g 200 g 200,0000±0,0001 - Tabela 2 – Características dos materiais. mailto:contato@algetec.com.br 4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS, ERROS E CALIBRAÇÃO DE VIDRARIAS Na parte superior das vidrarias estão localizados os erros das medidas. Como exemplo, se fosse utilizado o balão volumétrico (Figura 1) para medir 50,00 mL de um determinado líquido, a medida provável estaria entre 49,95 e 50,05. Isso acontece porque essa vidraria apresenta um erro (desvio) de ± 0,05 mL. Quando a vidraria não tem o erro explícito, basta averiguar a sensibilidade do instrumento (menor divisão) e dividir por 2. Na Figura 1, temos, da esquerda para direita, pipeta volumétrica, pipeta graduada, balão volumétrico, bureta e proveta ou cilindro graduado. Em qualquer um dos instrumentos, a medição do volume do líquido significa comparar a altura do líquido com a divisão da escala graduada ou com a marca. Figura 1 – Instrumentos de medida de volume. mailto:contato@algetec.com.br 5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS, ERROS E CALIBRAÇÃO DE VIDRARIAS A altura do líquido é determinada pelo menisco, que geralmente é côncavo, e a parte inferior do menisco deve ser usada como referência para a medição do volume: Para qualquer instrumento, o regime de escoamento para volume presente na vidraria não é total, sempre restando líquido na ponta ou em suas laterais. Para obter resultados de medição mais precisos, o volume restante no instrumento não deve ser transferido, porque o fabricante considerou esse valor. Para determinação da massa, medimos a quantidade de matéria que a amostra contém. Como a aceleração da gravidade é constante para um determinado ponto na superfície da Terra, o peso é proporcional à massa. Pode-se também, através da densidade da água, comparar a precisão de vidrarias, calculando a massa obtida utilizando diferentes vidrarias. Figura 2 – Leitura correta do volume do líquido.mailto:contato@algetec.com.br 6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE QUIMICA GERAL ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS, ERROS E CALIBRAÇÃO DE VIDRARIAS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CHANGE, Raymond; GOLDSBY, Kenneth A. Química. 11. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. CHANG, Raymond. Química Geral – Conceitos Fundamentais. Porto Alegre: AMGH, 2010. ROSENBERG, Jerome L.; EPSTEIN, Lawrence M.; KRIEGER, Peter J. Química Geral. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. mailto:contato@algetec.com.br