Prévia do material em texto

AVERIGUAÇÃO DE DENSIDADE E PICNOMETRIA 
 
Douglas Horvath 
Raul Fagundes Valério 
Leonardo Augusto Aragão Diamante 
Eduardo Marques Moraes 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRESIDENTE PRUDENTE 
08/05/2018
AVERIGUAÇÃO DE DENSIDADE E PICNOMETRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado ao Professor Marcos 
Roberto Moreira da Silva Junior da disciplina de 
Química Geral da turma XVII, do curso de 
Engenharia Ambiental. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNESP – Faculdade de Ciências e Tecnologia 
Presidente Prudente – 08/05/2018
SUMÁRIO 
 
 
INTRODUÇÃO ____________________________________________________________ 3 
OBJETIVOS _______________________________________________________________ 4 
PARTE EXPERIMENTAL ___________________________________________________ 4 
RESULTADOS E DISCUSSÃO ______________________________________________ 10 
CONCLUSÕES ___________________________________________________________ 14 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS __________________________________________ 15 
 
 3 
INTRODUÇÃO 
 
A densidade ou massa específica é um importante parâmetro físico-químico usado na 
caracterização de materiais e é definida como sendo a razão entre a massa e o volume 
ocupado por um corpo ou substância. A densidade é denominada aparente, quando inclui-se 
no cálculo do volume os espaços vazios que podem existir no interior da amostra; e é 
denominada absoluta, verdadeira, real ou de partícula quando no cálculo do volume se 
considera apenas a parte sólida da amostra, livre dos espaços vazios. Também se tem a 
densidade relativa que é aferida tendo como referência outro objeto de massa específica. 
A dificuldade na determinação do volume aumenta quando o objeto tem formato 
irregular ou quando se consideram substâncias ou sólidos particulados na forma de granulados 
ou pós. Neste caso, a determinação do volume geralmente é feita imergindo-se a substância 
ou o objeto numa proveta graduada contendo um líquido, medindo-se o deslocamento 
produzido no líquido (picnometria a líquido). (ALVES, JOSÉ JULIO., 2006.; MARTINS et 
al., 2010). 
O picnômetro utilizado na picnometria é de extrema precisão quando utilizado da 
maneira correta e tendo os devidos cuidados na manutenção do mesmo. Em sua utilização se 
introduz liquido até seu topo, a ponto de escorrer pelas suas bordas. O picnômetro tem em seu 
volume total 25ml, quando o liquido despeja sobre a borda tem-se a certeza de que seu 
volume total foi atingido. (MARTINS, et al.; 2010; MATTOS, BARBARA MEDEROS., 
2008). 
Existem alguns tipos de picnômetro, entre eles se tem o picnômetro a ar, criado em 
1936 por Torstensson e Eriksson. Em 1961 Joyce foi o primeiro a propor uso de gás hélio no 
lugar de ar para contornar o problema da adsorção do ar por alguns materiais, e assim, com o 
passar dos tempos, vem criando-se novas técnicas para o uso do picnômetro e determinação 
de densidade (MARTINS, et al., 2010). 
Para determinar a densidade utilizando um picnômetro, é necessário ter um 
picnômetro calibrado, uma balança calibrada e um termômetro a disposição. Todos esses itens 
foram utilizados para aferir as densidades do parafuso, da água destilada, do álcool comercial 
e do NaCl no experimento. 
 4 
OBJETIVOS 
 
• Realizar a calibração do picnômetro. 
• Aferir massa do parafuso, água destilada, álcool comercial (92,8 INPM) e NaCl em 
solução utilizado balança analítica. 
• Aferir volume do parafuso utilizando proveta. 
• Aferir volume de água destilada, álcool comercial e NaCl em solução utilizando 
picnômetro. 
• Calcular média dos dados aferidos, sua variação segundo desvio padrão. 
• Calcular a densidade dos materiais analisados. 
 
 
 
PARTE EXPERIMENTAL 
 
Materiais e Métodos 
Foram utilizados os seguintes equipamentos de laboratório: 
1. Balança analítica. 
2. Pisseta. 
3. Pipeta Pasteur. 
4. Proveta de 20ml. 
5. Béquer de 250ml. 
6. Béquer de 50ml. 
7. Béquer de 25ml. 
8. Picnômetro de 25ml. 
9. Termômetro. 
Foram utilizados os seguintes reagentes: 
1. Água destilada. 
2. Álcool comercial – 92,8 INPM (96o GL). 
3. Cloreto de sódio em solução 0,035mol/L. 
Também foi utilizado um parafuso como amostra sólida. 
 
 5 
Procedimento Experimental 
 Iniciou-se com a pesagem do parafuso em balança analítica por três vezes, 
fazendo a anotação de todos os resultados. Em seguida foi medido o volume do parafuso 
dentro de uma proveta com 20ml de água destilada, anotados todos os resultados e calculado a 
diferença para se obter o volume do parafuso, procedimento também repetido por três vezes. 
 Após isso foi feita a pesagem do picnômetro na balança analítica, por três 
vezes, e os resultados foram anotados. Foi então medida a temperatura da água. Dando 
continuidade foi pesado, por três vezes, o picnômetro cheio de água destilada, e os resultados 
foram anotados. 
 Para a mudança de reagente foi feita a limpeza e ambientação do picnômetro e 
então encheu-se o mesmo de álcool comercial, realizou-se a pesagem em balança analítica e 
anotou-se o resultado, processo então repetido por três vezes. 
 Por fim realizou-se novamente a limpeza e ambientação do picnômetro e 
enche-se o mesmo de NaCl em solução, realizou-se a pesagem em balança analítica e anotou-
se o resultado, processo também repetido por três vezes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6 
 
Com a pisseta, 
colocou-se 10 mL de 
água deionizada 
 
Ajustou-se o menisco 
e anotou-se o volume 
encontrado 
 
Pesou-se a amostra 
 
Transferiu-se a 
amostra para a 
proveta 
 
Anotou-se o novo 
volume 
 
Determinou-se o 
volume da amostra 
pela diferença de 
volumes 
 
Com os resultados 
calculou-se a 
densidade da 
amostra 
 
Fluxograma 1- Determinação de densidade utilizando uma proveta 
 7 
 
Colocou-se 150ml de água 
deionizada em um béquer 
 
Aguardou-se até que se atinja o 
equilíbrio térmico 
 
Pesou-se o picnômetro com a 
tampa 
 
Anotou-se e massa 
 
Encheu-se com parte da água do 
béquer e tampamos 
 
Colocou-se o picnômetro dentro 
do béquer com a água restante 
 
Aguardou-se o equilíbrio 
térmico, mediu-se e anotou-se a 
temperatura. Enxugou-se o 
líquido externo, pesou-se, e 
repetiu-se o procedimento 
 
Fluxograma 2- Calibração do Picnômetro 
 8 
 
Lavou-se o picnômetro para 
remover resíduos 
 
Adicionou-se o álcool e tampou-
se para o excesso escorrer. Com 
papel, encheu-se o líquido 
exterior 
 
Pesou-se e anotou-se a massa, 
mediu-se a temperatura do líquido 
 
Anotou-se os dados 
 
Utilizou-se a massa do álcool como 
sendo a diferença entre a massa 
aferida e a do picnômetro aferida 
anteriormente 
 
Calculou-se a densidade do álcool 
como sendo a razão da massa do 
mesmo pelo volume do picnômetro 
previamente determinado 
 
Fluxograma 3- Determinação da Densidade de Álcool Comercial 
 9 
 
Lavou-se o picnômetro para 
remover resíduos 
 
Adicionou-se o álcool e tampou-
se para o excesso escorrer. Com 
papel, enxugou-se o líquido 
exterior 
 
Pesou-se e anotou-se a massa, 
mediu-se a temperatura do 
líquido 
 
Anotou-se os dados 
 
Utilizou-se a massa do NaCl em 
solução como sendo a diferença 
entre a massa aferida e a do 
picnômetro aferida 
anteriormente 
 
Calculou-se a densidade do NaCl 
 
Fluxograma 4- Determinação da Densidade de NaCl 
 10 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
 Após os cálculos para encontrar a densidade do parafuso utilizando os dados das 
Tabelas 1 e 2, chegou-se ao resultado da Tabela 3. Como pode-se conferir, o resultado difere 
do ferro elementar literal, o que pode atribuir-se a impurezas no parafuso como carbono e 
outros elementos misturados à liga metálica que constitui o parafuso. 
 Seguindo com os cálculos para encontrar a densidade da água destilada utilizando os 
dados das Tabelas 4 e 5, chegou-se ao resultado da Tabela 6. É possível conferir que a 
variação entre os dados encontrados e osdados literais é bem pequena, e provavelmente se dá 
pela dissolução de matéria na água, como sais. 
 Com isso passa-se aos cálculos para encontrar a densidade do álcool comercial, 
utilizando os dados das Tabelas 4 e 7 e chegando-se ao resultado da Tabela 8. É possível 
observar que a densidade da amostra utilizada difere de forma razoável da literatura, o que 
pode ser causado pela evaporação do álcool e aumento da concentração de água na amostra. 
 Por fim calcula-se a densidade do NaCl. Para tal utilizamos os dados das Tabelas 4 e 
9, com esses dados isolamos a massa do NaCl através da sua concentração de 0,035mol/L no 
volume do picnômetro (25ml), com isso chegamos ao valor de 0,000875mol de NaCl na 
solução. Converte-se o valor para gramas usando os dados de massa molar da tabela 
periódica, e chega-se em 54,8g/mol, o que resulta em 0,04795g de NaCl na solução. 
Utilizando os valores obtidos da densidade da água na Tabela 6 e subtraindo a massa do NaCl 
da massa total, podemos calcular o volume de água, e pela diferença, o volume de NaCl, 
chegado aos valores da Tabela 10. Por fim calcula-se a densidade do NaCl chegando ao 
resultado da Tabela 11. Pode-se notar uma pequena discrepância entre o valor literal e a 
estimativa calculada, que pode ser explicada com variação de exatidão e precisão dos 
instrumentos e com a variação de calibração dos mesmos. (HAYNES, 2012; LIMA JUNIOR 
et al., 2012) 
 
Equação 1 – Massa média 
�̅� = 
∑ 𝑥𝑛
𝑛
1
𝑛
 
 
 
 
 
 11 
Equação 2 – Desvio Padrão 
𝑠 = √
1
𝑛 − 1
 ∑(𝑥𝑖 − �̅�)2
𝑛
1
 
 
 
Equação 3 – Densidade 
𝑑 =
𝑚
𝑉
 
 
Utilizando as equações acima chegou-se aos seguintes resultados: 
 
Tabela 1 – Massa média e Desvio padrão médio de Parafuso de Ferro em balança analítica. 
Aferições (g) Massa Média (g) Desvio Padrão Médio 
1,6509 
1,6509 0,0001 1,6510 
1,6508 
Tabela 2 – Volume médio e Desvio padrão médio de Parafuso de ferro. 
Aferições (ml) Volume do 
Parafuso (ml) 
Volume médio do 
Parafuso (g) 
Desvio Padrão 
Médio 
10,3 0,3 
0,26667 
 
0,05774 10,3 0,3 
10,2 0,2 
 
Tabela 3 – Densidade do parafuso – calculada, em literatura e diferença entre ambas. 
Densidade Calculada 
(g/cm3) 
Densidade em Literatura 
(g/cm3) 
Diferença (g/cm3) 
6,1908 7,874 1,6832 
 
 
 
 
 
 12 
Tabela 4 – Massa média e Desvio padrão médio de Picnômetro de 25ml em balança analítica. 
Aferições (g) Massa Média (g) Desvio Padrão Médio 
26,2695 
26,26937 0,000115 26,2693 
26,2693 
 
Tabela 5 – Massa média e Desvio padrão médio de Água Destilada em picnômetro. 
Aferições (g) Massa da Água (g) Massa Média (g) Desvio Padrão Médio 
53,6466 27,37723 
27,37016 0,00613 53,6363 27,36693 
53,6357 27,36633 
 
Tabela 6 – Densidade da água – calculada, em literatura e diferença entre ambas. 
Densidade Calculada 
(g/cm3) 
Densidade em Literatura 
(g/cm3) 
Diferença (g/cm3) 
1,095 0,9973 0,0977 
 
Tabela 7 – Massa média e Desvio padrão médio de Álcool comercial em picnômetro. 
Aferições (g) Massa do Álcool(g) Massa Média (g) Desvio Padrão Médio 
49,5115 23,24213 
23,2319 0,01046 49,5017 23,23233 
49,4906 23,22123 
 
Tabela 8 – Densidade do álcool – calculada, em literatura e diferença entre ambas. 
Densidade Calculada 
(g/cm3) 
Densidade em Literatura 
(g/cm3) 
Diferença (g/cm3) 
0,92928 0,81 0,11928 
 
 
 
 
 
 
 13 
Tabela 9 – Massa média e Desvio padrão médio de NaCl em solução em picnômetro. 
Aferições (g) Massa do NaCl em 
Solução(g) 
Massa Média (g) Desvio Padrão Médio 
53,6734 27,40403 
27,4008 0,002857 53,6681 27,39873 
53,6689 27,39953 
 
Tabela 10 – Volume do NaCl – calculado em relação ao volume da água. 
Volume de Água (ml) Volume de NaCl (ml) 
24,97977 0,02023 
 
Tabela 11 – Densidade do NaCl – calculada, em literatura e diferença entre ambas. 
Densidade Calculada 
(g/cm3) 
Densidade em Literatura 
(g/cm3) 
Diferença (g/cm3) 
2,37 2.16 0.21 
 
 No experimento referente à Tabela 2 foi utilizado proveta de 20ml com 10ml de água 
destilada. Nos experimentos referentes às Tabelas 5, 7 e 9 foi utilizado picnômetro de 25 ml 
devidamente calibrado, limpo e ambientado. 
 
Tabela 12 – Dados dos Reagentes Utilizado. 
Reagentes Fórmula Molecular Massa Molar (g/mol) Massa Utilizada (g) 
Água destilada H2O 18 200 
Ferro (parafuso) Fe 55,85 2 
Álcool comercial C2H6O 46,07 50 
Cloreto de Sódio NaCl 58,4 0,05 
 
 Por fim foi realizada a limpeza e secagem da vidraria utilizada, o que também exige 
cuidado adicional para garantir que esteja limpa e com o manuseio para evitar quebras. 
 
 
 
 
 14 
CONCLUSÕES 
 
 Pode concluir-se que, apesar de todos os esforços possíveis para que não houvesse 
alteração nos resultados, nem sempre é possível obter um resultado idêntico ao da literatura. 
Muitos fatores externos afetam os experimentos, como as impurezas dos materiais 
trabalhados, como no caso do parafuso, ou até mesmo a volatilidade dos materiais, como no 
caso do álcool comercial, que apenas o fato de deixar o reservatório do mesmo aberto pode 
causar um significativo aumento da densidade devido à sua evaporação. 
 O picnômetro mostrou-se uma vidraria bastante eficiente e bastante delicada, que deve 
ser manuseada com cuidado adicional, até mesmo com o uso de papel para evitar contato e 
contaminação de gorduras da pele, que podem afetar os resultados na pesagem. 
 Por fim, apesar desses fatores, os resultados obtidos foram dentro do esperado e 
próximos dos literais. 
 15 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] BASSETT, J.; DENNEY, R.C.; JEFFERY, G.H.; MENDHAM, J. Vogel: Análise 
Inorgânica quantitativa. 4ª ed. São Paulo: Editora Guanabara, 1981. p. 335-371. 
[2] ALVES, JOSÉ VILAR RODRIGUES. Comparação entre as densidades da partícula 
de seis solos do estado de Pernambuco obtidas pelo método clássico do picnômetro com 
água e o método do balão volumétrico com álcool etílico, Universidade Federal Rural de 
Pernambuco, Recife, 2006. 
[3] MARTINS, NEWTON ANDRÉIO et al. Projeto e construção de um picnômetro a ar 
para caracterização de insumos e produtos farmacêuticos, Universidade de Sorocaba, 
Sorocaba, 2010. 
[4] MATTOS, BARBARA MEDEROS. Densidade de polpas de frutas tropicais: Banco de 
dados e determinação experimental, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), 
Campinas, 2008. 
[5] HAYNES, W. M. (ED.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 93. ed. Nova 
Iorque: CRC Press, 2012. 
[6] LIMA JUNIOR, P. et al. Laboratório de Mecânica: Subsídios para o ensino de Física 
Experimental, IF-UFRGS, 2012. Disponível em: