Relatório - Densidade de sólidos e líquidos e variação da densidade de líquidos em função da temperatura

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS

CÂMPUS GOIÂNIA

BACHARELADO EM QUÍMICA

PÂMELLA DOS SANTOS ANDRADE SILVA

DENSIDADE DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS E VARIAÇÃO DA DENSIDADE DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA

GOIÂNIA - GO

2020

1. INTRODUÇÃO

Conforme César et al. (2004), os materiais possuem algumas propriedades que podem ser classificadas em químicas e físicas, no qual as propriedades químicas representam transformações químicas que podem acorrer com os materiais devido a uma interação de uma substancia com outra ou transformação de um material em outro. Já as propriedades físicas estão relacionadas a características que podem ser observadas e medidas no material sem que haja alguma transformação em sua composição ou identidade.

As propriedades físicas, por sua vez, ainda são classificadas também em extensivas e intensivas. A propriedades extensivas dependem da quantidade de matéria da substancia que está sendo amostrada. Alguns exemplos de propriedades extensivas são massa (m) e volume (V). Já as propriedades intensivas não dependem da quantidade de matéria como, por exemplo, temperatura (T), pressão (p), cor e densidade que são propriedades intensivas (CÉSAR et al., 2009).

De acordo com Oliveira et al. (2013), a densidade absoluta (d) ou massa especifica (ρ) é determinada através da razão entre a massa de determinado material e seu volume. Essa grandeza pode ser expressa em Kg/m3 (sistema internacional de unidades, SI) ou g/cm3.

[pic 1]

No qual:

ρ = massa específica do corpo;

m = massa do corpo;

V = volume do corpo.

Segundo Oliveira et al. (2013), “a densidade absoluta é também uma propriedade específica”, ou seja, cada material ou substância tem um determinado valor de densidade de modo que esse valor pode ser usado para caracterizar e diferenciar um material ou substância de outro.

A densidade relativa (d ou ρrelativa) de um material pode ser definida de acordo com a relação entre a densidade absoluta de um corpo (ρ) e a densidade absoluta de outro corpo definido como padrão (ρpadrão ou ρo). Geralmente, para realizar o cálculo da densidade relativa de sólidos e líquidos utiliza-se a densidade absoluta da água (1 g.cm-3) medida na temperatura de 4°C como padrão (OLIVEIRA et al., 2013). Sendo assim, a equação para determinar-se a densidade relativa é dada por:

[pic 2]

Devido a razão, a densidade relativa é uma grandeza adimensional.  

Consoante César et al. (2004), a densidade absoluta de um sólido pode ser determinada pesando-o e depois determinando seu volume. Uma das técnicas para medição de volume de determinado material, que pode ter a forma irregular, é através do método de deslocamento em que após a feito a determinação da massa da amostra adiciona-a em um instrumento volumétrico graduado apropriado, podendo ser uma proveta, picnômetro, bureta, previamente cheio com água num volume conhecido. Ao ser adicionado ao recipiente, o sólido irá deslocar o volume da água igual ao seu volume. Dessa forma, obteremos o valor do menisco após o deslocamento ocasionado pela adição do sólido amostrado e subtraindo do valor inicial previamente anotado, poderemos deduzir o volume do sólido, conforme equação abaixo:

[pic 3]

[pic 4]

Para fazer a determinação da densidade dos líquidos pode-se basear na determinação da densidade dos sólidos, de modo em que, faz-se inicialmente a medição da massa do liquido amostrado e em seguida determina-se o seu volume. No entanto, para os líquidos, a temperatura pode afetar de modo considerável no valor da densidade, devido a dilatação que pode ocorrer da amostra com o aumento da temperatura ou compressão através do resfriamento. (CÉSAR et al., 2004).

A densidade de líquidos tanto puros quanto soluções pode ser obtida através do método do picnômetro em que é determinado a massa que o liquido amostrado ocupa em um volume conhecido - volume do picnômetro. Os picnômetros são frascos que possuem um capilar utilizado para pesar determinado volume de líquido. Esse método oferece resultados de densidade bastante precisos, uma vez que o volume já está determinado (volume do picnômetro calibrado) e então é feito a pesagem da massa necessária para que determinado líquido ocupe aquele volume (GUIMARÃES et al., 2013).

[pic 5]

De acordo com Guimarães et al. (2013),

“a massa volúmica depende da massa dos átomos ou moléculas individuais e do volume efetivo ocupado pelas mesmas, seja no sólido, no líquido ou no gás. Quando uma certa quantidade fixa de materia é expandida ocorre a diminuição de sua massa volúmica e a contração de uma quantidade de matéria fixa leva ao aumento da sua densidade.”

Sabendo disso, é esperado que a temperatura influencie diretamente no valor da densidade, de modo que, quanto mais aumenta-se a temperatura de uma amostra, mais ela irá dilatar devido a maior separação dos átomos e moléculas ocasionando assim no aumento do volume desta amostra. Por outro lado, quanto mais resfria-se a amostra espera-se uma diminuição do volume ocupado por ela devido ao fato dos átomos e moléculas estarem mais unidos, há maior compressão que faz com que o volume da amostra diminua (Guimarães et al., 2013).

Um outro método que pode ser utilizado para realizar a determinação de densidade de líquidos é através do uso dos densímetros – são aparelhos que permitem a determinação da densidade através do mergulho deste no líquido que está sendo trabalhado. Os densímetros possuem uma escala no qual é realizada uma leitura direta ao mergulhá-lo no líquido não havendo necessidade de cálculos, pesagens. Eles possuem um peso constante e costumam ter o formato de um cilindro fechado contendo na parte inferior um lastro de chumbo ou mercúrio, conforme foto abaixo (Guimarães et al., 2013).