Coeficiente de Viscosidade - Apostilas - Quimica, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
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Maraca1 de Março de 2013

Coeficiente de Viscosidade - Apostilas - Quimica, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)

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Apostilas sobre o estudo para usar corretamente um condutivimetro e medir a condutividade dos eletrólitos fracos e fortes em diferentes concentrações molares.
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Determinação do Coeficiente de Viscosidade De Líquidos

Introdução:

Neste relatório será mostrado como foi possível calcular e chegar aos valores do coeficiente de viscosidade da água e da solução de sacarose preparada em laboratório (a partir de açúcar refinado, de uso domestico). Foram realizados os experimentos com dois aparelhos diferentes: o viscosímetro de Ostwald e Hoppler. Sendo que depois de preparada a solução, esta foi testada inicialmente no refratômetro, onde foi possível medir a porcentagem de concentração de sacarose em solução e seu índice de refração.

No viscosímetro de Ostwald, foi analisado o tempo de escoamento da água e da solução de sacarose e através de cálculos mostrados chegamos à viscosidade relativa e aos valores de erro experimental. Já na viscosímetro de Hoppler, foi avaliada a viscosidade da água e da solução de sacarose através do tempo em que uma esfera de vidro de densidade conhecida leva para descer pela solução e pela água, dentro do aparelho. E juntamente com os cálculos mostrados no relatório foi possível chegar aos valores da viscosidade (relativa, cinética e absoluta) da água e da solução de sacorose, além do erro experimental.

Objetivos:

este procedimento teve como objetivo usar corretamente um condutivimetro e medir a condutividade dos eletrólitos fracos ( acido acético- CH3COOH) e fortes ( cloreto de potássio – KCl) em diferentes concentrações molares variando entre 0,10 mol.L-1 e 0,00050 mol.L-1 , calcular o grau de dissociação das soluções de ácidos acéticos e constante de dissociação dos eletrólitos fracos.

Procedimentos:

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Primeiramente preparou-se 100mL de varias soluções tanto para cloreto de potássio quanto pra o acido acético nas concentrações descritas nas tabelas abaixo e usou-se a relação m1v1=m2v2 para o calculo do volume de cada concentração.

Solução | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |

M2(mol/L) | 0,10 | 0,050 | 0,010 | 0,0075 | 0,0050 | 0,0025 | 0,0010 | 0,00075 | 0,00050 |

V(mL) | 10 | 5 | 1 | 7,5 | 5 | 2,5 | 10 | 7,5 | 5 |

Para prepara a solução 1 transferiu-se 10mL(V1) da solução estoque (M1) para o balão de 100 mL (V2) e completou-se o volume com água.

Preparou-se as soluções de 1 a 3 usando como solução estoque 1,0 M, já para as soluções de 4 a 6 usou-se como solução a solução 1 (0,1M) e por fim, para preparar as soluções de 7 a 9 usou-se como solução a solução 3 (0,010M). esse mesmo procedimento foi realizado tanto para o acido acético como para o potássio.

Em seguida foi medida a condutividade dessas soluções, da menos concentrada para a mais concentrada, utilizando o condutivimetro. antes de iniciar o experimento a célula do condutivimetro foi lavada com água destilada e após cada solução medida, era repetida esse procedimento. Posteriormente, essas medidas retiradas do equipamento foram transferidas para uma tabela, para posterior utilização em cálculos.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Com a preparação das soluções descritas nesse relatório, mediu-se as suas condutividades, tanto para o ácido acético quanto para o cloreto de potássio, e anotou-se os resultados em uma tabela que esta presente nesse relatório.

Sendo assim, preparou-se as soluções de iguais concentrações e tivemos a seguinte conclusão: soluções com a mesma concentração, KCl e CH3COOH não conduzem da mesma maneira, pelo simples motivo de que o KCl é um eletrólito mais forte (é uma substância que está completamente ionizada em solução: suas soluções conduzem eletricidade melhor que o solvente puro; os eletrólitos são oferecidos normalmente por substâncias iônicas) e possuem uma condutividade maior quando comparado com o ácido acético, que não se dissocia completamente, ou seja, é um eletrólito fraco (é uma substância molecular que está

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parcialmente ionizada em solução; possui íons livres na solução, assim como possui moléculas que caracteriza a solução pela pouca condutividade elétrica; o eletrólito fraco e os íons ficam em equilíbrio com moléculas não dissociadas.

Por conseguinte, foi analisada a relação entre o aumento da condutividade com o aumento da concentração das substâncias analisadas em cada solução preparada, sendo constatado o que era esperado, pois quanto maior a concentração de certa substância, maior será o número de íons em solução.

Questionário:

Tabela de dados:

Solução (KCl) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |

Concentração (mol/L) | 0,10 | 0,050 | 0,010 | 0,0075 | 0,0050 | 0,0025 | 0,0010 | 0,00075 | 0,00050 |

Condutividade µS/cm | 12,320 mS/cm | 6,010 mS/cm | 1309 µS/cm | 768 µS/cm | 584 µS/cm | 328 µS/cm | 195,7 µS/cm | 104,2 µS/cm | 71,1 µS/cm |

Solução (CH3COOH) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |

Concentração (mol/L) | 0,10 | 0,050 | 0,010 | 0,0075 | 0,0050 | 0,0025 | 0,0010 | 0,00075 | 0,00050 |

Condutividade µS/cm | 560 µS/cm | 392 µS/cm | 174 µS/cm | 160 µS/cm | 128 µS/cm | 87 µS/cm | 53 µS/cm | 48 µS/cm | 37 µS/cm |

4.1 faça dois gráficos, em papel milimetrado, de condutividade VS. Concentração, um para o KCl e outro para o CH3COOH. Observe e discuta as diferenças.

(em anexo)

4.2 Organize uma tabela com os dados valores condutividades molares Ʌm VS. Concentração para os dois eletrólitos observados.

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Concentração (mol/L) | Condutividades molares KCl(S/cm) | Condutividades molares CH3COOH (S/cm) |

0,10 | 123,2 | 5,6 |

0,050 | 120,2 | 7,98 |

0,010 | 130,9 | 17,4 |

0,0075 | 102,4 | 21,3 |

0,0050 | 116,8 | 25,6 |

0,0025 | 131,2 | 34,8 |

0,0010 | 195,7 | 53,0 |

0,00075 | 138,9 | 64,0 |

0,00050 | 142,2 | 74,0 |

Observações: as condutividades molares foram multiplicados por 10-6, pois o valor encontrado no condutivimetro era na unidade µS, com exceção das concentrações 0,10 e 0,050 de KCl que foram multiplicados por 10-3 pois encontravam-se na unidade MS.

(cálculos em anexo)

4.3 Determine Ʌ∞ graficamente para os dois eletrólitos. Faça os dois gráficos em papel milimetrado, comparar os valores entre si, comente. Compare os valores com os da literatura e calcule o erro experimental.

Em soluções muito diluídas a condutividade molar se aproxima de um valor limite, no qual chamamos de condutividade à diluição.

Como se pode observar as duas medições apresentam erro experimental. Isso se deve ao fato de que os resultados são baseados em dados coletados seqüencialmente, o que induz a um erro maior. O erro do CH3COOH foi mais elevado em relação ao KCl (cerca de 60% para o CH3COOH e 14,8% para o KCl) podendo ter ocorrido erros sistemáticos como: pó, erro na diluição, medição ou má calibração do aparelho.

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(gráficos e cálculos em anexo)

4.4 Determine a constante de dissociação (Ka) do CH3COOH pelo gráfico feito na questão anterior. Calcule o erro experimental comparando pKa da literatura e discuta o resultado.

O erro experimental é de, aproximadamente, 7,40%. Isso provavelmente se deve aos erros de diluição.

(cálculo em anexo)

4.5 Determine o grau de dissociação alfa do CH3COOH para as várias concentrações, equação cinco. Observe qual a tendência dos valores com relação às variações de concentração. Explique.

O grau de dissociação aumenta de acordo com a diminuição da concentração. O CH3COOH é um eletrólito fraco, e não se dissocia completamente; dessa forma, o aumento da concentração faz com que o equilíbrio seja deslocado na direção das moléculas não dissociadas.

(cálculos em anexo)

4.6 Que tipo de resíduo químico foi gerado neste experimento e como foi tratado?

Foram geradas soluções de Cloreto de Potássio (KCl) e de acido acético (CH3COOH). O KCl é um sal solúvel em água, portanto pode ser descartado diretamente na pia. Já para o descarte do ácido acético na pia, como o pH é muito ácido, adiciona-se hidróxido de sódio (NaOH) até que a solução tenha um pH adequado (entre 5 e 9).

Conclusão:

Na solução de KCl, um eletrólito forte, observa-se que a condutividade aumenta conforme o aumento da concentração, isso se deve ao alto grau de dissociação dos íons. Já na solução de

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ácido acético, que é um eletrólito fraco, o aumento da concentração desloca a reação para formação de moléculas não dissociadas.

Concluímos então que o aumento da condutividade é cada vez mais expressivo conforme o aumento da concentração.

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