1. Repita o procedimento anterior para o líquido de interesse e obtenha o tempo de escoamento médio t2.
T
RATAMENTO DED
ADOS1. Calcule a viscosidade relativa (η(2,1)) e absoluta (η2) do líquido de interesse
a partir da equação (2), considerando os tempos de escoamento médio t1
e t2 determinados e a tabela a seguir, referente à água:
Temperatura (°C) Densidade (kg·m-3) Viscosidade η (μPa·s) 25 997,08 890,3 30 995,68 797,5 35 994,63 719,5
2. Compare os valores com os da literatura e comente.
Q
UESTÕES PARA OR
ELATÓRIO1. Os valores obtidos são satisfatórios?
2. Quais as possíveis fontes de erro ou limitações neste experimento? Para cada uma, tente dizer que efeito elas terão no resultado esperado dos experimentos.
B
IBLIOGRAFIA1. ATKINS, P.W.; Físico-Química, 7ª Ed., RJ, Ed. LTC, 2004.
PRÁTICA N° 3:
DETERMINAÇÃO DO VOLUME MOLAR PARCIAL
O
BJETIVODeterminar experimentalmente o volume molar parcial dos componentes de uma mistura binária.
I
NTRODUÇÃOO volume molar parcial de um constituinte em uma solução binária representa a variação de volume provocada pala adição à solução de 1 mol deste constituinte, mantendo-se constante a temperatura, a presssão e o número de mols do outro constituinte. Se o aumento do volume é pequeno em relação ao volume inicial V da solução, os volumes molales parciais V1 e V2 dos constituintes
1 e 2 são dados por:
V1 =
(
∂ V ∂n1)
n2,p , T e V2 =(
∂ V ∂n2)
n1,p , T , (1)onde n1 e n2 são os números de mols dos constituintes 1 e 2, respectivamente. O
volume total da mistura é dado por:
V = n1V1 + n2V2 . (2)
M
ATERIAIS: E
QUIPAMENTOS& R
EAGENTES 01 Balão de 10 mL (Picnômetro); 05 Balões de 25 mL; 05 Béqueres de 20 mL; 01 Balança; NaCl puro.P
ROCEDIMENTO1. Prepare cinco soluções de cloreto de sódio dissolvendo 0,550 g, 1,027 g, 1,612 g, 3,257 g e 4,407 g em exatamente 25,0 mL de água. Mantenha os balões volumétricos fechados para evitar evaporação.
2. Pese o picnômetro vazio e seco. Coloque água destilada pura no picnômetro até a marca do menisco. Coloque a tampa, enxugue o excesso do líquido e pese novamente. Anote a pesagem.
3. Repita o procedimento de pesagem com o picnômetro para cada uma das 5 soluções de cloreto de sódio. Anote cada pesagem.
T
RATAMENTO DED
ADOS1. Corrija as massas obtidas para o NaCl no item 1 do procedimento (massa aparente, m) para o vácuo (massa no vácuo, m(v)), utilizando a equação:
mNacl( v) = mNacl×
(
1 + ρarρNaCl − ρρrefar
)
, (3)com ρar = 1,22×10-3 g/mL, ρref = 8,50 g/mL e ρNaCl = 2,17 g/mL, a 25 °C.
2. Calcule o volume do picnômetro a partir da massa de água obtida no item 2 do procedimento e da densidade da água, utilizando a equação:
Vpic = mágua
ρágua . (4)
3. Determine a molalidade e a densidade de cada uma das 5 soluções de NaCl. As molalidades (bsol, em mol/kg: dados do item 1 do procedimento)
são calculadas pela expressão:
bsol = nNaCl
mágua =
mNaCl(v )
MNaClρáguaVágua , (5)
e as densidades (ρsol, em g/mL: dados do item 3 do procedimento):
ρsol = msol
Vpic . (6)
4. Faça um gráfico de volume de solução contendo 1.000 g (mil gramas) de solvente versus molalidade da solução e obtenha a expressão do ajuste (polinomial). O volume de solução é obtido da expressão:
Vsol = msol
ρsol , msol = mágua + mNaCl, mNaCl = MNaClmáguabsol
∴ Vsol = mágua
ρsol
(
1 + MNaClbsol)
. (7)A inclinação da tangente à curva em uma dada concentração fornece diretamente o valor de VNaCl (volume molar parcial do NaCl).(*)
(*) Nota: Isto ocorre porque, para 1.000 g de solvente, a quantidade química de sal é numericamente igual à molalidade da solução, de modo que VNaCl = ∂Vsol/∂bsol = ∂Vsol/∂nNaCl. A inclinação é obtida da derivada da função de ajuste polinomial aos dados experimentais.
5. Determine VNaCl em várias concentrações, compare os valores e comente.
Q
UESTÕES PARA OR
ELATÓRIO1. Os valores obtidos são satisfatórios?
2. Quais as possíveis fontes de erro ou limitações neste experimento?
B
IBLIOGRAFIAPARTE 3
PRÁTICA N° 2:
DETERMINAÇÃO DA ORDEM DE REAÇÃO PELO MÉTODO DAS VELOCIDADES INICIAIS
O
BJETIVODeterminar a ordem da reação de oxidação do iodeto de potássio pelo persulfato de potássio através do método das velocidades iniciais.
I
NTRODUÇÃONeste experimento será estudada a reação do iodeto de potássio (KI) com o persulfato de potássio (K2S2O8):
2 KI(aq) + K2S2O8(aq) I→ 2(aq) + 2 K2SO4(aq). (1)
A velocidade inicial da reação pode ser medida trabalhando-se com uma concentração baixa e conhecida de íons tiossulfato (S2O32–), com formação de
íons tetrationato (S4O62–):
2 S2O32–(aq) + I2(aq) 2I→ –(aq) + S4O62–(aq). (2)
Esta reação é muito mais rápida que a primeira, que prossegue consumindo o iodo gerado na reação (1) até que todo tiossulfato tenha sido convertido em tetrationato. Quando isto ocorre, a mínima quantidade de iodo adicional, gerada pela reação (1), na presença do iodeto que ainda não reagiu, leva à formação de I3–, que pode ser revelado através do indicador amido. O intervalo de tempo
decorrido entre o início da reação e a mudança na coloração da solução é uma medida da velocidade inicial da reação.
A lei de velocidade desta reação, à temperatura e força iônica constantes, pode ser escrita como:
v = −d[ S2O8 2– ] dt = k [S2O8 2– ]m[I-]n , (3) onde m e n são as ordens de reação em relação ao persulfato (S2O82–) e ao
iodeto (I–), respectivamente. Nesta prática, utilizaremos o método da velocidade
inicial para encontrar m e n. Este método consiste na medição da velocidade de reação após um período de tempo curto o bastante para que a reação não tenha ocorrido apreciavelmente, mas longo o suficiente para que a velocidade não seja afetada pelo tempo de mistura dos reagentes. Para um dado conjunto de condições iniciais, mede-se o intervalo de tempo (Δt) entre o início da reação e o aparecimento de uma coloração azul característica, correspondente à formação de uma quantidade fixa de iodo (Δ[I2]) pela reação (1), que é determinada pela
quantidade de tiossulfato utilizada na reação (2). A taxa de formação do iodo é igual à taxa de consumo do perssulfato e, portanto, à velocidade da reação.
Assumindo que a quantidade de tiossulfato utilizada satisfaz às condições necessárias à medida da velocidade inicial, tem-se:
v0 = −
(
d[S2O8 2–] dt)
0 = +(
d[I2] dt)
0 ≃ + Δ [I2] Δ t . (4)Uma vez que são feitas várias medidas em condições iniciais diferentes, porém se mantendo a quantidade de tiossulfato em um valor fixo, tem-se que Δ[I2] é o
mesmo em cada uma das medidas, o que resulta em:
v0 = −
(
d[S2O8 2–] dt)
0 = +(
d[I2] dt)
0 ≃ Const Δ t . (5)Substituindo a equação (5) na lei de velocidade (3) e tirando o logaritmo neperiano de ambos os membros da equação resultante, obtém-se (confirme este resultado):
ln(1/ Δ t) = ln k + mln[S2O82–
] + n ln[I-] − C , (6) em que C = ln(Const) = ln[Na2S2O3]. Logo, se fizermos um gráfico de ln(1/Δt) versus ln[S2O82–], para [I–] constante, obteremos uma reta de inclinação igual a
m, e se fizermos um gráfico de ln(1/Δt) versus ln[I–], para [S
2O82–] constante,
obteremos uma reta de inclinação igual a n.