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VIVÊNCIA QES LQES Determinação da Densidade de Sólidos pelo Método de Arquimedes Métodos, Processos e Técnicas Italo Odone Mazali I 1 Swipe to page 1 . Apresentação “Um problema preoc a”‘ a. C. : havia Siracusa, no século III encomendado uma coroa de ouro, para homenagear uma divindade, mas suspeitava que o ourives o enganara, não utilizando ouro maciço em sua confecção. Como descobrir, sem danificar o objeto, se seu interior continha uma parte feita de prata? Só um homem talvez conseguisse resolver a questão: seu amigo Arquimedes, famoso matemático e nventor de vários engenhos mecânicos.

Hierão mandou chamá-lo e pediu-lhe uma resposta que pusesse fim à sua dúvida. Arquimedes aceitou a incumbência e pôs-se a procurar a solução para o problema. Esta lhe ocorreu durante o banho. Observou que a quantidade de água que se elevava na banheira, ao submergir, era equivalente ao volume de seu próprio corpo. Ali em uma unidade de volume: densidade = massa volume A d ensidade de sólidos e líquidos, segundo o Sistema Internacional de Unidades é em expressa em quilograma por metro cúbico – kg/m3 ( vide material Sistema SI: Unidades, Símbolos e Prefixos” ).

Entretanto, é mais comumente expressa em unidades de gramas por centímetro cúbico (g/cm3) ou gramas por mililitro (g/ml_). A densidade absoluta é uma propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma densidade própria, que a identifica e a diferencia das outras substâncias. A densidade relativa de um material é a relação entre a sua densidade absoluta e a densidade absoluta de uma substância estabelecida como padrão. No cálculo da densidade relativa de sólidos e líquidos, o padrão usualmente scolhido é a densidade absoluta da água, que é igual a 1,000 g cm-3 a 4,0 oc.

A densidade de um sólido é função da temperatura e, pnnclpalmente, da natureza da sua estrutura cristalina, haja vista, que os diferentes polimorfos de um composto exibem diferentes densidades. 3. Método de Arquimedes O Princípio de Arquimede nciado da seguinte de fluído deslocado, cuja intensidade é igual a do peso do volume de fluído deslocado” A densidade de um monólito (corpo sólido) pode ser definida como a relação entre a massa do monólito e a massa de um volume igual de um líquido.

A densidade relativa é característica para cada monólito, e depende basicamente de dois fatores: dos elementos químicos que constituem o monólito (composição química) e a maneira como estes elementos estão arranjados dentro da estrutura Cristalográficos” cristalina (vide material “Retículos Cristalinos PAGF3DF11 que agora foi desalojado pelo monólito. Na situação presente, porém, o empuxo ( E ) estará agindo sobre o monólito, equilibrando o peso do monólito ( PC ).

Desenvolvendo a igualdade (1), segundo a qual o empuxo tem intensidade igual à do peso o líquido deslocado pelo monólito, obtemos: E- PL mL•g onde g é a a celeração da gravidade (m. s-2) e mL é a massa do líquido. Sendo: mL dL • V onde d L é a densidade do líquido (g. cm-3) e VL é o volume do líquido deslocado (cm3). Substituindo mL , da equação (2), pela equação (3), temos: a qual constitui a fórmula do empuxo.

O peso do monólito é dado por: PC = dC • vc•g onde VC e dC são, respect- lume e a densidade do uma resultante vertical com sentido de cima para baixo, denominada “peso aparente” ( PAP ), cuja intensidade é dada por: Substituindo E na equação (7) p ela equação (8): oc sendo: (10) mAP g preencher os poros, o qual pode ser calculado por: (P — PAP (14) Portanto, para monólitos porosos, determinamos sua densidade aparente ( d AP ) por: PCP VCP (15) onde PC é o peso do monólito poroso. Substituindo VL da equação (15) pela equa recém-fervida.

Como a densidade da água varia em função da HO temperatura, o valor da dC 2 a ser utilizado no cálculo da densidade deve considerar essas variações. A Tabela 1 fornece os valores da densidade da água em função da temperatura. Tabela 1 – Densidade da água em função da temperatura. Décimos de grau c . 2 . 3 . 4 . 7 . 8 . 9 ilustrativas de um aparato para a determinação da densidade pelo Método de Arquimedes empregando uma balança analítica e (C) Foto do sistema montado em uma balança analítica.

Somente a haste na qual está pendurado o copo porta-amostra deve ficar sobre o prato da balança. Ao fazer a montagem a haste nao pode tocar o béquer nem a placa na qual o béquer está suportado. LQES – Laboratório de Química do Estado Sólido – Instituto de Química – UNICAMP http://lqes. iqm. unicamp. r 7 5. Procedimento Experimental para a Determinação da Densidade de Arquimedes.

O p rocedimento para a determinação da densidade de um monólito denso envolve as seguintes etapas: (1) Determinação da massa do monólito ( mc (2) Montagem do aparato para determinação da massa aparente A balança deve ser zerada (tarada) com o copo porta-amostra vazio e imerso no líquido. O copo porta-amostra deve estar completamente imerso no líquido, não podendo tocar no béquer durante todo o procedimento. Para facilitar o preenchimento do copo porta-amostra pelo líquido e evitar a ormação de bolhas de ar, recomenda-se que o fundo do copo seja furado.

Química — IJNICAMP (T) da água (ou outro líquido empregado). (5) Cálculo da densidade (T = 25 oc): H20 5,28024 • 0,9971 5,28024 – 3,35293 dC = 2,7317 g cm-3 monólito poroso envolve as p (1) Determinação da massa do monólito poroso ( mc ). (2) Imersão do monólito poroso em água (ou outro liquido) para promover o total preenchimento dos poros. (3) Determinação da massa do monólito poroso com os poros preenchidos com a água ( ml_J (4) Determinação da massa aparente empregando o monólito oroso com os poros preenchidos PAGFgDF11 a massa (real) e a massa aparente de cada uma das amostras. OBS: Atualmente, tais valores podem ser consultados no Merck Index(6)). padrão de Ouro: à massa do monólito de Au: 2,4750 g à massa aparente do monólito de Au: 2,3470 g à temperatura da água: 25 oc. Au à C álculo da densidade do Au: dC 2,4750 a 2,4750 – 2,3470 dC = 19,28 g crn-3 padrão de prata: à massa do monólito de Ag: 1,9330 g à massa aparente do monólito de Ag: 1,7490 g Ag à C álculo da densidade do Ag: dC 1 ,g-330 a 1,9330 1 , 7490 PAGF 11