CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA METODOLOGIA DE AULA PRÁTICA DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA TÍTULO DA AULA: MEDIDAS E ERROS

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1 Pág. 1 de 6 I - Objetivos Determinar o volume real de pipetas graduadas e volumétricas de 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 25,0mL, considerando a tolerância apresentada na Tabela 2. Utilizar a balança analítica e realizar ensaios de erros de medida. II Fundamentos Teóricos A medida precisa de volume é tão importante em muitos métodos analíticos como é a medida de massa. A unidade de volume é o litro (L), definido como um decímetro cúbico. O mililitro (ml) é 1/1000 L e é usado onde o litro representa uma unidade de volume inconvenientemente grande. O volume ocupado por uma dada massa de líquido varia com a temperatura, assim como varia também o recipiente no qual está colocado o líquido, durante a medida. Entretanto, a maioria dos equipamentos de medida de volume são feitos de vidro, o qual felizmente tem pequeno coeficiente de expansão. Conseqüentemente, as variações no volume em função da temperatura de um recipiente de vidro não precisam ser consideradas em trabalhos comuns em química analítica. O coeficiente de expansão para soluções aquosas diluídas (aproximadamente 0,025%/ o C) é tal que uma variação de 5 o C tem efeito considerável na confiabilidade da medida volumétrica. As medidas volumétricas devem tomar como referência alguma temperatura padrão; este ponto de referência é geralmente 20 o C. A temperatura ambiente da maioria dos laboratórios fica suficientemente perto de 20 o C de modo que não há necessidade de se efetuar correções das medidas de volume. No entanto, o coeficiente de expansão para líquidos orgânicos pode requerer correções para diferenças de temperatura de 1 o C ou até menos. Medidas confiáveis de volume são realizadas com uma pipeta, uma bureta ou um balão volumétrico. As pipetas permitem a transferência de volumes exatamente conhecidos de um recipiente para outro. As informações relacionadas ao seu uso são dadas na Tabela 1. Tabela 1: Características de pipetas Nome Tipo de calibração * Função Capacidade disponível, ml Volumétrica TD Liberação de volumes fixos Livre Mohr (graduada) Tipo de drenagem TD Liberação de volumes variáveis 1-25 Até a menor linha de calibração Sorológica TD Liberação de volumes variáveis 0,1-10 Soprar a última gota** Sorológica TD Liberação de volumes variáveis 0,1-10 Até a menor linha de calibração Oswald-Folin TD Liberação de volumes fixos 0,5-10 Soprar a última gota** Lambda TC Conter um volume fixo 0,001-2 Lavar com solvente adequado Lambda TD Liberação de volumes fixos 0,001-2 Soprar a última gota** Eppendorf TD Liberação de volumes fixos ou variáveis 0,001-1 Ponteira esvaziada por deslocamento de ar

2 Pág. 2 de 6 * TD, para dispensar; TC, para conter ** Um anel fosco próximo ao topo da pipeta indica que a última gota deve ser assoprada Uma pipeta volumétrica ou de transferência dispensa um volume fixo e único, entre 0,5 e 200mL. Muitas pipetas têm códigos coloridos para cada volume, para conveniência na identificação e manuseio. As pipetas de medida ou graduadas são calibradas em unidades convenientes para permitir a liberação de qualquer volume até sua capacidade máxima, variando de 0,1 a 25mL. As pipetas volumétricas e graduadas são preenchidas até a marca de calibração pela abertura inferior; a maneira pela qual a transferência se completa depende do seu tipo específico. Como existe uma atração entre a maioria dos líquidos e o vidro, uma pequena quantidade de líquido costuma ficar retida na ponta da pipeta após esta ser esvaziada. Esse líquido residual nunca deve ser assoprado em uma pipeta volumétrica ou em algumas pipetas graduadas, mas pode ser assoprado em outros tipos de pipeta. Tabela 2: Tolerâncias de Pipetas Volumétricas e Graduadas, Classe A Capacidade, ml Tolerância, ml 0,5 0, , , , , , , , ,08 As marcas de volume são feitas pelos fabricantes com os equipamentos volumétricos bem limpos. Um nível de limpeza análogo deve ser mantido no laboratório se estas marcas forem usadas com confiança. Somente superfícies de vidro limpas sustentam um filme uniforme de líquido. Poeira ou óleo rompe este filme. Portanto, a existência de rupturas no filme é uma indicação de uma superfície "suja". Limpeza. Uma breve agitação com uma solução quente de detergente é geralmente suficiente para remover graxa e poeira. Agitação prolongada não é aconselhável já que pode aparecer um anel na interface detergente/ar. Este anel não pode ser removido e inutiliza o equipamento. Depois de ser limpo, o equipamento deve ser bem enxaguado com água de torneira e então duas a três vezes com água destilada. Raramente é necessário secar vidraria volumétrica. Evitando a paralaxe. A superfície de um líquido confinado num tubo estreito exibe uma curvatura marcante, ou menisco. É comum utilizar a parte inferior do menisco como ponto de referência na calibração e no uso de equipamento volumétrico. Este ponto mínimo pode ser melhor visualizado segurando-se um cartão de papel opaco atrás da coluna graduada. Ao se ler volumes, seu olho deve estar no nível da superfície do líquido para assim evitar um erro devido à paralaxe. Paralaxe é um fenômeno que provoca a sensação: (a) do volume ser menor

3 Pág. 3 de 6 que seu o valor real, se a leitura do menisco for acima da linha perpendicular e (b) do volume ser maior, se a leitura do menisco for abaixo da linha do líquido. As seguintes instruções são especificamente apropriadas para pipetas volumétricas, mas podem ser consideradas para o uso de outros tipos de pipetas. O líquido é sugado para o interior da pipeta pela aplicação de um pequeno vácuo. Sua boca nunca deve ser usada para sucção já que há possibilidade de ingerir acidentalmente o líquido que está sendo pipetado. Ao invés da boca, deve-se usar uma pêra de borracha ou um tubo de borracha conectado à trompa de vácuo. Limpeza. Use uma pêra para aspirar solução de detergente a um nível de 2 a 3 cm acima da marca de calibração da pipeta. Drene esta solução e enxágüe a pipeta com várias porções de água de torneira. Verifique se o filme de água na parede da pipeta é homogêneo ou se há rupturas do filme. Se houver rupturas, lave tantas vezes quantas forem necessárias com detergente. Finalmente, preencha a pipeta com água destilada com um terço de sua capacidade e rode-a até molhar toda a sua superfície interna. Repita este procedimento com água destilada pelo menos duas vezes. A medida de uma alíquota. Use uma pêra para aspirar um pequeno volume do líquido a ser amostrado para a pipeta e molhe sua superfície interna com este líquido. Repita isto com outras duas porções do líquido. Então, cuidadosamente, preencha a pipeta com um volume um pouco acima da marca de calibração. Certifique-se que não há bolhas no líquido e nem espuma em sua superfície. Acerte o zero. Toque a ponta da pipeta na parede interna de um béquer (não o frasco para onde a alíquota vai ser transferida), e vagarosamente, deixe que o líquido escorra livremente. Descance então a ponta da pipeta na parede interna do frasco por poucos segundos. Finalmente, retire a pipeta com um movimento de rotação para remover qualquer líquido aderido na sua ponta. O pequeno volume retido na ponta de uma pipeta volumétrica nunca deve ser soprado para ser liberado. O material de vidro volumétrico é calibrado pela medida da massa do líquido (geralmente água destilada ou deionizada) de densidade e na temperatura conhecidos, que é contida ou dispensada no recipiente volumétrico. A correção para o empuxo precisa ser feita na realização da calibração, uma vez que a densidade da água é bastante diferente daquelas dos pesos. Os cálculos associados com a calibração, apesar de não serem difíceis, são de alguma forma complexos. Os dados brutos das pesagens são primeiramente corrigidos para o empuxo, com a equação: d ar d ar P1 P2 P2 d obj d massas Onde, P1 é a massa corrigida do objeto, P2 é a massa dos padrões, dobj é a densidade do objeto, dmassas é a densidade das massas padrão e dar tem um valor de 0,0012 g/cm 3. Em seguida, o volume do aparato na temperatura de calibração (T) é obtido pela divisão da densidade do líquido, naquela temperatura, pela massa corrigida. Finalmente, esse volume é corrigido para a temperatura-padrão a 20 C. A Tabela 4 é fornecida para auxiliar nos cálculos do empuxo. As correções para o empuxo, em relação a pesos de aço inoxidável ou latão (a diferença entre os dois é suficientemente pequena, podendo ser negligenciada) e para as variações no volume da água e recipientes de vidro, foram incorporadas nesses dados. A multiplicação pelo fator adequado, presente na Tabela 3, converte a massa de água na temperatura T para (1) o volume correspondente naquela temperatura ou (2) o volume a 20 C.

4 Pág. 4 de 6 Tabela 3: Volume ocupado por 1,000 g de água, pesado ao ar, empregando-se massas-padrão de aço inoxidável* Temperatura, T, C Volume, ml Na temperatura ambiente, T Corrigida para 20 C 10 1,0013 1, ,0014 1, ,0015 1, ,0016 1, ,0018 1, ,0019 1, ,0021 1, ,0022 1, ,0024 1, ,0026 1, ,0028 1, ,0030 1, ,0033 1, ,0035 1, ,0037 1, ,0040 1, ,0043 1, ,0045 1, ,0048 1, ,0051 1, ,0054 1,0052 * Foram aplicadas as correções para o empuxo (pesos de aço inoxidável) e variações no volume do recipiente III Materiais e Métodos A. Materiais Pipetas graduadas de 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 25,0mL (escolher aleatoriamente uma por grupo) Pipetas volumétricas de 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 25,0mL (escolher aleatoriamente uma por grupo) Erlenmeyer de 125mL (dois por grupo) Frasco com água destilada Termômetro Papel absorvente

5 Pág. 5 de 6 Balança analítica Pipetador de borracha (pêra) B. Procedimento experimental 1. Verifique e anote a temperatura da água destilada e a temperatura ambiente. 2. Pese com o auxílio de um papel absorvente, um erlenmeyer de 125mL previamente limpo, seco e tarado em balança analítica (anote a massa na tabela de resultados). 3. Pipete com o auxílio da pipeta volumétrica disponível, o volume desejado. Acerte o menisco e transfira a porção de água para o erlenmeyer. 4. Pese o conjunto (erlenmeyer + água). Anote na tabela de resultados. 5. Repita os procedimentos 2 ao 4, com uma pipeta graduada de mesma capacidade volumétrica. 6. Faça os cálculos. IV- BIBLIOGRAFIA BACCAN, N.; ANDRADE, J. C. ; GODINHO, O. E. S.; BARONE, J. S. Química Analítica Quantitativa Elementar, 2 a edição. Campinas: Editora da UNICAMP, SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química Analítica. Tradução Marco Tadeu Grassi. Revisão Técnica Célio Pasquini. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2006.

6 Pág. 6 de 6 Nomes: Aula: Data: Resultados da calibração das pipetas volumétricas Grupo Capacidade da pipeta (ml) Massa do erlenmeyer (g) Massa erlenmeyer + Massa da Volume na Temperatura Ambiente (ml) Volume a 20 C (ml) Resultados da calibração das pipetas graduadas Grupo Capacidade da pipeta (ml) Massa do erlenmeyer (g) Massa erlenmeyer + Massa da Volume na Temperatura Ambiente (ml) Volume a 20 C (ml) Exercícios 1. Calcule o volume escoado pelas pipetas graduada e volumétrica na temperatura ambiente e a 20 C. Estes volumes são calculados multiplicando-se a massa de água obtida em cada medida pelo fator dado na Tabela A temperatura da sala (ambiente) e da água foram iguais? Em caso de resposta negativa verifique se a alteração é significativa. 3. Qual pipeta apresentou maior erro, considerando a tolerância apresentada na Tabela 2? Justifique sua resposta.