Relatório Experimento 5 Determinação da massa molar do magnésio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ 
INSTITUTO DE FÍSICA E QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR 
DO MAGNÉSIO 
 
 
 
 
Fabiana Lopes da Cunha - 2019007510 
Larissa Lauer Lopes Micheleto - 2019006684 
 
 
 
 
 
 
Química Geral Experimental – QUI017 
Prof.ª: Ana Laura Martins Mulkson Alves 
 
 
 
 
 
09 de maio de 2019 
Introdução 
Os elementos químicos possuem três tipos de massa: massa molar; massa 
molecular; e massa atômica. A massa atômica é igual à média ponderada das 
massas atômicas dos isótopos constituintes do elemento; a massa molecular de 
uma substância é numericamente igual à soma das massas atômicas de todos os 
átomos da molécula dessa substância; a massa molecular e a massa molar 
possuem os mesmos valores, o que as difere é a unidade de medida. A massa 
molar relaciona-se com o número de mols que é dado pela constante de Avogadro. 
(Brasil Escola) 
O mol é uma unidade de medida utilizada para expressar massa, volume, 
número de átomos ou moléculas de diferentes matérias. Como a massa de um 
átomo é muito pequena, foi estabelecido um elemento referência para se ter como 
base para outros. Hoje em dia há técnicas mais precisas para determinar essas 
massas. (Brasil Escola) 
 
 
 
 
 
Objetivos 
Aprender a determinar a massa molar dos elementos químicos a partir de suas 
reações. Nesse caso, encontrar a massa molar do magnésio com base em sua 
reação com o ácido clorídrico concentrado. 
 
Resultados e Discussões 
Procedimento 
Resultado: 
Em uma balança analítica devidamente calibrada, pesou-se uma quantidade de 
magnésio equivalente à 0,0383 g, com o auxílio de uma pinça metálica e um vidro 
de relógio. A quantidade de magnésio estava devidamente limpa e seca. 
Logo após, despejou-se a quantidade de magnésio no fundo de um béquer de 
1000 mL, colocando um funil sem colo, ao contrário, em cima das peças de 
magnésio, tomando cuidado para deixar todas as peças de magnésio dentro do funil. 
Em seguida, encheu-se o béquer com água até um ou dois dedos acima da boca do 
funil. Posteriormente, encheu-se uma proveta de 100 mL com água, sendo 
necessário colocá-la no béquer da seguinte forma: colocou-se um pedaço de papel 
sulfite na saída da proveta, virando-a para baixo e aproximando a saída da proveta 
da saída do funil sem colo. Finalmente, retirou-se o papel da proveta e inseriu-se a 
proveta no sistema, de modo que ele ficasse de acordo com a imagem a seguir: 
 
 
 
Esse procedimento foi necessário a fim de não deixar bolhas de ar na proveta. 
Na capela, com o auxílio de uma pipeta graduada de 10 mL e de um pipetador, 
tomando o devido cuidado para não contaminá-lo com a substância, adicionou-se 10 
mL de HCl concentrado o mais próximo possível do fundo do béquer. No mesmo 
instante, as partículas de magnésio começaram a borbulhar e o nível de ar da 
proveta começou a aumentar gradativamente, obtendo os seguintes resultados: 
• Volume de água: 62 mL 
• Volume de ar na proveta: 38 mL 
• Medida do gás: 10,5 cm 
• Temperatura final da solução: 26ºC 
 
Além disso, tinha-se os seguintes dados estabelecidos: 
• Temperatura ambiente: 23ºC 
• Pressão ambiente: 694 mmHg 
• Pressão de vapor de água: 25,209 mmHg 
• Densidade da água: 0,0068 g.mL-1 
 
A fórmula usada para achar a pressão de hidrogênio foi a seguinte: 
𝑝𝐻2 = 𝑝𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 − 𝑝𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 − 𝑝𝑐𝑜𝑙𝑢𝑛𝑎 
 
Onde, 𝑝𝑐𝑜𝑙𝑢𝑛𝑎 = 𝑑á𝑔𝑢𝑎 . 𝑔. ℎ. 7,5. 10
−4
 
Fazendo uso da fórmula, a pressão de gás hidrogênio encontrada foi de 
668,714072 mmHg. 
Em seguida, usando-se a Equação 1, com a pressão em mmHg, volume em 
litros, n em mols, R em L.mmHg.mol-1.K-1, e temperatura em Kelvin, determinou-se o 
número de mols de gás hidrogênio formado: 1,362845938 mols. 
• R = 62,36 L.mmHg.mol-1.K-1 
• Temperatura: 26ºC + 273 = 299 K 
• Volume = 0,038 L 
 
𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 
Equação 1: Equação Geral dos Gases (Clausius-Clapeyron) 
 
Em seguida, usando a relação estequiométrica entre o magnésio e o gás 
hidrogênio, a qual é de 1 para 1, possibilitando usar o número de mols do magnésio 
sendo igual ao de gás hidrogênio obtido, evidenciada através da Equação 2, e o uso 
da Equação 3, obteve-se uma massa molar de 28,10295641 g.mol-1 para o 
magnésio. 
 
 
1𝑀𝑔(𝑠) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) → 1𝑀𝑔𝐶𝑙2(𝑎𝑞) + 1𝐻2(𝑠) 
Equação 2: Reação entre Magnésio sólido e Ácido clorídrico 
 
𝑛 = 
𝑚
𝑀𝑀
 (𝑔. 𝑚𝑜𝑙−1) 
Equação 3: Relação entre número de mols, massa e massa molar 
 
Onde, 
• n: número de mols 
• m: massa (g) 
• MM: massa molar (g.mol-1) 
 
Através da massa molar tabelada do Magnésio que é equivalente a 24,312 
g.mol-1 e da Equação 4, obteve-se o erro porcentual igual a 15,59294344 ~ 15,59% 
 
|𝑀𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑎 − 𝑀𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎|
𝑀𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎
 . 100 
Equação 4: Erro porcentual 
 
Discussão: 
A diferença entre a massa molar obtida e a massa molar tabelada pode ser 
explicada por uma série de fatores, sendo o mais influente a proporção estabelecida 
na medição volumétrica de gás hidrogênio na proveta, pois qualquer medição feita 
está sujeita à erros sistemáticos. Outro fator pode ser a presença de impurezas na 
amostra de magnésio que não reagiram com o ácido clorídrico, ou uma possível 
película de óxido de magnésio, que ao reagir com o ácido, formaria água ao invés de 
gás hidrogênio, comprometendo o volume final. (Fogaça, s.d.) 
A pressão de vapor foi descontada, pois a equação de Clapeyron foi usada 
para medir especificamente o número de mols de gás hidrogênio, caso a pressão de 
vapor d’água não fosse descontada, seria calculado o número de mols da mistura 
desses gases, sendo impossível aplicar a relação estequiométrica obtida na 
Equação 2. Como também, a pressão do hidrogênio medido seria maior e a massa 
molecular menor porque toda a pressão do tubo seria formado pelo H2. (Pressão de 
vapor, 2019) 
E se o inicio da reação ocorresse antes da introdução da fita de magnésio, teria 
uma medição da pressão do hidrogênio menor e uma massa molecular maior, além 
de perdas de algumas frações do experimento. (Hidrogênio, 2019) 
Considerando dois corpos de Mg com mesma massa sendo uma pura e outra 
impura, caso a fita de magnésio tivesse impurezas que não reagissem com o HCl, o 
magnésio impuro teria uma massa de reação menor e assim ia ter uma massa 
molecular menor. (Fogaça, Cálculos estequiométricos com reagentes impuros, 2006) 
Enfim, e caso a quantidade de magnésio pesada não estivesse totalmente 
dentro do funil, um parte dela reagiria liberando gás hidrogênio para fora do sistema, 
tornando a medição do volume de gás hidrogênio imprecisa, comprometendo os 
cálculos seguintes. (Unityinstrumentos, 2015) 
 
 
Conclusão 
Concluiu-se que com essa reação, pode-se calcular a massa molar do 
magnésio, pressão do hidrogênio e a densidade com precisão, porém sem exatidão, 
pois os erros sistemáticos influenciam em resultados obtidos, que se remete a 
medições, e sempre vêm acompanhadas de incertezas. 
Outra possível razão para o erro porcentual de medição pode ser o uso de um 
sistema não totalmente fechado, que sugere a troca de matéria entre o sistema e o 
ambiente. Além disso, as amostragens usadas em experimentos podem conter 
impurezas, que comprometem o decorrer da reação, influenciando, assim, nos 
cálculos posteriores. 
Em suma, é importante ressaltar a necessidade de se conhecer a equação da 
reação usada no experimento de modo a estabelecer a relação estequiométrica 
entre os componentes desejados. 
Referências Bibliográficas 
DIAS, Diogo Lopes. O que é mol?; Brasil Escola.Disponível em: 
<https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-mol.htm>. Acesso em 14 de 
maio de 2019. 
SOUZA, Líria Alves de. Massa molar e número de mol; Brasil Escola. Disponível 
em: <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/massa-molar-numero-mol.htm>. Acesso 
em 14 de maio de 2019. 
(03 de abril de 2019). Acesso em 15 de maio de 2019, disponível em: 
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o_de_vapor> 
(02 de maio de 2019). Acesso em 15 de maio de 2019, disponível em: 
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%A9nio> 
Fogaça, J. R. (s.d.). Acesso em 15 de maio de 2019, disponível em: 
<https://alunosonline.uol.com.br/quimica/pureza-reagentes.html> 
Fogaça, J. R. (28 de janeiro de 2006). Acesso em 15 de maio de 2019, disponível 
em: <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/calculos-estequiometricos-com-
reagentes-impuros.htm> 
Unityinstrumentos. (15 de junho de 2015). Acesso em 15 de maio de 2019, 
disponível em: <http://www.unityinstrumentos.com.br/voce-conhece-a-diferenca-
entre-precisao-e-exatidao/>