INSTITUTO FEDERAL CATARINENSE
CAMPUS BRUSQUE
CURSO LICENCIATURA EM QUÍMICA
JONATAN LUSSOLLI
KAYAN DE ARCANJO BARROS
NIRALICE OLIVEIRA BENJAMIM
RENAN EDUARDO BECHER
RELATÓRIO DE PRÁTICA EXPERIMENTAL SOBRE DIFUSÃO DOS GASES
BRUSQUE - SC
2024
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Relatório de Prática Experimental: Difusão dos Gases - Lei de Graham, Trabalhos de Físico-Química
Este relatório detalha um experimento prático sobre a difusão de gases, utilizando hcl e nh3 para formar cloreto de amônio (nh4cl). O objetivo é determinar experimentalmente a velocidade de difusão dos gases e comparar os resultados com as previsões teóricas da lei de graham. O relatório inclui dados experimentais, cálculos, análise dos resultados e discussões sobre a lei de graham e suas aplicações. Além disso, o relatório apresenta questões e respostas sobre a lei de graham e suas aplicações em diferentes áreas, como enriquecimento de urânio e produção de metano por bactérias.
Tipologia: Trabalhos
2024
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JONATAN LUSSOLLI
KAYAN DE ARCANJO BARROS
NIRALICE OLIVEIRA BENJAMIM
RENAN EDUARDO BECHER
RELATÓRIO DE PRÁTICA EXPERIMENTAL SOBRE DIFUSÃO DOS GASES
BRUSQUE - SC
RELATÓRIO DE PRÁTICA EXPERIMENTAL SOBRE DIFUSÃO DOS GASES
Trabalho apresentado ao Instituto Federal Catarinense - Campus Brusque, como avaliação da disciplina de Físico-Química I, ministrada pela professora Agnes Thaiane Pereira Machado. BRUSQUE - SC 2024
posteriores. O procedimento experimental foi repetido três vezes, sempre com o tubo de vidro limpo, seco e com novas porções de algodão. A medição da velocidade dos gases é possível pelo fato de que a formação do cloreto de amônio (NH 4 CL) resulta em um precipitado branco, característico da reação entre a amônia e o ácido clorídrico, que indica o encontro dos gases. HCl (g) + NH 3 (g) → NH 4 Cl(s) A figura 1 apresenta o sistema montado na capela, os reagentes utilizados e o tubo de vidro com a marcação do anel de fumaça efetuado no experimento. Figura 1: Região de encontro dos gases com marcação em caneta hidrográfica. Fonte: Autoria própria (2024) RESULTADOS E DISCUSSÕES A partir da triplicata de experimentos, obteve-se os dados experimentais registrados na tabela 1, contendo o tempo necessário para a formação do anel e a distância percorrida pelos gases. A partir disso, calculou-se a velocidade de difusão, em cm/s, desses gases pela relação matemática V = ΔS/Δt.
Substância Tempo (s) Distância percorrida (cm) Velocidade (cm/s) Experimento 1 HCl 105
NH 3 14,3 0,
Experimento 2 HCl 93
NH 3 13,8 0,
Experimento 3 HCl 75
NH 3 13,6 0,
Tabela 1: Dados experimentais de distância, tempo e velocidades da reação. Fonte: Autoria própria (2024). Na tabela 2, calculou-se as velocidades médias obtidas experimentalmente para cada gás e a massa molar de cada substância, calculada com os dados obtidos em uma tabela periódica. Velocidade (cm/s) Massa molar (u.m.a) NH 3 0,155 17 HCl 0,119 36, Tabela 2: Velocidade média e massa molar dos gases. Fonte: Autoria própria (2024). Utilizando-se a Lei de Graham, pode-se comparar as velocidades obtidas no procedimento experimental com o inverso da raiz das massas molares. Razão de velocidades obtidas no experimento: V 1 = Velocidade de difusão do HCl V 1 = 0,119 = 0, V 2 = Velocidade de difusão do NH 3 V 2 0, Razão das massas molares: M 1 = Massa molar do HCl M 2 = Massa molar do NH 3
𝑀 𝑀 17 36,
QUESTÕES
a) Que diz a Lei de Graham de efusão dos gases? R.: A Lei de Graham afirma que a velocidade de difusão e efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade ou massa molar. b) Qual dos gases do experimento (HCL e NH 3 ) teve maior velocidade? Qual observação experimental que comprovou isso? R.: Pelo procedimento experimental realizado, comprovou-se que o gás NH 3 apresentou uma maior velocidade de difusão, pois ele preencheu uma maior porção do tubo de vidro do que o HCl no mesmo período de tempo. c) Como a diferença na difusão de gases pode ser utilizada para enriquecimento de urânio no isótopo radioativo? R.: O processo de enriquecimento de urânio para produzir combustível para reatores nucleares envolve a separação de seus isótopos (na forma de gás) baseado na diferença de velocidades entre eles. Esse processo envolve a filtração do gás de hexafluoreto de urânio (HF 6 ) para separar urânio-234 e urânio-235 do urânio-238. O gás HF 6 é forçado a passar por uma membrana contendo microporos, as moléculas mais leves então passarão mais rapidamente que as moléculas mais pesadas. O gás que sai pelos microporos fica enriquecido em moléculas leves. d) Um certo volume de gás produzido por algas fotossintetizantes levou 3,85 min para escoar por um pequeno orifício. Sob precisamente as mesmas condições, igual volume de argônio levou 4,3 min. Calcular a massa molar do gás desconhecido e sugerir que gás pode ser. R.: Conforme a Lei de Graham: 𝑉 𝑉
𝑀 𝑀 Sendo que V1 = d/t. Além disso, a massa molar do argônio é igual a 39,94 u.m.a. Portanto: 𝑑1/𝑡 𝑑2/𝑡
𝑀 𝑀 𝑑1/3, 𝑑2/4,
39, 𝑀
𝑑 3,
4, 𝑑
6, 𝑀 Considerando que os gases estavam sob as mesmas condições, inclusive no mesmo recipiente, a distância percorrida (d1 e d2) são iguais, logo: 4, 3,
6, 𝑀 M1 = 32 u.m.a Como as algas são fotossintetizantes, elas podem produzir gás oxigênio (O 2 ), que possui massa molar de 32 u.m.a. e) Uma cultura anaeróbica de uma bactéria, isolada de esgoto, liberou um gás inflamável durante o crescimento. Uma amostra pura deste gás levou 4,91 min para escoar através de um orifício minúsculo. Sob idênticas condições de temperatura e pressão, igual volume de nitrogênio levou 6,5 min para escoar do mesmo orifício. Calcular a massa molar do gás inflamável e sugerir que gás poderia ser. R.: O gás nitrogênio (N 2 ) possui uma massa molar de 28 u.m.a. Pela mesma lógica aplicada no exercício anterior: 𝑉 𝑉
𝑀 𝑀 𝑑1/𝑡 𝑑2/𝑡
𝑀 𝑀 𝑑1/4, 𝑑2/6,
28 𝑀 𝑑 4,
6, 𝑑
5, 𝑀 6, 4,
5, 𝑀
REFERÊNCIAS
ATKINS, P.; DE PAULA, J. Físico-química. Rio de Janeiro: LCT, 2008. v. 1. ISBN 978-85- 216-1600- FLEMING, Declan. Diffusion in action | The reaction of ammonia and hydrogen chloride demonstration. Disponível em: https://edu.rsc.org/exhibition-chemistry/demonstrating-the-diffusion-of-ammonia-and-hydrog en-chloride/4013696.article?utm_source=online&utm_medium=YouTube&utm_campaign=E xChem. Acesso em: 2 abr. 2024.