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AL 1.3 – Identificação de uma substância e avaliação da sua purezaComo identificar materiais no laboratório?
Como avaliar o grau de pureza de algumas substâncias?
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Através desta atividade pretende-se que os alunos possam conhecer e aplicar métodos de avaliação da identidade de uma substância e do grau de pureza de uma amostra. Para isso, deverão utilizar técnicas de determinação de densidade/densidade relativa e de ponto de fusão e/ou ebulição para, posteriormente, compararem os valores obtidos com os valores tabelados para várias substâncias. Pretende-se ainda que discutam limitações das técnicas usadas (instrumentos e erros cometidos).
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Objeto de ensinoDensidade de sólidos e líquidos,
Uso de picnómetros e densímetros
Densidade de materiais
Ponto de ebulição e ponto de fusão
Equipamento automático/ Equipamento tradicional
Equipamento de Aquisição e Tratamento de Dados (SATD)
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Objetivos de aprendizagem
Determinar, experimentalmente, a densidade de alguns materiais usando métodos diferentes;
Comparar os valores de densidade obtidos experimentalmente para sólidos e líquidos com os valores tabelados, com vista a
concluir sobre a pureza dos materiais em estudo;
Determinar, experimentalmente, os pontos de ebulição e de fusão de materiais diversos por métodos diferentes;
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Objetivos de aprendizagem
Comparar os valores obtidos, para o mesmo material, com métodos diferentes;
Comparar os valores da temperatura de ebulição de líquidos e/ou de fusão de sólidos com valores tabelados e avaliar a pureza dos
materiais em estudo;
Interpretar representações gráficas de dados experimentais de variação da temperatura em função do tempo;
Utilizar a metodologia de Resolução de Problemas num caso concreto.
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Assim, propõe-se:
Determinação da densidade e da
densidade relativa de um sólido (cobre, chumbo, alumínio, latão...) e de
um líquido (água, etanol...) usando os
métodos do picnómetro (tanto para líquidos como
para sólidos), do densímetro (só para o
líquidos) e da determinação indireta
(medição da massa e do volume)
Análise comparativa dos valores obtidos com
valores tabelados (usar fontes de dados) e
investigar sobre o tipo de erros que podem ter sido
cometidos durante as determinações;
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Planificação do procedimento
experimental (do tipo investigativo) com
vista a determinar: a densidade média de
areia e de um componente da
mesma, por exemplo o quartzo, a
densidade do sal da cozinha;
Determinação do ponto de ebulição de
um líquido (por exemplo, água,
etanol...) usando: equipamento automático,
equipamento de Aquisição e
Tratamento de Dados (SATD) ou
Determinação do ponto de fusão de um sólido (por exemplo, enxofre, naftaleno, ácido salicílico...)
usando: equipamento tradicional,
equipamento automático.
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Material e
equipamento
• Aparelho automático do ponto de ebulição• Aparelho automático do ponto de fusão• Areia• Computador com software específico e interface• Densímetros de diversas gamas • Equipamento tradicional (por exemplo o tubo de Thiele) • Esguicho para água destilada • Pedaços de alumínio irregulares • Pedaços de chumbo irregulares • Pedaços de cobre irregulares Pedaços de Quartzo• Picnómetro de líquidos de 50 mL ou de outra capacidade • Picnómetro de sólidos de 50 mL ou de outra capacidade • Sensor de temperatura para a interface • Tubos capilares• Pedaços de latão irregulares
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• A unidade SI de densidade é kg m-3. Usualmente, a densidade de sólidos e líquidos exprime-se em unidades diferentes da unidade do SI: g cm-3 e kg dm-3.
Densidade (ou massa volúmica)
de uma substância
Geralmente, a substância usada como termo de comparação para sólidos e líquidos é a água pura, a 4 ºC, cuja densidade é 1 g cm-3.
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Densidade relativa de algumas substâncias em relação à água a 4º C
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• Temperatura à qual uma substância passa do estado sólido ao estado líquido.
Temperatura (ou ponto) de fusão
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Se a amostra for pura, começa a fundir a uma temperatura característica dessa substância, que se mantém constante enquanto durar a fusão da amostra.
Se a amostra não for pura, irá ocorrer uma maior variação de temperatura durante a fusão. Essa variação será tanto maior quanto menor for o grau de pureza da amostra.
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Alguns pontos de fusão à pressão atmosférica normal
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• Temperatura à qual uma substância passa do estado líquido ao estado gasoso.
Temperatura (ou ponto) de
ebulição
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Se a amostra for pura, entrará em ebulição a uma dada temperatura chamada ponto de ebulição e essa temperatura mantém-se constante enquanto ocorrer a ebulição.
Na medição experimental do ponto de ebulição de uma amostra pura, não se deve observar uma variação superior a 1 ºC.
- Se durante a ebulição de uma amostra a temperatura variar, essa amostra é uma mistura (solução) ou uma substância impura.
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Alguns pontos de ebulição à pressão atmosférica normal