Voltar a: Atividades Laboratoriais – 10ºAno

A.l. 1.1 – Volume e número de moléculas de uma gota de água

⇒ Fundamentos teóricos da atividade 

Quando numa torneira se vão formando gotas que, devido ao seu peso, acabam por se soltar.

A forma da gota deve-se às forças que se estabelecem entre as moléculas de água.

O tamanho de uma gota varia em função do coeficiente de tensão superficial do líquido e, portanto, é especifico para cada tipo de substância líquida.

A medida volumétrica da gota depende da forma do bico gotejado ou de onde a gota é formada e também da temperatura, que alertar a tensão superficial.  

Quantidade de substância e Número de Avogadro

• Exprime-se usualmente em gramas por mole (g mol⁻¹).

Antes de iniciar:

• É necessário verificar que a bureta e o gobelé estão secos, pois o volume de água medido no final pode ser afetado pela presença de um maior número de gotas que não foram contabilizadas.  
• A medição do volume deve ser feita ao nível do líquido, para evitar o erro de paralaxe, e pela tangente ao menisco.

⇒ Para a medição do volume:

• Um conta-gotas é um instrumento de medição grosseiro, já que as gotas não têm todas o mesmo volume, por ouro lado, sendo um instrumento não graduado, necessita de uma proveta (tipo IN) para a avaliação do volume das gotas selecionadas.
• A pipeta de Beral, apesar de graduada, é também um instrumento pouco rigoroso.
• A pipeta graduada e a bureta são instrumentos rigorosos e requerem apenas um grande controlo na contagem das gotas, permitindo em simultâneo a medição do volume das gotas do líquido expelido.

⇒ Para a medição da massa:

• As balanças digitais podem ter sensibilidades diferentes, havendo frequentemente no laboratório balanças com sensibilidades de 0,1 g, 0,01 g, 0,001 g e, menos frequentemente, 0,0001 g.

Quanto maior for a sensibilidade, mais rigorosa é a medição.

Simulador : 

Simulando uma atividade experimental

Depois de realizar a atividade experimental:

⇒ Registos efetuados:

Exemplos de valores obtidos na realização da atividade.

⇒ Tratamento de resultados:

1.ª etapa – Apresentação das medidas da massa e do volume de 100 gotas de água.

• m_{100 gotas} = (3,68 ± 0,01) g
• V_{100 gotas} = (3,61 ± 0,02) g

2.ª etapa – Cálculo da massa e do volume de uma gota de água.

• $m_{1 gota}=\frac{m_{gotas}}{n_{gotas}}=\frac{3,68}{100}=0,0368 g$

Como a massa de uma gota é obtida de um quociente, o resultado deve apresentar o mesmo número de algarismos significativos do fator com o número mais reduzido de algarismos significativos, neste caso, três.

• $V_{1 gota}=\frac{V_{gotas}}{n_{gotas}}=\frac{3,61}{100}=0,0361 mL$

Como o volume de uma gota é obtido de um quociente, o resultado deve apresentar o mesmo número de algarismos significativos do fator com o número mais reduzido de algarismos significativos, neste caso, três.

3.ª etapa – Cálculo do número de moléculas que existem numa gota de água.

• M(H2O) = 18,02 g mol^-1
• $n=\frac{m}{M}=\frac{0,0368}{18,02}=0,00204 mol$

Apesar do valor resultar de um quociente, como um dos fatores corresponde a um valor tabelado, o número de algarismos significativos do resultado deverá ser igual ao do valor obtido experimentalmente, ou seja, três.

• N = n N_A = 0,00204 x 6,02 x 10²³ = 1,23 x 10²¹   moléculas de água

Conclusões

Uma gota de água tem um volume aproximado de 0,0355 mL e 1,23 x 10²¹ moléculas de água.

Observação: 

Como o tamanho das gotas pode variar, podem encontrar-se resultados diferentes se forem usados instrumentos diferentes.

A repetição dos ensaios aumentaria a precisão dos resultados, no entanto, as metas curriculares orientam para uma só medição. 

As medidas da massa e do volume, tal como todas as medidas resultantes de medições diretas de uma propriedade física ou química, estão afetadas por uma incerteza de leitura que depende do instrumentos de medida utilizado. Por isso, as medidas devem expressas com o correto número de algarismos significativos e acompanhadas da incerteza de leitura.

O valor obtido é de uma ordem de grandeza igual a 10²¹ moléculas.

• Os erros experimentais que afetaram as medições efetuadas poderão ser do tipo sistemático, tal como a má calibração da balança, ou acidental, como, por exemplo, o incorreto posicionamento do operador face à escala da proveta.
• Os valores da massa e do volume de uma gota de água poderão ser diferentes e “igualmente certos”, dependendo da pipeta utilizada.
•  Se utilizar uma bureta, em vez da pipeta, dada a sua incerteza de leitura ser menor, será possível obter valores mais precisos na medição do volume das 100 gotas de água e, consequentemente, de uma gota de água.