Este documento apresenta um experimento para determinar a massa molecular do gás butano através da aplicação da lei dos gases ideais. Ele descreve os materiais e métodos utilizados, incluindo a coleta de dados como temperatura, volume de gás e massa de isqueiro antes e depois da queima. Os cálculos realizados a partir destes dados são apresentados, resultando na massa molecular do butano. Um segundo experimento para determinar o teor de carbonato de cálcio em uma amostra também é descrito.

1. UP – UNIVERSIDADE POSITIVO
ELISAMA GRAFF CELLA
FELIPE LOPES BACELLAR
DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLECULAR DE UM GÁS
Professor: Lígia Alves da Costa Cardoso
CURITIBA – PR
2013

2. Sumário
Sumário..............................................................................................................................2
1.Introdução.......................................................................................................................3
2.Material e Métodos.........................................................................................................7
3.Resultados e Discussão...................................................................................................8
3.1 Experimento A: Determinação da massa molecular do gás butano........................8
1.Referências...................................................................................................................11

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1. Introdução
As substancias podem ser fundamentalmente de três tipos, iônica,
molecular ou metálica. Nas condições ambientes as substancias iônicas e
as metálicas (exceto o mercúrio) são sólidas. Porém, entre as substancias
moleculares, nessas mesmas condições, encontramos as que são solidas,
as que são líquidas e as que são gasosas. Assim se uma determinada
substancia é gasosa nas condições ambientes, podemos deduzir que ela é
formada por moléculas, incluindo os gases nobres que são formados por
apenas um átomo.
No estado gasoso as moléculas encontram-se muito mais
separadas umas das outras do que nos demais estados. Isso ocorre
porque a coesão entre as moléculas no estado gasoso é muito pequena.
Essa é a explicação científica para o fato de uma mesma massa de uma
substancia molecular ocupar um volume muitíssimo maior no estado
gasoso do que no estado líquido ou sólido.
As partículas em estado gasoso movimentam-se de maneira
contínua e desordenada em todas as direções e sentidos, chocando-se
constantemente e uniformemente contra as paredes internas do recipiente
que as contém. Quando uma partícula se choca contra as paredes internas
do recipiente, ela exerce uma certa força por unidade de área. A essa
relação denominamos pressão, que é diretamente proporcional ao número
de choques por unidade de área.
A pressão exercida por um gás contido num frasco fechado é
proporcional ao numero de choques de suas moléculas, contra as paredes
do recipiente. Ao aquecermos um gás contido num frasco, suas moléculas
irão se movimentar com maior velocidade, isto é, ocorrera um aumento de
sua energia cinética.
Transformações gasosas
Isotérmica ( Temperatura constante)

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Para uma dada massa de gás à temperatura constante, o volume
ocupado pelo gás é inversamente proporcional à pressão exercida. Um
aumento na pressão irá acarretar uma diminuição do volume ocupado pelo
gás, de maneira que o produto entre essas grandezas seja constante.
P1 . V1 = P2 . V2
Essa relação foi estabelecida experimentalmente em 1662 pelo
químico inglês Robert Boyle, sendo conhecida como Lei de Boyle.
Isobárica (Pressão constante)
Para uma dada massa de gás à pressão constante, o volume
ocupado pelo gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta. Um
aumento da temperatura absoluta acarreta um aumento do volume
ocupado pelo gás, de maneira de o quociente seja constante.
V1 / T1 = V2 / T2
A relação entre volume e temperatura foi inicialmente observada em
1787 por Jacques Charles e quantificada em 1802 por Joseph Gay-Lussac,
sendo conhecida como Lei de Charles Gay-Lussac.
Isocórica ou Isovolumétrica (Volume constante)
Para uma dada massa de gás a volume constante, a pressão
exercida pelo gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta. Um
aumento da temperatura absoluta acarreta, um aumento da pressão
exercida pelo gás, de maneira que o quociente seja constante.
P1 / T1 = P2 / T2
Relacionando as três transformações gasosas estudadas até aqui,
obtemos uma relação denominada equação geral dos gases.

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P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2
Principio de Avogadro
Volumes iguais de dois gases quaisquer, nas mesmas condições de
pressão e temperatura, contém igual número de moléculas.
Com a combinação das três proporcionalidades, Boyle, Charles e
Avogadro temos a lei do gás ideal.
P . V = n.R.T
Mistura de gases
Toda mistura de gases é um sistema homogêneo. A pressão final
alcançada será a soma de todas as pressões parciais dos gases
misturados.

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2. Objetivo
O objetivo principal é interpretar as leis de comportamento dos gases
ideais, utilizando a Equação Geral dos Gases e a pressão de vapor da
água em aplicação prática de estimativa da massa molar do gás de um
isqueiro.

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2. Material e Métodos
Materiais utilizados nas práticas A e B:
· Proveta 50 mL
· Béquer 1000 mL
· Isqueiro
· Tubo de borracha
· Água destilada
· Termômetro
· Balança analítica
· Carbonato de cálcio (CaCO3)
· Kitassato
· Ácido clorídrico 6 mol.L-1 (HCl)
· Rolha

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3. Resultados e Discussão
3.1 Experimento A: Determinação da massa molecular do gás
butano
Para determinação da massa do gás butano, é necessária a
obtenção dos valores da pressão da água, e da pressão da atmosfera, a
variação entre essas pressões nos dá o valor da pressão parcial do gás
butano.
Para isso foi necessário preencher uma proveta de 50mL de água
destilada, colocar uma das extremidades do tubo de borracha dentro da
proveta e inverter a proveta dentro do béquer com 450mL de água
destilada, tomar cuidado para não perder o volume da água da proveta. A
outra ponta do tubo de borracha é ligada ao isqueiro de gás, que funciona a
partir da queima do gás butano. Quando a válvula for pressionada, o gás
butano é liberado para o meio e desloca a água do interior da proveta para
baixo, essa diferença de volume é a quantidade de gás butano que foi
liberada. Para a realização dos cálculos o isqueiro foi pesado antes e após
a análise para verificar a massa liberada.
É necessário verificar as alterações de temperatura do meio em
análise, segue a baixo uma tabela com os dados encontrados de
temperatura da água, volume do gás encontrado na proveta e massa do
gás transferido.
Massa inicial do isqueiro 2,89300 g
Massa final do isqueiro 2,89146 g
M(final) – M(inicial) 0,00154 g
Temperatura inicial da água 18°C
Volume do gás 42 mL
A partir dos dados experimentais encontrados podemos calcular a
massa molar do gás butano. Através da relação entra a fórmula do gás
ideal com a fórmula da massa molar, obetamos a seguinte fórmula:

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M = ( m . R . T ) / ( P . V )
P = 0,98 atm ( Valor encontrado analisando as diferenças de
pressão de acordo com a temperatura encontrada em mmHg e
transformada em atm )
m1 = 2,89300 g
m2 = 2,89146 g
V = 0,042 L
T = 18°C ou 291 K
M = ( 0,00154 x 0,082 x
291 ) / ( 0,98 x 0,042 )
M = 0,893
A massa molecular do gás metano é de 58 g/mol. Os dados obtidos
experimentalmente não foram iguais aos teóricos, provavelmente devido a
erros de operação, tais como presença de ar na proveta e a perda de
massa de gás butano.
Experimento B: Determinação de Carbonato de cálcio
Para obtenção do teor de Carbonato de cálcio em uma amostra, é
necessária a reação do CaCO3 com o ácido clorídrico (HCl). Obtendo a
reação:
CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O
A Análise é feita com o mesmo procedimento do experimento A,
porém com a substituição do isqueiro por um kitassato para medição do
gás despreendido. Para isso foi necessário transferir 20mL de solução de
HCl para o kitassato, e 0,50g de CaCO3 pesado em papel filtro e transferido
para o interior do kitassato. Para evitar o vazamento do gás desprendido é
necessário vedar o kitassato com uma rolha, assim todo o gás liberado
pela reação será transferido para o interior da proveta imersa em água

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destilada. Na tabela a baixo estão os valores encontrados de temperatura
da água e volume da proveta após a obtenção do gás.
Temperatura da água 18°C
Volume do gás 46mL
Para o cálculo do número de mols de gás carbônico (CO2) formado
na reação entre o Carbonato de cálcio e o ácido clorídrico é necessária a
aplicação da fórmula dos gases ideais.
P . V = n.R.T
Onde:
P: 1
V: 46
n: (0,5 / 44 = 0,01)
R: 0,082
T: 273 + 18 = 291K
P = 0,01 x 0,082 x 291
46
P = 0,005 ou 5x10-3

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1. Referências
· http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/determinacao-massa-
molar-gas-butano.htm
· http://www.brasilescola.com/quimica/massa-molar-numero-mol.htm
· Usberco e Salvador, Química volume único, Editora saraiva.
· Tito e Canto, Química na abordagem do cotidiano, Volume 1, química
geral e inorgânica, Editora moderna Plus.