Estequiometria – Determinação da Massa Molar do Magnésio
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ESTEQUIOMETRIA DE UMA REAÇÃO – Determinação da Massa Molar do Magnésio
Introdução
A massa molar de um elemento é a massa atômica deste elemento expressa em
gramas, ou seja o mol.
O objetivo deste experimento é determinar a massa molar (ou mol) do magnésio
através da sua reação com ácido clorídrico, HCl.
A reação do magnésio com o ácido clorídrico produz gás hidrogênio, H2. O
hidrogênio gasoso será recolhido e seu volume medido, sob temperatura e pressão
conhecidas, o que permitirá determinar o número de mols de H2 formado e, através da
estequiometria da reação, o número de mols do magnésio reagido.
Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
Conhecida a massa de magnésio inicialmente colocada para reagir, será possível
encontrar a massa de um mol de magnésio e compará-la com o valor tabelado.
Na prática, o hidrogênio gasoso será coletado em tubo eudiométrico (Figura
abaixo), em uma solução aquosa. A pressão de gás na coluna, após a reação,
corresponderá a soma das pressões do gás hidrogênio e do vapor d’água. A pressão de
gás hidrogênio é obtida através da pressão de vapor da água e da pressão atmosférica
PH2 = Patm – PH2O
Hidrogênio (H2) e
vapor d’água (H2O)
Altura em
milímetros
Entretanto, a soma das pressões dos gases hidrogênio e vapor d’água, dentro do
tubo, não é exatamente igual à pressão atmosférica, pois os níveis de líquido não estão
equalizados, após a reação terminar. Desta forma, deverá ser feita uma correção. A
diferença de nível entre os líquidos deverá ser medida em milímetros (mm), conforme a
figura acima, e convertida para mm Hg, de acordo com a equação
Pdiferença de nível = altura medida em mm ÷ 13,5
onde 13,5 é a razão das densidades do Hg e da solução aquosa. Portanto, a pressão de
hidrogênio pode finalmente ser obtida através da expressão
PH2 = Patm – PH2O – Pdiferença de nível
Estequiometria – Determinação da Massa Molar do Magnésio
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Pressão de vapor da água, PH2O, à várias temperaturas
T, °C
13
14
15
16
17
18
P, mm Hg
11,2
12,0
12,8
13,6
14,5
15,5
T, °C
19
20
21
22
23
24
P, mm Hg
16,5
17,5
18,7
19,8
21,1
22,4
T, °C
25
26
27
28
29
30
P, mm Hg
23,8
25,2
26,7
28,3
30,0
31,8
T, °C
31
32
33
34
35
36
P, mm Hg
33,7
35,7
37,7
39,9
42,2
44,6
Procedimento
1- Anote a massa de magnésio que você recebeu e amarre um fio de linha a esta
amostra.
2- Coloque ¾ partes de água da torneira no béquer de 800 mL.
3- Monte a aparelhagem conforme a figura acima. Coloque 4 mL de HCl concentrado no
tubo eudiométrico e complete cuidadosamente o seu volume livre com água destilada,
até perto da borda. Mergulhe a amostra de magnésio, presa com a linha, até
aproximadamente 10 cm da borda. Com muito cuidado, complete o volume do tubo
com água destilada até transbordar, tampe o mesmo com um disco de papel filtro ou
com o seu polegar e inverta-o no béquer, cuidando para que fique próximo do fundo
do copo, sem tocá-lo.
4- Quando a reação terminar, meça a diferença de nível entre as superfícies de água no
tubo e no béquer, com uma régua. Meça também o volume de gás hidrogênio, a
pressão barométrica e a temperatura ambiente.
Registros
Massa de magnésio, g
_____________________________________
Volume inicial do tubo eudiométrico, mL
_____________________________________
Volume final do tubo eudiométrico, mL
_____________________________________
Volume de gás, mL
_____________________________________
Pressão barométrica, Patm, mm Hg
_____________________________________
Diferença de nível, altura em mm
_____________________________________
Pressão da diferença de nível, mm Hg
_____________________________________
Pressão de vapor da água, mm Hg
_____________________________________
Pressão de H2 corrigida, mm Hg
_____________________________________
Temperatura, K
_____________________________________
Constante geral dos gases, R: 0,082 atm.L / K.mol
Número de móis de hidrogênio, nH2
_____________________________________
PH2.VH2 = nH2.R.T
Número de móis de magnésio, nMg
Massa molar do Mg: mMg ÷ nMg
_____________________________________]
Estequiometria – Determinação da Massa Molar do Magnésio
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Questões
1- Qual o erro encontrado pelo seu grupo na determinação da massa de um mol de
magnésio?
2- Que volume de gás hidrogênio seria produzido a partir de 2,00 g de Mg, nas CNTP?
3- Por que é necessário determinar a pressão de vapor da água na temperatura do
experimento?
4- Quais são os perigos associados à produção de gás hidrogênio?
5- Por que deve ser medida a diferença entre os níveis de água no tubo eudiométrico e
no béquer?
6- Por que o Mg flutuaria no tubo eudiométrico se não estivesse amarrado (densidade do
magnésio = 1,7 g/mL)?
7- Se você utilizasse uma amostra de magnésio impura e a impureza fosse inerte,
obteria-se um valor maior ou menor para a massa molar do magnésio?
Referência
Weiss, G.; Greco, T. G.; Rickard, L. H. Experiments in General Chemistry. Sixth edition.
New Jersey. Prentice-Hall, Inc. 1993.