Enunciado
Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 14.Questões e Problemas - Ex. 48
Problema desafiador. Esta foto mostra uma bureta que apresenta pelo menos dois defeitos na escala que foram originados durante a sua fabricação
Responda às seguintes perguntas a respeito da bureta, sua origem e seu uso. (a) Sob quais condições a bureta pode ser utilizada? (b) Pressupondo-se que o usuário não note o defeito na bureta, que tipo de erro poderia ocorrer se o nível do líquido estiver entre a segunda marca de 43 mL e a marca de 48 mL? (c) Supondo que a leitura inicial na titulação seja 0,00 mL (muito improvavelmente), calcule o erro relativo no volume se a leitura final for 43,00 mL(marca superior). Qual é o erro relativo se a mesma leitura for feita na marca inferior? Realize o mesmo cálculo para uma leitura final realizada na marca de 48,00 mL. O que esses cálculos mostram com relação ao tipo de erro causado pelo defeito na bureta? (d) Especule sobre a época em que essa bureta foi construída. Como você imagina que as marcas foram feitas na bureta? Seria provável que o mesmo defeito aparecesse nas buretas feitas atualmente? Explique sua resposta. (e) Presume-se que os instrumentos químicos eletrônicos modernos, como pHmetros, balanças, tituladores e espectrofotômetros, estejam livres de defeitos análogos aos mostrados na foto. Comente sobre a correção dessa suposição. (f) As buretas nos tituladores automáticos contêm um motor conectado a um pistão tipo parafuso que libera o titulante do mesmo modo que as seringas hipodérmicas liberam os líquidos. A distância deslocada pelo pistão é proporcional ao volume de líquido liberado. Que tipo de defeitos de fabricação pode conduzir a uma inexatidão ou imprecisão no volume de líquido liberado por esses aparelhos? (g) Que providências você deve tomar para evitar erros de medida ao utilizar instrumentos químicos modernos?
Passo 1
Neste exercício, devemos observar uma bureta mal rotulada de 50 mL de volume. A bureta contém duas marcações de 43 mL e nenhuma marca de 49 mL.
- Nesta parte, devemos responder quais condições devem ser atendidas para usar esta bureta mal rotulada. Se assumirmos que as marcações da bureta estão posicionadas com precisão, a bureta pode ser utilizada normalmente desde que saibamos que após a segunda marcação de 43 mL, devemos adicionar 1,00 mL ao volume até 50,00 mL. No entanto, se for necessário optar por algum tipo de erro, a bureta pode ser usada apenas a partir de 0,00 mL até a primeira marcação de 43,9 mL, e então exatamente a 50,00 mL novamente.
- b) Nesta parte, devemos determinar o tipo de erro quando o rótulo errado não é percebido e o nível do líquido está entre a segunda marca de 43 mL e a marca de 48 mL. Como o resultado ocorre em todos os casos em que o nível do líquido está entre as duas marcas mencionadas, o erro é um erro sistemático porque um erro sistemático faz com que o valor seja diferente do valor aceito em todos os casos sob certas condições. Mais especificamente, o erro de interesse é um erro instrumental, que é causado por um comportamento não ideal do instrumento, ou qualquer tipo de deficiência do instrumento. Além disso, também podemos classificá-lo como um erro pessoal causado por desatenção, pois perceber o erro do instrumento evitaria que o resultado ficasse errado.
- Nesta parte, devemos determinar o erro relativo no volume quando a leitura final está na marca superior de 43,00 mL a leitura final está na marca inferior de 43,00 mL a leitura final está na marca de 48,00 mL, assumindo 100\%100% de precisão nas posições das marcas. Além disso, devemos comentar o que esses cálculos demonstram sobre o tipo de erros.Quando a leitura final está na marca superior de 43.0 mL, o valor real é 43.00 mL. Portanto, o erro relativo (em porcentagem) é:
Quando a leitura final está na marca inferior de 43.00 mL, o valor real é 44.00 mL. Portanto, o erro relativo (em porcentagem) é:
Quando a leitura final está na marca superior de 48.00 mL, o valor real é 49.00 mL. Portanto, o erro relativo (em porcentagem) é:
Como se destaca do resultado (na faixa de erro), o erro percentual relativo é sempre negativo. Isso prova que o defeito causa um erro sistemático. No caso de um erro aleatório, os erros relativos seriam dispersos em torno de 0% tanto com sinais positivos quanto negativos.
Passo 2
d) Nesta parte, devemos assumir a idade da bureta, suspeitar se as marcações são esculpidas no vidro ou pintadas e explicar se é possível que um mesmo tipo de defeito apareça em uma bureta fabricada hoje em dia.
A fabricação de vidraria analítica é totalmente automatizada e computadorizada hoje em dia nas fábricas. Tais erros não deveriam ocorrer hoje, isso deve ser claramente um erro humano cometido há várias décadas, quando o modelo para as marcas provavelmente foi projetado por humanos. A suspeita se as marcas são esculpidas ou impressas pode ser feita pelo uso de removedores de tinta comerciais destinados ao material de vidro.
e) Nesta parte, devemos comentar o seguinte: os instrumentos químicos eletrônicos modernos, por exemplo, tituladores, espectrofotômetros, medidores de pH e balanças carecem de erros de fabricação como o apresentado nesta tarefa.
Como mencionado na tarefa anterior, as fábricas modernas (em química analítica, assim como em outros campos de produção) são altamente automatizadas e controladas por computador. O risco de ocorrência de tais erros é minimizado, e podemos assumir que tais erros - pelo menos em relação à rotulagem - não ocorrem hoje
Passo 3
f) Nesta parte, devemos discutir o defeito de fabricante ocorrido em um motor conectado a um êmbolo acionado por um parafuso utilizado em um titulador. Neste aparelho, a distância que o êmbolo se move é proporcional ao volume do líquido adicionado à solução.
Durante esta medição, a variável mais importante medida é a distância percorrida pelo êmbolo. Isso depende da força fornecida pelo parafuso, que é proporcional ao raio do parafuso, sua massa, forma e velocidade com que se move. Portanto, as deficiências a seguir causariam os erros listados.
O raio do parafuso é impreciso: a força e o torque fornecidos pelo parafuso serão errôneos, levando a uma distância errada coberta pelo mergulho e, portanto, a um valor de volume errado
A massa e a velocidade do parafuso são imprecisas: a energia que o parafuso exerce no mergulho será errônea, levando a uma distância errada percorrida pelo mergulho e, portanto, a um valor de volume errado
A forma do parafuso desafia: a fórmula deduzida das variáveis (força, raio, variáveis relacionadas à energia) pode ficar incorreta em caso de movimento não circular
Etc. - a lista que causa erros pode ser quase infinita
g) Neste exercício, devemos especificar quais medidas podem ser tomadas para evitar tais erros, conforme especificado na etapa anterior. Como geralmente, a manutenção adequada do equipamento e a calibração frequente podem nos ajudar a evitar erros de medição.
Por exemplo, o uso de padrões de concentração exatamente conhecida pode nos ajudar a conhecer o volume exato em uma reação de titulação. O valor calculado pode ser usado como comparação para o volume que o aparelho deve produzir. Se o resultado obtido for preciso, o equipamento está bem calibrado, caso contrário, devemos repará-lo.
Resposta
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