How do you measure the diameter of a beaker using string and a ruler?

Place the beaker upside down on a pad. Position one end of the string at the edge of the base and extend it across to the opposite side. Mark both endpoints on the string with a marker, then remove it and measure the distance between marks using a ruler. Record this measurement as the diameter and repeat the process two more times for consistency.

What is the correct way to read the volume in a volumetric pipette?

The measurement is correct when the bottom of the meniscus aligns with the appropriate volume line marked on the pipette. A pipetter or bulb draws liquid into the pipette, and you must adjust the liquid level so the meniscus bottom sits exactly at the specified volume marking. Never pipette by mouth; always use a mechanical pipetter device.

Why is it important to repeat measurements multiple times in lab experiments?

Repeating measurements allows you to assess consistency and identify possible sources of error in your technique. Error can be introduced in any experiment, even when performed carefully and correctly. By taking multiple trials, you can evaluate the reliability of your results and understand the uncertainty in your experimental methods.

How does vacuum filtration separate solids from liquids using a Büchner funnel?

A Büchner funnel connects to a filter flask via a rubber adapter and attaches to a vacuum source. Filter paper is placed inside the funnel, and the solution is poured in. The vacuum pulls liquid through the filter paper into the flask below, while solids remain on the filter paper in the funnel, effectively separating the two components.

What does percent yield measure in a filtration experiment?

Percent yield equals the final mass of sand divided by the initial mass of sand, multiplied by 100. It measures the efficacy of your filtration technique. A percent yield closer to 100% indicates better filtration. Values above 100% suggest calculation errors, incorrect weighing, or incompletely dried sand.

How do you determine if your circumference measurements were accurate?

Plot measured circumference versus measured diameter on a scatter plot, then calculate expected circumference using the formula C=πD and plot both datasets. Fit linear best-fit lines to both sets of data and compare their slopes, intercepts, and r-squared values. If measurements were accurate, the two trend lines should closely match and resemble the circumference formula.

What personal protective equipment is required before beginning lab measurements?

Wear gloves, chemical splash goggles, and a lab coat before starting any lab exercise. Additionally, place a protective pad on the benchtop to prevent breakage of glassware during measurements. These precautions protect you from chemical exposure and minimize equipment damage during experimental procedures.

Medição Científica e Habilidades de Laboratório

Conceitos Preparação do instrutor Protocolo do estudante

0 vistas04:34 min

Traduzir descobertas experimentais de pontos de dados em representações visuais, como gráficos, é essencial para determinar a relação entre duas ou mais propriedades. Essas propriedades são chamadas de variáveis. Quando há duas variáveis, um gráfico criado a partir dos dados é chamado de bidimensional. O gráfico tem dois eixos. A variável independente é plotada no eixo x e a variável dependente é plotada no eixo y.

Tomemos, por exemplo, esses dados de amostra para a temperatura e o volume de um gás. O volume do gás depende da temperatura. Assim, traçaríamos a temperatura medida no eixo x e o volume no eixo y.

Quando há vários pontos de dados com o mesmo valor x, como se medirmos o volume várias vezes em uma temperatura, também calculamos o desvio padrão dessas medições. O desvio padrão é um valor estatístico, que indica a quantidade de variação presente em um conjunto de valores.

O desvio padrão é calculado usando esta fórmula, onde n é o número de pontos de dados, x barra é o valor médio dos pontos de dados e x_i representa cada ponto de dados individual. Você pode calcular o desvio padrão manualmente ou um programa de planilha pode calculá-lo automaticamente. Quanto mais próximo o desvio padrão estiver de 0, mais próximos os pontos de dados estarão do valor médio. Se o desvio padrão for igual a 0, todos os pontos de dados inseridos terão o mesmo valor.

Vejamos os valores médios e desvios padrão das medições de volume em cada temperatura em nosso conjunto de dados. Podemos resumir cada conjunto de pontos de dados como a média mais ou menos o desvio padrão. Determinamos os algarismos significativos para cada média a partir das medições correspondentes e arredondamos os valores médios de acordo.

O desvio padrão de cada grupo deve ter o mesmo número de casas decimais que a média, então arredondamos cada desvio padrão para a casa dos centésimos. Para determinar graficamente a relação entre duas variáveis, podemos ajustar os dados com uma função de melhor ajuste.

A função é gerada automaticamente pelo software de planilha e pode assumir a forma de uma linha de tendência linear, uma função polinomial ou uma função exponencial ou logarítmica. No caso de nossos dados de temperatura e volume, a relação é linear. Portanto, os pontos de dados são ajustados por regressão linear de mínimos quadrados. Seu programa de planilha retornará a equação para a linha de melhor ajuste e um valor de r-quadrado. Quanto mais próximo o valor de r-quadrado estiver de 1, melhor será o ajuste dos dados.

Em seguida, você pode usar seu software de planilha para encontrar os desvios padrão da inclinação, a interceptação y e o valor y calculado. Para determinar os algarismos significativos para os valores da equação, seguimos uma regra simples. O último algarismo significativo de cada valor corresponde à primeira casa decimal significativa de seu desvio padrão.

Assim, arredondamos a inclinação para a casa dos milésimos e a interceptação y para a casa dos décimos, e arredondamos os desvios padrão para corresponder. Nossa inclinação é de 0,167 +/- 0,003 litros por Kelvin, e nossa interceptação em y é de -40,6 +/- 1,2 litros. Qualquer valor y calculado será arredondado para a décima casa e será +/- 0,8 litros. Esta equação descreve a relação entre a temperatura e o volume de um gás.

Neste laboratório, você criará um conjunto de dados de variáveis dependentes e independentes medindo o diâmetro e a circunferência de vários tamanhos de béqueres. Em seguida, você usará esses dados para criar um gráfico de dispersão e realizar uma regressão linear, tendo em mente a importância de algarismos significativos. Você também praticará habilidades de laboratório, como filtrar e medir o volume usando pipetas, prestando atenção à incerteza nas medições e análises.

Print Procedure Steps

Fonte: Smaa Koraym na Universidade Johns Hopkins, MD, EUA

Medindo Diâmetro e Circunferência

O erro pode ser introduzido em qualquer experimento, mesmo quando a técnica é executada com cuidado e corretamente. É essencial examinar criticamente seus métodos experimentais ao realizar qualquer exercício de laboratório para entender e avaliar a incerteza. Nesta parte do laboratório, você determinará um procedimento para medir a circunferência de diferentes vidrarias e, em seguida, avaliará as fontes de erro em suas medições.

Para começar, coloque o equipamento de proteção individual apropriado, incluindo luvas, óculos de proteção contra respingos químicos e um jaleco.
Coloque uma almofada na bancada para evitar a quebra dos copos. Vire cada copo de cabeça para baixo na almofada de modo que a base do copo fique voltada para o teto.
Coloque uma extremidade do barbante o mais próximo possível da borda da base e estenda o barbante para o outro lado do béquer para medir o diâmetro. Use um marcador para marcar a string, rotulando as bordas.

Remova a string e use a régua para medir a distância entre os pontos finais marcados na string. Registre o diâmetro (e o volume) em seu caderno. Repita a medição mais duas vezes.

Tabela 1: Medindo Diâmetro e Circunferência

		Ensaio 1	Ensaio 2	Trial 3
50-mL béquer	Diâmetro medido
	Circunferência medida
	Circunferência calculada
100-mL béquer	Diâmetro medido
	Circunferência medida
	Circunferência calculada
250-mL béquer	Diâmetro medido
	Circunferência medida
	Circunferência calculada
400-mL béquer	Diâmetro medido
	Circunferência medida
	Circunferência calculada
600-mL béquer	Diâmetro medido
	Circunferência medida
	Circunferência calculada
Circunferência medida vs. diâmetro		Circunferência calculada vs. diâmetro
declive		declive
interceptação em y		interceptação em y
R²		R²

Clique aqui para baixar a Tabela 1

Coloque uma extremidade do barbante na borda do béquer e estenda o barbante ao redor do béquer para medir a circunferência. nota: Tente medir a circunferência na mesma altura em que você mediu o diâmetro, mantendo a corda o mais nivelada possível.
Marque a corda, meça o comprimento usando a régua e anote a medida da circunferência em seu caderno. Repita a medição mais duas vezes.
Colete as medidas de diâmetro e circunferência para cada um dos copos de tamanhos diferentes e registre-as em seu caderno.

Pipetting

As pipetas são dispositivos volumétricos usados no laboratório para medir e fornecer volumes específicos de líquidos. Existem diferentes tipos de pipetas, mas as que usaremos hoje são chamadas de pipetas volumétricas. Essas pipetas de vidro são rotuladas com as letras 'TD' e o volume, o que denota que elas foram projetadas para fornecer o volume de líquido na temperatura especificada. O erro também é listado. A medição está correta quando a parte inferior do menisco está na linha de volume apropriada. Um pipetador ou bulbo é usado para puxar o líquido para a pipeta. Nesta parte do laboratório, você praticará a pipetagem usando diferentes pipetas volumétricas e examinará sua consistência e possíveis fontes de erros. nota: Você nunca deve pipetar com a boca.

Para começar, encha um copo de 50 mL com água da torneira.

Pese o cilindro graduado vazio de 10 mL na balança e registre o peso.

Tabela 2: Pipetagem de 10 mL de água

	>5 mL			10 mL
	1ª medição	2ª medição	3ª medida	1ª medição	2ª medição	3ª medida
_{Cilindro graduado de 10 mL vazio em}massa (g)
_{Massa do cilindro graduado completo de 10 mL} (g)
Volume_{de água} (mL)
Massa_{de água} (g)
_{Cilindro graduado de 10 mL vazio em} massa (g)
_{Massa do cilindro graduado de 10 mL (}g)
Volume_{de água} (mL)
Massa_{de água}(g)

Clique aqui para baixar a Tabela 2

Conecte uma pipeta de 5 mL ao pipetador e retire 5 mL de água. Ajuste o volume para que a parte inferior do menisco fique na linha de medição de 5 mL. Em seguida, dispense a água no cilindro graduado de 10 mL.
Repita para adicionar mais 5 mL de água ao cilindro graduado.
Leia o volume preenchido no cilindro graduado e registre-o em seu notebook.
Retorne o cilindro graduado à balança e registre a nova massa. Subtraia a massa inicial desse valor para obter a massa de água adicionada à vidraria.
Pesar a massa do balão volumétrico vazio de 10 ml e registar o valor. Use uma pipeta de 5 mL para medir 10 mL de água no frasco. Volte a colocar o balão na balança e registe a nova massa. Subtraia a massa inicial para obter a massa de água adicionada.
Despeje a água do cilindro graduado e do balão volumétrico e conecte a pipeta de 10 mL ao pipetador.
Repese o cilindro graduado vazio. Em seguida, pegue 10 mL de água usando a pipeta e dispense-a no cilindro graduado. Leia o volume de líquido, registre-o em seu caderno e determine a massa da água adicionada.
Pesar novamente o balão volumétrico vazio e, em seguida, medir 10 ml de água no balão volumétrico. Determine a massa da água adicionada.
Continue a praticar a pipetagem fornecendo volumes de líquido ao cilindro graduado e ao balão volumétrico. Repita pelo menos três vezes para cada pipeta e copo. Registre todas as medições de volume e massa para que você possa determinar a consistência e a precisão de sua técnica.

Vacuum Filtration
A filtração a vácuo usando um funil de Büchner é uma técnica frequentemente usada para separar sólidos de líquidos. Um funil Büchner é conectado a um frasco de filtro usando um adaptador de borracha e, em seguida, conectado a um aspirador com tubo de silicone. Depois que o papel de filtro é colocado dentro do funil, a solução é despejada nele. O vácuo puxa o líquido para o frasco com os sólidos restantes no papel de filtro no funil. Nesta parte do laboratório, você praticará essa técnica filtrando a areia da água usando a configuração do funil de Büchner. Em seguida, você verificará a eficácia de sua técnica comparando o peso da areia antes e depois da filtração.
- Para começar, zere o saldo. Coloque um barco de pesagem vazio na balança e registre o peso em seu notebook. Então, tara a balança.
  Tabela 3: Filtração a vácuo
  
  Massa inicial de areia (g)
  Massa final de areia (g)
  Rendimento percentual
  Clique aqui para baixar a Tabela 3
- Remova o barco de pesagem da balança e use a escótula para transferir areia para o barco de pesagem. Retorne o barco de pesagem de volta à balança e verifique a massa.
- Adicione ou remova areia até obter cerca de 3 g. Registre o peso como a massa inicial em seu caderno.
- Obtenha aproximadamente 20 mL de acetona em um béquer rotulado, certificando-se de cobri-lo com um vidro de relógio ao trazê-lo de volta para sua estação de trabalho.
- Meça 20 mL de água deionizada usando o cilindro graduado de 10 mL e despeje a água no béquer de 100 mL.
- Obtenha a solução de corante vermelho e meça 5 mL da solução de corante usando a pipeta de 5 mL.
- Dispense o corante vermelho em seu copo de água e adicione a areia. Misture bem a areia, o corante e a água usando uma vareta de vidro.
- Configure o sistema de filtragem a vácuo. Coloque o adaptador de borracha no gargalo do frasco do filtro e conecte o tubo de silicone do aspirador ao braço farpado do frasco do filtro. Coloque a haste do funil Büchner no adaptador de borracha e certifique-se de que esteja bem ajustada. Centralize o papel de filtro dentro do funil e, em seguida, ligue o aspirador para iniciar a sucção.
- Mexa suavemente a mistura de areia enquanto a despeja lentamente no centro do papel de filtro. Use a vareta de agitação de vidro para direcionar a mistura para o centro do funil. Raspe qualquer mistura de areia restante no funil usando o policial de borracha.
- Depois que toda a água passar pelo funil, desligue o aspirador. Certificar-se de que não entrou areia no filtrado do balão. nota: Se a areia entrasse, o papel de filtro não estava centralizado no funil. Centralizar novamente o papel de filtro, esvaziar o filtrado no copo e filtrar novamente a solução.
- Assim que a solução estiver devidamente filtrada, desligue o aspirador e enxágue a areia do papel de filtro com cerca de 3 a 5 mL de água deionizada. Ligue o aspirador para remover a água e o corante. Repita a etapa de enxágue até que todo o corante vermelho seja removido da areia.
- Desligue o aspirador e desconecte o frasco do filtro do tubo de silicone.
- Rotular o copo de 600 ml como «resíduo aquoso» e deitar o filtrado do balão filtrante no copo.
- Recoloque o frasco do filtro e o tubo no funil de Büchner. Seque ainda mais a areia enxaguando-a com 3-5 mL de acetona. Ligue o aspirador para puxar o líquido para o frasco do filtro. Repita esta etapa mais 1-2 vezes para secar a areia completamente.
- Para a última etapa de secagem, coloque a rolha de borracha grande no topo do funil por cerca de 10 min.
- Rotule um copo separado para resíduos orgânicos. Desligue o aspirador, desconecte o tubo do balão, remova o funil e despeje a acetona no frasco de lixo orgânico.
- Leve o funil e o papel de filtro para a balança e tara um barco de pesagem limpo.
- Remova cuidadosamente o papel de filtro do funil e raspe a areia no barco de pesagem usando o policial de borracha. Pese a areia e registre a massa como 'massa final'.
- Após 5 min, meça a massa novamente e observe as alterações.
- Para limpar do laboratório, enxágue os resíduos aquosos na pia. Despeje o lixo orgânico no recipiente de lixo orgânico designado. Descarte a areia, o papel de filtro e o barbante no lixo. Lave todos os copos usados com água da torneira e coloque-os para secar.
Results
Agora que você praticou medição, pipetagem e filtragem, vamos analisar suas técnicas.
- Primeiro, vamos ver a consistência das medidas de diâmetro e circunferência do seu béquer. Use um software de planilha para preparar um gráfico de dispersão da circunferência medida versus o diâmetro medido.
- Plote o diâmetro como a variável independente no eixo x e plote a circunferência como a variável dependente no eixo y.
- Calcule a circunferência esperada para cada um dos diâmetros medidos usando a seguinte equação: C=πD
- Plote os valores de circunferência esperados em função do diâmetro no mesmo gráfico.
- Ajuste os dois conjuntos de dados usando um melhor ajuste linear e determine a inclinação, a interceptação e o valor r-quadrado da linha de ajuste. A inclinação e a interceptação têm números mais significativos do que a medida original. Nossas medições foram precisas apenas para a casa dos décimos. Assim, a equação é ajustada para y = 2,9x + 2,1.
- Se suas medidas de circunferência forem precisas, as duas linhas de tendência devem corresponder de perto e a equação da linha de tendência deve corresponder à fórmula da circunferência. Você pode ver aqui nossa medida de circunferência, e que nossa linha de melhor ajuste tem algum erro.
- Agora, vamos dar uma olhada em suas habilidades de pipetagem. Lembre-se de que usamos uma pipeta de 5 mL e uma pipeta de 10 mL para medir 10 mL de água em um cilindro graduado de 10 mL e, em seguida, medimos o peso.
- Primeiro, subtraia a massa do cilindro graduado vazio do cilindro graduado contendo água para obter a massa de 10 mL de água.
- Aqui, mostramos os resultados de dois ensaios para as pipetas de 5 mL e 10 mL. Como a densidade da água é de 1 g/mL, 10 mL de água têm uma massa de 10 g. A medição de 10 mL de água foi bastante precisa usando qualquer volume de pipeta, com a pipeta de 5 mL sendo um pouco mais exata.
- Para analisar o quão bem a areia foi filtrada usando a configuração do funil de Büchner, calcule o rendimento percentual. O rendimento percentual é igual à massa final de areia, ou o rendimento real, dividido pela massa inicial de areia, ou o rendimento teórico, vezes 100.
  nota: É impossível obter um rendimento percentual superior a 100%. Como a massa final de areia, ou o rendimento real, não pode ser maior que a massa inicial, ou o rendimento teórico.
- Aqui, mostramos os resultados de nossa filtragem, onde o rendimento percentual é igual a cerca de 75%. Quanto mais próximo o rendimento percentual estiver de 100%, melhor será a filtragem. nota: Se o rendimento percentual for superior a 100%, pode haver um erro no cálculo, a areia pode ter sido pesada incorretamente ou a areia pode não estar completamente seca quando pesada.