Enunciado

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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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:

E r = x i - x t x t ∙ 100 % = 44 - 44 44 = 0 %

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:

E r = x i - x t x t ∙ 100 % = 43 - 44 44 ∙ 100 % = - 2.273 %

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:

E r = x i - x t x t ∙ 100 % = 48 - 49 49 ∙ 100 % = - 2.041 %

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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