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Pesagem em qumica analtica: Correo de Empuxo


Ricardo Rezende Zucchini


Problema 

Pesagens são fundamentais para a maioria dos processos analíticos. Muitos profissionais sabem que as pesagens analíticas podem precisar de correções de empuxo, mas nem sempre há informação prática de quando e como fazer estas correções.

Comentário

De fato, as pesagens em laboratório analítico geralmente são afetadas pelo efeito do empuxo do ar. O empuxo é uma força que se opõe ao peso e, com intensidade igual ao peso de ar que ocuparia o volume da amostra. O fenômeno foi reconhecido pelo sábio grego Arquimedes de Siracusa (século III A.C.) e é conhecido como o Princípio de Arquimedes.

Foco

Correções de empuxo são mais importantes quanto menor a massa específica da amostra sendo pesada. Isto é particularmente importante na pesagem de líquidos e sólidos de baixa densidade.  Nas pesagens por diferença, o empuxo só afeta a diferença de massas.  


Uma solução prática

Existem maneiras sofisticadas de lidar com o problema, no entanto, o uso da Equação (1) (adaptada de Skoog, 2006) resolve o problema de forma simples nas pesagens em balanças eletrônicas. O símbolo μ indica para massa específica do material. P1 representa a massa corrigida e P2 a massa lida.

A massa específica do ar é geralmente aproximada por 1,2 kg/m3, mas pode ser melhor estimada utilizando a equação de Davis (CIPM).

Visualização


O gráfico apresenta o erro devido ao empuxo do ar em pesagens em balança eletrônica em função da massa específica da amostra.  

Grafico: Erro de empuxo
 


Exemplos numéricos

Na Tabela, apresentamos alguns exemplos do efeito de correções de empuxo em pesagens de 5,0g de diversos materiais comuns em laboratórios. As massas específicas dos materiais são aproximadas, e a massa específica dos pesos padrão foi considerada 8,0 g/cm3.
Tabela: Correção de empuxo em alguns materiais.
 

A Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML) recomenda devem ser corrigidos erros de empuxo maiores que um terço da incerteza expandida da pesagem.


Concluindo


Foi apresentada uma forma de correção de empuxo para pesagens em balanças eletrônicas.  
Observe-se que o assunto é amplo, e existem correções diferentes para pesagens em balanças mecânicas e também abordagens mais sofisticadas para problemas metrológicos específicos. Consulte literatura especializada para maiores detalhes.



Para saber mais

  • BACCAN, N.; ANDRADE, J. C. ; GODINHO, O. E. S.; BARONE, J. S. Química Analítica Quantitativa Elementar, 2a edição. Campinas: Editora da UNICAMP, 1995.
  • BATTINO R.; A. G. Williamson, J. Chem. Educ., 1984, n. 64, p. 51.
  • DAVIS, R.S., “Equation for the determination of the density of moist air” (1981/91), Metrologia 29, 67 (1992).
  • GIACOMO, P., “Equation for the determination of the density of moist air” (1981), Metrologia 18, 33 (1982)
  • OIML Recommendation R 111 (Parts -1 and -2), Weights of classes E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3 and M3 (Edition 2004); International Organization of Legal Metrology
  • OIML D 28 Conventional value of the result of weighing in air (Edition 2004); International Organization of Legal Metrology
  • SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química Analítica. Tradução Marco Tadeu Grassi. Revisão Técnica Célio Pasquini. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2006.
  • WINWARD M. R. et al., Anal. Chem., 1977, n. 49, p. 2126.