Grupo Nº04 Ciclo I-PRÁCTICA DE LABORATORIO- MEDICION DE MASA,VOLUMEN Y DENSIDAD PDF

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EJEMPLO DE INFORME DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN RELACIÓN AL TEMA DE MEDIDAS DE LONGITUD...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

MEDICIÓN DE MASA, VOLUMEN Y DENSIDAD •

CURSO:

Química General

•

DOCENTE:

Alex Genereux Rodríguez Dávila

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CICLO I - SECCIÓN B

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GRUPO N.º 4

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ESTUDIANTES: ✓

Julca Pascasio Fran Anderson

✓

Miranda Huayta Víctor Alfonso

✓

Reyes Hualcas Angie Evita Nicolle

✓

Solano Altuna Lisbet Adely

✓

Velasquez Alvarado Marcela Antuanet

✓

Mestanza Cruzado César Emanuel

Trujillo - Perú

I.

INTRODUCCIÓN Vivimos en un universo sometido a continuos cambios, cambios que tienen lugar de acuerdo con unas normas a las que en términos genéricos llamamos Leyes de la Naturaleza. El estudio y explicación de estas Leyes nos permite explicar lo que sucede a nuestro alrededor. Sin embargo, esta necesidad de explicación requiere métodos y lenguajes coherentes que nos permitan ordenar de acuerdo con unos patrones o reglas nuestra manera de estudiar y de cuantificar lo que sucede a nuestro alrededor. Una vez satisfecha la necesidad de contar, surge la necesidad de medir y de expresar esta medida en términos cuantificables, esto es, reducir el problema de medir a un problema de contar y poder operar con estos resultados de acuerdo con las leyes de la aritmética.

II.

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA ● Utilizar correctamente instrumentos de lectura de magnitudes para obtener la masa de objetos y medir volúmenes. ● Lograremos determinar numéricamente las densidades de cuerpos sólidos y líquidos. ● Determinar el porcentaje de error de las mediciones realizadas en los experimentos. ● Conocer la observación precisa de un menisco.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO Las medidas de masa y volumen son fundamentales en las prácticas de laboratorio, pero las mediciones siempre tienen algo de incertidumbre. En las ciencias experimentales como la química es necesario manejar y dominar el tema de las magnitudes fundamentales, de esta manera podremos calcular con mejor precisión las sustancias a emplear en una reacción. Esta sesión aprenderemos acerca de la masa y el volumen, como se calculan y con qué instrumentos podemos medirlas. MAGNITUD Es un atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia, que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente. Una magnitud es una propiedad o cualidad que es susceptible de ser medida. Una magnitud física es una cantidad medible de un sistema físico a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición o una relación de medidas. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón MEDICIÓN La medición se refiere a la comparación que existe entre una determinada cantidad y otra, para dar a conocer si la masa o conjunto que se pretende medir da cabida en esa magnitud. Se puede decir que, hacer una medición se basa en determinar o precisar qué magnitud hay entre la dimensión o volumen de un cuerpo o elemento y una unidad de medida. Para que esto suceda tiene que haber una igualdad de magnitud entre el tamaño de lo que se mide y el patrón escogido, tomando como punto de referencia un objeto y una unidad de medida ya establecida. MEDICIÓN DE MASA La observación de un fenómeno es en general, incompleta a menos que dé lugar a una información cuantitativa. Para obtener dicha información, se requiere la medición de una propiedad física. Así, la medición constituye una buena parte de la rutina diaria de la química experimental. La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una

comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad. La masa es una de las magnitudes que requiere ser evaluada en el laboratorio de química, ya sea para preparar soluciones de reactivos, especímenes o muestras para un determinado análisis, con la exactitud y precisión que requiere la calidad del estudio a realizar. La masa se define como la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La Unidad del Sistema Internacional de Medidas (SI), fundamental para medir la masa es el Kilogramo (Kg), sin embargo, en química se utiliza el gramo (g), ya que es una unidad más pequeña y a la vez más conveniente en estudios químicos. Por acuerdo internacional la cantidad de masa de un kilogramo se define exactamente igual a la masa que tiene un cilindro de platino – iridio que es el prototipo internacional. Existen diversos equipos y materiales para realizar la medición de la masa en el laboratorio entre ellos se encuentran las balanzas analíticas, con precisión de 0.0001 g, balanzas electrónicas digitales con precisión de 0.001 g y balanzas granatarias cuya precisión puede ser de 0.1 g a 0.01 g, así como instrumental de laboratorio como pesa filtros, vidrios de reloj, picnómetros etc. Que se utilizan para realizar las mediciones de masa.

Balanza analítica: La balanza analítica es uno de los instrumentos de medida más usados en laboratorio y de la cual dependen básicamente todos los resultados analíticos. Las balanzas analíticas modernas, que pueden ofrecer valores de precisión de lectura de 0,1 µg a 0,1 mg, están bastante desarrolladas de manera que no es necesaria la utilización de cuartos especiales para la medida del peso. Aun así, el simple empleo de circuitos electrónicos no elimina las interacciones del sistema con el ambiente. De estos, los efectos físicos son los más importantes porque no pueden ser suprimidos. Balanza granataria La balanza granataria es uno de los elementos que más frecuentemente se usan para medir. El objetivo para el cual están destinadas este tipo de básculas es el de determinar la masa general de una sustancia o bien pesar una determinada cantidad de esa masa.

En lo que respecta a su constitución, estos dispositivos de pesaje van a estar construidos de distintas maneras, puesto que pueden ser de doble plato o bien de un solo plato. En el primer caso, las balanzas de doble plato muestran una mayor predisposición al deterioro por desuso. En el segundo caso, cuentan con un peso sumamente fijo colocado a un lado del dispositivo, al que se denomina contrapeso. Asimismo, posee una serie de pesas que pueden ser cambiables de un lado al otro. Manejo de la balanza granataria

Al usar la balanza deben tenerse en cuenta las siguientes normas: • •

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Manejar con cuidado la balanza ya que es costosa. No pesar sustancias químicas directamente sobre el platillo; usar una pesa sustancias, un vaso de precipitados adecuado, un papel para pesar, un vidrio de reloj o algún otro recipiente. No derramar líquidos sobre la balanza. Ajustar el cero de la balanza, solicitar instrucción al profesor o al técnico pues cada balanza tiene su modo de operar. Después de pesar, regresar todas las pesas a cero (descargar la balanza). Pesar el objeto o sustancia a la temperatura ambiente. ¿Por qué? Limpiar cualquier residuo de productos químicos que estén en la balanza o en el área de la balanza. Respecto a las sustancias que se pueden pesar en las balanzas granatarias, las mismas tienen que ser controladas para evitar cualquier posibilidad de derrame, ya que cuando el líquido cae sobre la balanza, ésta puede ser severamente dañada.

PICNÓMETRO El picnómetro (del griego πυκνός (pyknós), “densidad”), o botella de gravedad específica, es un frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua o el mercurio. Normalmente, para la determinación de la densidad de algunos productos especiales como las pinturas, se utilizan picnómetros metálicos. La densidad de partículas de un polvo, por ejemplo, que no puede determinarse con el simple método de pesar, puede obtenerse con el picnómetro. El polvo se pone en el picnómetro, que se pesará, dando el peso de la muestra de polvo. A continuación, se completa el llenado del picnómetro con un líquido, de densidad conocida, en el que el polvo sea completamente insoluble. El peso del líquido desplazado podrá luego determinarse, y así hallar la gravedad específica del polvo. Normas generales de manipulación de las balanzas. En la manipulación de una balanza se tiene presente una serie de normas: • • •

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• •

•

Antes de comenzar la manipulación, la balanza debe estar libre de cualquier tipo de suciedad. Revisar la nivelación (si posee este dispositivo). Que la posición de equilibrio esté determinada correctamente. De no ser así a través de las tuercas. que poseen en el astil, desplazarla hacia adentro o hacia afuera según la necesidad Chequear por medio de la aguja indicadora la obtención del equilibrio, es decir, lograr que la aguja se acerque o se detenga en el centro de la escala. Compruebe que las oscilaciones se producen libremente. Coloque en el platillo izquierdo el objeto a pesar. Coloque pesas sobre el platillo derecho hasta lograr el nuevo equilibrio un objeto se equilibra colocando pesas en orden decrecientes de tamaño. La pesa que se estima que es ligeramente más pesada que el objeto se toma de la con la pinza y se coloca sobre el platillo derecho, en el centro. Observe el movimiento del fiel. Si la masa del objeto es diferente de la masa de la pesa, el fiel se moverá en una dirección u otra. Si el fiel se mueve hacia la izquierda, el objeto evidentemente es más liviano que la pesa, y está ultima se remplaza por la próxima más pequeña. Así las pesas se ponen o se quitan sistemáticamente hasta que el fiel no se mueve o lo hace igualmente a ambos lados del punto de equilibrio. En el caso de las balanzas analíticas y de precisión el punto de equilibrio se debe cumplimentar con la balanza de la posición cerrada. la apertura o puesta en funcionamiento de las balanzas analíticas y de precisión se debe hacer de una forma suave y manteniendo siempre la mano sobre la manivela hasta comprobar que la aguja esté dentro de los límites de la escala. Esto es

importante, producto de que pudiera haber exceso de un lado y esto ocasionaría un golpe brusco sobre las cuchillas. Como la manivela se va girando suavemente hasta llegar al final, esto permite que en caso de exceso se puede cerrar la balanza y se proceda añadir masas patrones o quitar y esta operación se va realizando hasta que la aguja indicadora se aproxime lo más al centro de la escala. En caso que la aguja no llegue a cero exacto y no puedan añadirse más masas patrones se procede por medio de la escala a determinar el valor final Medición de volumen El volumen es la cantidad de espacio que ocupa la materia. La unidad de volumen en el Sistema Internacional (SI) es el metro cubico (m3). Sin embargo, el litro (L) y el mililitro (ml) son las unidades patrón de volumen que se utilizan en casi todos los laboratorios de química. De ordinario, un litro se define como e1 decímetro cubico (dm3); esto es 1 Kg de agua a 4oC. El volumen corresponde a la medida del espacio que ocupa un cuerpo. La unidad de medida para medir volumen es el metro cubico (m3), sin embargo, generalmente se utiliza el Litro (L). El metro cubico corresponde a medir las dimensiones de un cubo que mide 1 m de largo, 1 m de ancho y 1 m de alto. La temperatura influye directamente sobre el volumen de los gases y los líquidos • •

Si la temperatura aumenta, los sólidos y los líquidos se dilatan. Si la temperatura disminuye, los sólidos y los líquidos se contraen.

Una operación habitual en un laboratorio es la de medir volúmenes de líquidos, para hacerlo existen distintos instrumentos de medida. Los instrumentos o equipos que más se utilizan para medir volúmenes de líquidos son: • • • • •

La probeta El matraz volumétrico La bureta Las pipetas graduadas y volumétricas Pipetas automáticas

IV. EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS A. EQUIPOS: ✓ Balanza de triple brazo ✓ Balanza digital ✓ Balanza analítica B. MATERIALES: ✓ Probeta graduada de 100 ml ✓ Pipeta de 10 ml ✓ Dos vasos de precipitación ✓ Varilla de vidrio ✓ Embudo de separación ✓ Objetos de trabajo: p.ej. canica, piedra y anillo. C. REACTIVOS: ✓ Agua destilada ✓ Alcohol ✓ Bencina ✓ Muestras líquidas: p.ej. agua destilada, alcohol y disolución de CuSO4 3M.

V.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1) EXPERIMENTO N°1: MEDICIONES DE MASAS 1. El grupo de trabajo deberá de proveerse de tres objetos sólidos para determinar su peso. 2. Antes de realizar cualquier pesada verifique si la balanza de triple brazo esta nivelada (observe si el fiel está en la posición CERO) 3. Pésese cada objeto seleccionado en la balanza de triple brazo y luego en la balanza analítica, con toda la exactitud posible y anote dichos pesos. 4. Determine el porcentaje de error y el error absoluto considerando la pesada realizada en la balanza más precisa (analítica) como la de valor verdadero. 5. Lleve los datos a la siguiente Tabla 1:

TABLA N°01 MEDICION DE MASA

Hierro

Balanza triple Balanza brazo Analítica 94.5 95.80

-1.3

-1.35%

Cobre

67.9

68.24

-0.34

-0.49%

Aluminio

20.5

21.84

-1.34

-6.12%

OBJETO

E.A.

Cálculos:

Error relativo: ER= (VM-VR) / VR X100 VM= Valor medio VR= Valor real

ER(Hierro)= -1.35% ER(Cobre)= -0.49% ER(Aluminio)= -6.12%

Error Absoluto: EA= VM-VR

EA( Hierro)= 94.5-95.80= -1.3 EA(Cobre)= 67.9-68.24= -0.34 EA(Aluminio)= 20.5-21.84= -1.34

E.R.

2) EXPERIMENTO N° 02: MEDICION DE VOLUMENES 1. El grupo de trabajo deberá de proveerse de tres líquidos diferentes para

determinar su volumen. 2. Pipetee exactamente 30 ml de una de las muestras líquidas y trasvasarlo

cuidadosamente sin derramar a una probeta graduada de 100 ml. 3. Lea exactamente el volumen que ocupa el líquido en la probeta y anótelo. 4. Repita todo el procedimiento anterior con los demás líquidos. 5. Calcule el error absoluto y relativo, tome como valor verdadero la lectura

hecha con el material que tenga el menor porcentaje de error (pipeta). 6. Proceda al llenado de los datos de la Tabla No 2 de la práctica.

TABLA N°2: Resultados de medición de volúmenes LIQUIDO

PIPETA

PROBETA

EA.

ER.

Agua

20

21

+1

+5

Etanol

20

19

-1

-5

Cálculos:

ERROR ABSOLUTO: EA= VM-VR EA(Agua) = 21-20= +1 EA(Etanol)= 19-20=-1 ERROR RELATIVO: ER=(VM-VR)/VR X100 ER(AGUA)= +5 ER(Etanol)=-5

3) EXPERIMENTO N° 03: DENSIDADES DE LIQUIDOS 1. Pese la probeta de 100 ml vacía, limpia y seca, en la balanza y anote su

peso. 2. Mida exactamente 30 ml de una muestra líquida con la ayuda de la pipeta,

deposítelo dentro de la probeta de 100 ml y anote el nuevo peso. 3. Por diferencia de pesos, encontrar la masa del líquido 4. Proceder al llenado de la Tabla No 3 y calcule la densidad del liquido 5. Repita el mismo procedimiento con otras sustancias líquidas.

TABLA N° 3: Resultados de medición de densidades de líquidos

Agua

Masa probeta vacía 150

Masa = probeta + líquido 170.5

20.5

20

1.025

Etanol

150

167.5

17.5

20

0.87

LIQUIDO

Masa de líquido

Cálculos: Masa del líquido( Agua) = 170.5-150= 20.5 Masa del líquido( Etanol)= 167.5-150= 17.5

Densidad del líquido= m/v Densidad del líquido(Agua) = 20.5/20= 1.025 Densidad del líquido(Etanol)= 17.5/20=0.87

Volumen de líquido

DENSIDAD del líquido

4) EXPERIMENTOS N°04: DENSIDADES DE SOLIDOS 1. Mida exactamente 50 ml de agua destilada en una probeta graduada 100 ml (V1). 2. Pese en la balanza analítica con la mayor exactitud posible una muestra sólida y anote este peso. 3. Introduzca el sólido dentro de la probeta con agua y vuelva a medir el nuevo volumen total con la mayor exactitud posible (V2). 4. El volumen del sólido se determinará por diferencia de volúmenes (V2 – V1), anote este dato. 5. Calcule la densidad del sólido y llene los datos en la Tabla No 4. 6. Repita todo el procedimiento anterior con otros objetos sólidos de diferente material.

TABLA N° 4: DENSIDADES DE SOLIDO

SOLIDO

MASA

DENSIDAD DEL SÓLIDO

VOLUMEN

Hierro

95.8

12.16

7.87

Cobre

68.24

7.5

9.09

Aluminio

21.84

2.7

2.73

Cálculos: Densidad= M/V D(Hierro)= 95.8/ 12.16= 7.87 D(Cobre)= 68.24/ 7.5= 9.09 D(Aluminio)= 21.84/ 2.7= 2.73

VI. TRATAMIENTO DE DATOS TRATAMIENTOS DE DATOS Recolección de datos

. Experimento 1 Necesito determinar el peso de 3 objetos metálicos que son el hierro, cobre, aluminio gracias a la utilización de la balanza. . Experimento 2 Determinar el volumen de dos sustancias líquidas que son el agua y etanol. Lo obtendremos utilizando la pipeta y la probeta. . Experimento 3 Se necesita determinar la densidad de los líquidos para ello utilizamos la probeta para obtener la masa de dichos líquidos del experimento 2. . Experimento 4 Nos piden dar con la densidad de los 3 objetos del primer experimento para ello haremos el huso de la probeta, para determinar el volumen de cada uno de ellos. SISTEMATIZACIÓN DE LOS DATOS Los datos obtenidos en el laboratorio de los 4 experimentos, son sistematizados cuando realizamos el llenado de los datos en las distintas tablas, para cada experimento realizado en el laboratorio. ANÁLISIS DE DATOS Efectuamos los datos obtenidos en cada experimento, utilizando la teoría dictada por el profesor. Por ejemplo, en el experimento 1 haremos el uso del concepto de “ERROR” para obtener el error absoluto y relativo. Realizamos lo mismo en los siguientes experimentos, pero siguiendo el marco teórico elegido la cual está relacionado con la parte cuantitativa y cualitativa en cada experimento.

VII. DISCUSIÓN DE RESULTADOS A continuación, se presentan diversas frases que pudieran formar parte del apartado de discusión de resultados de una investigación. Para efectos de ejemplificar el estilo de redacción y los planteamientos que pudieran presentarse, se colocaron variables y elementos genéricos. ➔ “Se presenta asociación entre la manera de obtener la medición de las masas del hierro, cobre y aluminio porque se emplea el mismo procedimiento para los 3 casos. ➔ ” Para hallar las densidades del agua y el etanol es necesario que sepamos los mismos (masa y volumen) datos generales de ambas sustancias” Con lo experimentado hallamos las masas de los materiales utilizados y no sólo eso, sino que también pudimos hallar más datos que se nos pidió. Con la teoría planteada, estudiada y aprendida ejecutamos este aprendizaje en nuestros experimentos, así hallamos y demostramos cada punto y dato que se nos pide, es importante saber cada punto, cada teoría e información que se nos brinda, así será más fácil la comprensión y el entendimiento de todo sin ningún problema. Podemos concluir que la densidad es una propiedad física que nos permite saber la ligereza o pesadez de una sustancia, la cual puede ser determinada por una relación de masa y volumen. Hoy en día existen diferentes métodos para hallar la densidad de todo tipo de sustancia, siendo unos más precisos que otros, con ...