LAB 4 Determinacion DE Densidades DE Liquidos Y Solidos PDF

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PRACTICA Nº3(USO Y MANEJO DEL MECHERO BUNSEN Y LA BALANZA) JOSE RAUL RESTREPO JUAN JOSE ARCILA LEMOS DANIELA NEGRETE VILLADIEGO GISSELA ANDREA TORRES LOPEZ DIEGO FERNANDO TAPIAS PINTO

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

DOCENTE WILLIAM DE JESUS BLANCO BEDOY

FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS INGENIERÍA AGRONÓMICA CORDOBA--MONTERÍA 2017

INTRODUCCIÒN La densidad es una importante característica física de la materia. Todos los objetos tienen una densidad que puede aumentar o disminuir como resultado de las acciones que recaen sobre el objeto. Los efectos de la densidad son importantes para el funcionamiento del universo y de nuestra vida cotidiana. Es fácil de encontrar la densidad de un objeto y comprobar su efecto. (O'Connor. 1999). Al momento de hacer la práctica, determinación de densidad de sólidos y líquidos, se observó las diferentes densidades, volúmenes y peso de los materiales que se usaron en el laboratorio, adquiriendo conocimientos en el uso de la balanza, probeta, pipeta y picnómetro con la ayuda del auxiliar y docente. 1

OBJETIVOS.

✓ Determinar la densidad de líquidos y sólidos. ✓ Adquirir destreza en el manejo de los materiales para medir masa y volumen. 2

MARCO TEORICO.

Para determinar la densidad de un cuerpo debemos determinar su masa y su volumen. La masa se mide con una balanza. El volumen de solidos puede determinase por el método de inmersión o, si el cuerpo es un sólido regular, puede aplicarse el cálculo con la correspondiente, el volumen de un líquido puede medirse con probeta. (Day R. y Underwood A. 1989). El volumen de un gas puede medirse recogiendo en un tubo graduado que contenga agua a la que desplazará. Ejemplo1: Una piedra tiene una masa de 114g.decidimos determinar su densidad. Densidad de la piedra La densidad de una piedra se determina con su masa (114g) y su volumen de (50cm3)

PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS Existen una serie de características que sirven para distinguir una sustancia de las demás. Al conjunto de ellas se les llama propiedades de las sustancias. Sus valores suelen ser específicos. Así, por ejemplo, la densidad es una propiedad general de todas las sustancias, sin embargo, su valor es característico para cada sustancia a una temperatura y presión dada. Las propiedades pueden ser EXTENSIVAS o INTENSIVAS y ambas pueden ser FÍSICAS o QUÍMICAS. (Soriano y Hernández. 2002) Las propiedades extensivas son aquellas cuyo valor numérico depende de la cantidad de sustancia, por ejemplo: la masa, el volumen, el peso, calor de liberado en una combustión, etc. (Prada P. 2009). Las propiedades intensivas son aquellas cuyo valor numérico es independiente de la cantidad de sustancia, por ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, viscosidad, índice de refracción. Es interesante anotar que la relación entre dos propiedades extensivas origina una propiedad intensiva. Ej.: D= masa / volumen, donde D es densidad. (Torres et al. 2010). PROPIEDADES FÍSICAS Son todas aquellas propiedades, especificas de una sustancias cuya medición u observación no implica cambios en la naturaleza de ella. (Herrera P. 2012). Los valores numéricos de las propiedades físicas dependen de la temperatura y presión. Aquellas propiedades físicas como sabor, color y olor que son detectadas por los sentidos se denominan propiedades Organolépticas. Algunas propiedades físicas importantes son: densidad, temperatura de ebullición. (Villaflor etal. 2008) DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA. La densidad se define como la masa por unidad de volumen: D= m/V. La masa puede expresarse en libras, onzas, kilogramos, miligramos; el volumen puede expresarse en cuartos, galones, pies cúbicos, litros, mililitros, metros cúbicos; por tanto la densidad tendrá unidades las cuales dependen de las unidades utilizadas para expresar la masa y el volumen. La gravedad especifica de una sustancia se define como la relación entre el peso de un volumen dado de sustancia con respecto al peso de un volumen igual de agua; La gravedad especifica no tiene unidades. Se observa que para calcular la densidad de una sustancia, es necesario determinar la masa y el volumen de una cantidad de sustancia. La determinación del peso rara vez es un problema, mientras que la determinación del volumen puede presentar algunas dificultades. (Pastor J y Hortal J. 1990).

Si la sustancia es un sólido de forma regular, se pueden medir las dimensiones para calcular el volumen con base a fórmulas que están publicadas. Para materiales de formas irregulares, el método más conveniente para medir el volumen consiste en añadir la sustancia a un líquido (en el cual no se disuelva) en una probeta. Al medir el volumen del líquido antes y después de añadir el sólido, la diferencia corresponde al volumen del líquido desplazado por un sólido (principio de Arquímedes). Si la sustancia es un líquido, su volumen se mide en un recipiente graduado. La más utilizada para este propósito es la probeta graduada. Sin embargo, la medición más exacta de líquidos se logra con el uso de un recipiente especial llamado PICNÓMETRO, que está diseñado siempre para contener el mismo volumen. (Sánchez G. 2014). 3

MATERIALES Y REACTIVOS. ➢ Balanza ➢ Agua. ➢ Probeta de 25 ml ➢ Etanol ➢ Picnómetro ➢ tronillo ➢ Tapón de caucho ➢ Piedra ➢ Pipeta de 10 ml

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PROCEDIMIENTO -

Determinación de la densidad de un líquido puro.

Pesar una probeta limpia y seca. Adicionar 5.0 mL de agua; pesar nuevamente el conjunto. Registrar los datos obtenidos. -

-

Determinación de la densidad de una solución de concentración desconocida. Repetir el procedimiento anterior, teniendo en cuenta que el líquido problema es una solución de NaCl. Determinar la densidad de un sólido.

El sólido (Cobre, Hierro, Zinc, Aluminio), se pesa y posteriormente se sumerge en una probeta graduada que contenga agua suficiente para cubrir el sólido. Con el objetivo de hallar el volumen usando el principio de Arquímedes.

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5.1

RESULTADOS Y ANALISIS

Datos/resultado Piedra Cobre Masas

𝑚𝑝𝑖𝑒𝑑𝑟𝑎 = 2,2 𝑔

Volumen de la probeta con agua

40 ml

Volumen de probeta agua + piedra

40,1 ml

Volumen piedra

𝑉𝑝𝑖𝑒𝑑𝑟𝑎 = 40,1 𝑚𝑙 − 40 𝑚𝑙 = 0,1𝑚𝑙

Densidad

5.2

𝐷=

2,2𝑔 𝑚𝑝𝑖𝑒𝑑𝑟𝑎 𝑔 = = 22 𝑚𝑙 0,1𝑚𝑙 𝑉𝑝𝑖𝑒𝑑𝑟𝑎

Datos/resultado tapón de caucho Tapón de caucho Masas

𝑚𝑡𝑎𝑝ó𝑛 = 4,9 𝑔

Volumen de la probeta con agua

40 ml

Volumen de probeta agua + tapón de

44 ml

caucho Volumen tapón de caucho

𝑉𝑡𝑎𝑝ó𝑛 = 44𝑚𝑙 − 40𝑚𝑙 = 4𝑚𝑙

Densidad

5.3

𝐷=

4,9𝑔 𝑚𝑡𝑎𝑝ó𝑛 𝑔 = = 1,22 𝑚𝑙 4𝑚𝑙 𝑉𝑡𝑎𝑝ó𝑛

Datos/resultado Tornillo de hierro Tornillo de hierro Masas

𝑚𝑡𝑜𝑟𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜 = 13,2𝑔

Volumen de la probeta con agua

40 ml

Volumen de probeta agua + tornillo

40,5 ml

Volumen tornillo

𝑉𝑡𝑜𝑟𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜 = 40,5𝑚𝑙 − 40𝑚𝑙 = 0,5𝑚𝑙

Densidad

𝐷=

𝑚𝑡𝑜𝑟𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜 13,2𝑔 𝑔 = = 26,4 𝑉𝑡𝑜𝑟𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜 𝑚𝑙 0,5𝑚𝑙

5.4

Datos/resultado picnómetro para agua y etanol Picnómetro (𝑉 = 10 𝑚𝑙)

Picnómetro vacío Masa

Picnómetro + agua Masa

10,5 𝑔

20,06 𝑔

Picnómetro + etanol Masa

= 18,7 𝑔

Masa agua

𝑚𝑎𝑠𝑎𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜+𝑎𝑔𝑢𝑎 − 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜

20,06 𝑔 − 10,5 𝑔 = 9,56 𝑔

Masa etanol

𝑚𝑎𝑠𝑎𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜+𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 − 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜

20,5 𝑔 − 10,5 𝑔 = 10 𝑔

Densidad agua

𝐷=

Densidad etanol

𝐷=

%E Agua

Valor

Valor

teórico

experimental

1,00 g/ml

𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

Formula

0,95g/ml %𝐸

Etanol

0,78 g/ml

0,34 g/ml

=

|𝑉𝑡 − 𝑉𝑒 | ∗ 100 𝑉𝑡

𝐷=

9,56 𝑔 = 0,95 𝑔/𝑚𝑙 10𝑚𝑙

𝐷=

10𝑔 10𝑚𝑙

= 1 𝑔/𝑚𝑙

Resultado

%𝐸 =

|1,00 − 0,95| ∗ 100 = −5% 1,00

%𝐸 =

|0,78 − 1| ∗ 100 = 0,2% 0,78

El margen de error del agua y etanol no fue tan debido a que se cometió un error humano mientras se pesaba el picnómetro vacío, el cual debió de tener una masa aproxima a 11g, sin embargo, en el momento de pesar el picnómetro vacío obtenemos 10,5g alterando de cierta manera todos los datos. Esta falla se logró identificar gracias a que el picnómetro es un instrumento exacto o preciso a la hora de medir densidades.

5.5

Datos/resultado probeta para agua

Probeta (𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 = 20 𝑚𝑙 )) Masa agua

𝑚𝑎𝑠𝑎𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎+𝑎𝑔𝑢𝑎 − 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑎

Densidad

𝐷=

agua

%E Agua

𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎

Valor

teórico

experimental

1,00 g/ml

-0,025 g/ml

−0,5 𝑔 = −0,025 𝑔/𝑚𝑙 20𝑚𝑙

Formula

%𝐸 =

6

𝐷=

𝑉 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎−𝑎𝑔𝑢𝑎

Valor

142,5 𝑔 − 143,0 𝑔 = −0,5 𝑔

Resultado

%𝐸 =

|𝑉𝑡 − 𝑉𝑒 | 𝑉𝑡

|1,00 − 0,025|

∗ 100

1,00

∗ 100

= −97,5%

CUESTIONARIO a) Enumerar las posibles causas de error de la determinación de la densidad de las distintas sustancias analizadas. Sugerir recomendaciones para disminuir el error. b) Investigar qué instrumentos se utilizan en la industria para determinar la densidad de: leche, alcohol, ácidos, soluciones salinas. c) calcule y analice el porcentaje de error de cada uno de los experimentos d) como determinar la densidad de una sustancia gaseosa. En que unidades se expresa. e) Establezca la diferencia entre gravedad específica y peso específico. f) ¿Cómo afectaría el cambio de temperatura en el cálculo de la densidad?

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RESPUESTAS DEL CUESTIONARIO.

a) Existen 2 tipos de causas de error, el error humano y el científico, el error humano es no utilizar otro material para calcular peso como la balanza digital para que nos dé un resultado preciso y el error científico concuerda con las cosas echas dentro del laboratorio con algún calculo que pueda que no nos del resultado esperando por no utilizar el material apropiado b) Para La Densidad De La Leche: Un densímetro es un instrumento de medición que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen. Una de las formas más conocidas de densímetro es el lactómetro, que se usa para medir la densidad de la leche como indicador de su calidad. La densidad específica de la leche de vaca varía entre 1,027 y 1,035. Como la leche contiene otras sustancias, aparte de agua (87 %), también se puede saber la densidad de albúmina, azúcar, sal, y otras sustancias más ligeras que el agua. Lactómetro - Para medir la densidad y calidad de la leche. Para la densidad en el alcohol: Con Densímetro (hidrómetro) Es un instrumento que basa su acción en la variación de flotabilidad que sufre un cuerpo cuando es sumergido en soluciones de diferente densidad. Es similar al instrumento empleado para medir sólidos solubles pero su escala expresa la masa o peso de la solución por unidad de volumen, lo que se conoce como densidad o peso específico. Mediante tablas esta densidad puede ser relacionada con el contenido de alcohol y expresarse entonces como porcentaje o grado Gay-Lussac (G.L.). Este instrumento y los otros empleados para medir densidad deben ser manejados bajo ciertos parámetros de temperatura para poder obtener de ellos una lectura adecuada.

Con Alcoholímetro (o alcohómetro) No es más que un densímetro cuya escala expresa directamente el contenido de alcohol por lo que no es necesario el uso de tablas. Su fundamento es exactamente el mismo del densímetro. Con Picnómetro Es un pequeño bulbo de vidrio de volumen perfectamente calibrado que, al llenarlo con la muestra y pesarlo, permite obtener la masa o peso por unidad de volumen de la solución hidro alcohólica. Requiere el empleo de tablas de equivalencia densidad-alcohol. Requiere el uso de una balanza de precisión.

Con Ebullómetro Permite medir el descenso que sufre el punto de ebullición de la solución hidro alcohólica en proporción con la cantidad de alcohol que contiene.

c) Esta respuesta se encuentra expresada en análisis cálculos y resultados. d) Densidad de un gas: En un determinado volumen las moléculas de gas ocupan cierto espacio por lo tanto se distribuirán de manera que encontremos menor cantidad en el mismo volumen anterior. Podemos medir la cantidad de materia, ese número de moléculas, mediante una magnitud denominada masa. La cantidad de moléculas, la masa, no varía al aumentar o disminuir (como en este caso) el volumen, lo que cambia es la relación masa volumen. Esa relación se denomina densidad (d). La densidad es inversamente proporcional al volumen (al aumentar al doble el volumen, manteniendo constante la masa, la densidad

disminuye a la mitad) pero directamente proporcional a la masa (si aumentamos al doble la masa, en un mismo volumen, aumenta al doble la densidad). La materia se puede presentar en sus tres estados (solidó, líquido y gaseoso) en esta última se encuentra las sustancias que común mente denominamos gases lo que denominamos gases. Entonces vamos a relación esto con las siguientes leyes. Ley de los gases Ideales: Según la teoría atómica las moléculas pueden tener o no cierta libertad de movimientos en el espacio; estos grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto de orden macroscópico. La libertad de movimiento de las moléculas de un sólido está restringida a pequeñas vibraciones; en cambio, las moléculas de un gas se mueven aleatoriamente, y sólo están limitadas por las paredes del recipiente que las contiene. e) Gravedad especifica

Peso especifico

Se define como el cociente de la densidad de

Relación ente la densidad de una sustancia

una sustancia dada a la densidad de agua,

y la de otra, tomada como patrón,

cuando

generalmente para sólidos y líquidos se

ambos

están

en

la

misma

temperatura, por lo tanto, una cantidad sin

emplea el agua destilada y para gases, el

dimensiones.

aire o el hidrogeno. También llamado gravedad especifica.

f) La temperatura afecta la medición de la densidad porque como sabemos que densidad es igual a la masa entre el volumen de una sustancia, y que el volumen puede variar con los cambios de temperatura, entonces es necesario tomarla en cuenta. Salvo algunos comportamientos anómalos (como el caso del agua), en general, a mayor temperatura, la densidad disminuye y a menor temperatura, la densidad aumenta.

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CONCLUSIÓN.

Con este laboratorio se aprendió la importancia usar los materiales necesarios para calcular densidades, por tanto, se puede concluir que la práctica nos ayudó a determinar, masa, volumen y densidades de sólidos y líquidos. Además de esto se dedujo que cualquier error cometido en la práctica por mínimo que sea altera considerablemente los resultado. Además, El porcentaje de error es, formalmente, la magnitud de la diferencia entre un valor exacto y uno aproximado, dividida por la magnitud del valor exacto por 100 casos (tiene forma de porcentaje). Básicamente, esta medida te permite ver qué tan lejos está un valor aproximado de uno exacto a través de un porcentaje del valor exacto. El error puede deberse al método de medición (herramienta o error humano) o a las aproximaciones que se usan en el cálculo (por ejemplo, errores de redondeo). De cualquier manera, la fórmula es bastante sencilla y simple de calcular. (González M. 2010). 9

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS -

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-

O'Connor, P. R. (1999). quimica. Densidad y volumenes. Reverte.

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Pastor, J. F. C., & Hortal, J. A. G. (1990). El Proceso al sulfato. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Terrassa.

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Sánchez Gracia, L. (2014). Prácticas de laboratorio de química.

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Villaflor, G., Morales, G. V., & Velasco, J. (2008). Variables significativas del proceso de determinación de densidades y volumenes. Información tecnológica, 19(4), 57-62....