Medición de la densidad de un líquido (alcohol etílico) PDF

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Se determino la densidad del alcohol etílico con un grado de alcohol de 71.5° GL, empleando el método gráfico y se comparó con la densidad teórica del alcohol, en la cual obtuvimos muy buenos resultados, ya que la densidad experimental tiene un valor de 0.88 g/cm3 a una temperatura de 20°C y la d...

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

PRÁCTICA 1 Medición de la densidad de un líquido “Alcohol desnaturalizado” INTEGRANTE Sosa Juárez José Luis Matricula: 2122015036 UEA: Método Experimental 2 Fecha de entrega 17/02/2014

1.1 Introducción La densidad es una medida utilizada por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o real que mide la masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se entiende m por densidad. Se calcula con la siguiente fórmula: ρ= v

Por otro lado, también existe la densidad relativa o gravedad específica que compara la densidad de una sustancia con la del agua; está definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4ºC. ρ

sustancia Se calcula con la siguiente fórmula: ¿= ρ H O 2

La densidad, se puede aplicar para cualquier sustancia, no obstante ésta debe ser homogénea. La densidad de una sustancia puede variar si se cambia la presión o la temperatura. En el caso de que la presión aumente, la densidad del material también lo hace; por el contrario, en el caso de que la temperatura aumente, la densidad baja. Sin embargo para ambas variaciones, presión y temperatura, existen excepciones, por ejemplo para sólidos y líquidos el efecto de la temperatura y la presión no es importante, a diferencia de los gases que se ve fuertemente afectada. Las unidades que puede presentar la densidad son:

1.2 Objetivo

g Kg lb , , cm3 m3 ft 3

Medir la densidad de un liquido (alcohol desnaturalizado) empleando el análisis grafico.

1.3 Desarrollo teórico de la densidad del alcohol desnaturalizado 71.5° GL La densidad teórica del alcohol desnaturalizado, es una referencia que se hace en la práctica para conocer la densidad del mismo incluyendo a sus componentes como son agua, etanol y benzoato de denatonio, en la experimentación se va a obtener un valor calculado por medio del análisis grafico, el cual debe ser aproximado a la densidad teórica, sin embargo algunas cuestiones que pueden alterar la densidad, son la temperatura del ambiente donde se está desarrollando la experimentación, y la temperatura del alcohol mismo. La densidad teórica que estamos desarrollando es para una muestra a 20°C. Conociendo los componentes del alcohol desnaturalizado procedemos a determinar su densidad teórica. Componentes: Alcohol desnaturalizado 71.5° GL Agua densidad a 20 °C 0.99829 gr/cm 3 Benzoato de denatonio 7mg/L Volumen del frasco 500 ml Con la definición de la etiqueta de de los grados Gay Lussac.

GL=

V Alcohol desnaturalizado × 100 V disolucion

Despejamos de la ecuación V Alcohol desnaturalizado , para conocer los ml de alcohol que hay en 500ml de la disolución. V Alcohol desnaturalizado =

GL×V disolucion 100

Sustituyendo valores obtenemos V disolucion=

71.5 ×500 =357.5 ml 100

de etanol hay en 500 ml de la disolución.

Por lo tanto si hay 357.5 ml o 357.5 cm3de etanol el resto es agua. El agua contenida en los 500 ml de disolución es 142.5 ml o 124.5 cm3 de agua.

Empleando la GE (gravedad específica) del etanol para conocer su masa ¿etanol =0.789

ρetanol =¿ × ρagua ρetanol =0.789 ×1

g g =0.789 3 3 cm cm

La masa del etanol, es su volumen por su densidad: 357.5 cm3 ∙

0.789 g =282.06 g de etanol cm3

La masa del agua, es su volumen por su densidad: 142.5 cm3 ∙

0.99829 g =142.25 g de agua cm3

La masa del benzoato de denatonio es 7mg/L por la cantidad de volumen de la disolución.

7

mg ∙0.5 L=3.5 g o 3.5 x 10−3 g L

La suma de las masas de cada componente entre la cantidad de disolución obtenemos la densidad teórica.

∑ componentes en gramos=282.06+142.25 +3.5 x 10−3=424.31 g totales La densidad teórica es: ρTeórica del alcohol etílico =

424.31 g g =0.848 3 3 cm 500 cm

1.4 Desarrollo experimental Materiales 1 Pipeta volumétrica de 25 ml desnaturalizado 71.5° GL 1 Matraz erlenmeyer de 50 ml 2 vasos de precipitado de 50 ml 1 Perilla de hule 1 Balanza digital

Procedimiento

Sustancias 500ml de alcohol

1: Lava y seca perfectamente la pipeta volumétrica, los vasos de precipitado y el matraz Erlenmeyer. 2: Una vez limpios y secos los materiales, conecta y enciende la balanza digital, (esta debe de estar en un lugar libre de vibraciones y la charola debe de estar limpia), asegúrate que este en ceros y marque las unidades correspondientes. 3: Coloca en el centro de la charola de la balanza digital el matraz erlenmeyer de 50 ml y procede a poner en ceros la balanza digital, este proceso se le conoce como “tarar”. Para evitar hacer restas de pesos, y así evitemos algunos pequeños errores de redondeo y sea más rápido la obtención de los resultados. 4: Coloca la perilla de hule en la parte superior de la pipeta volumétrica de 25 ml, asegúrate que funcione perfectamente la perilla de hule para evitar derrames de sustancia. Una vez realizado esto, trasvasa en el vaso de precipitado una cantidad moderada de alcohol desnaturalizado e introduce la pipeta volumétrica, y con la ayuda de la perilla de hule extrae del vaso de precipitado el alcohol, asegurándote que el alcohol extraído llegue a la marca de los 25 ml de la pipeta.

5: Una vez realizo lo anterior, cuidadosamente coloca la pipeta volumétrica verticalmente en la boca del matraz erlenmeyer (evitando el rozamiento con las paredes del matraz, y evitando que caiga liquido en la charola de la balanza, en caso de ocurrir esto, limpiar la charola de la balanza, dejar secar unos minutos, y repetir lo mencionado en al paso 3 y 5) y con ayuda de algún compañero de laboratorio, ir vertiendo al matraz erlenmeyer mililitro a mililitro de alcohol desnaturalizado de la pipeta con la ayuda de la perilla de hule, y cada mililitro se registra el peso del alcohol. Esta relación de el peso de cada mililitro hasta completar los 25 ml serán registrados, y se realizara el análisis grafico para determinar la densidad del alcohol desnaturalizado.

1.5 Resultados

Cuadro 1 resultados de la medición del peso del alcohol a cada mililitro

Gráfica 1 (densidad del alcohol etílico) del análisis del cuadro 1

Densidad del Alcohol etílico 71.5° GL 25 f(x) = 0.88 x − 0.14 R² = 1

Masa (gr)

20 15 10 5 0

0

5

10

15

20

25

30

Volumen (ml o cm3)

En la gráfica 1 se representa los resultados obtenidos en el cuadro 1, los cuales fueron graficados de modo que la relación es, masa en gramos Vs volumen en ml del alcohol etílico. Por medio de Excel se realizó un ajuste, y se obtuvo una línea de tendencia la cual ajusta los 25 datos obtenidos en la experimentación, y realiza una ecuación de una línea recta con el objetivo de que esta línea recta pase por todos los puntos lo más exacto posible, una vez obtenido esto, la ecuación que nos genera la línea de tendencia es un ajuste lineal que nos proporciona esta ecuación y=0.8807 x−0.1423 R2 =0.999 junto con su coeficiente de correlación que nos indica el margen de error en nuestra línea recta , el cual debe de ser aproximadamente muy cercano a 1. Ya con la ecuación obtenida, el objetivo es relacionarla con la densidad del alcohol etílico, por lo tanto la relación ya mencionada de masa vs volumen es

la densidad que se expresa como:

ρ=

m v

, como ya es obvio la

interpretación de la ecuación de la línea recta, la densidad de nuestra muestra de alcohol etílico es -0.1423.

0.8807

g 3 cm

y con una ordenada al origen de

1.6Análisis y discusión de los resultados

Los anteriores cuadros presentan el análisis estadístico de la regresión lineal, realizado a las 25 mediciones de nuestra experimentación para determinar la densidad del alcohol etílico, solo nos interesa conocer los valores de la desviación estándar en nuestras mediciones. Resumiendo en el siguiente cuadro los resultados obtenidos en la experimentación. Densidad experimental del alcohol etílico Densidad Teórica Pendiente ( Densidad)

---------------------------------0.88

Densidad teórica del alcohol etílico

0.848 ---------------------------------

Desviación estándar

-------------------------------0.0020698

Ordenada al origen -1423

----------------------------------

0.030770789

1.7Conclusión En la determinación experimental de la medición de la densidad del alcohol etílico 71.5° GL, determinada por el método grafico, se realizo una comparación con la densidad teórica del alcohol, en la cual obtuvimos muy buenos resultados, ya que la densidad experimental tiene un valor de 0.88 g/cm3 a una temperatura de 20°C y la densidad teórica la cual se realizo en base a los componentes de nuestra muestra de alcohol etílico tiene un densidad de 0.848 g/cm3 en base a la densidad del agua a 20°C. Como podemos notar la diferencia es mínima, esto es debido a las condiciones de presión y temperatura, como se sabe estas circunstancias son las que modifican la densidad de los líquidos y de los gases. Los datos obtenidos experimentalmente son de absoluta confianza para análisis posteriores si se llegaran a realizar. No se presentaron errores mínimos en las mediciones, ya que durante la experimentación se tomaron todas las medidas efectivas, como por ejemplo, al realizar el traspaso del líquido (alcohol) en la pipeta al matraz erlenmeyer en la balanza, se aseguro que las medida de cada mililitro, hasta completar los 25 ml, sin cometer error de paralaje (en el que la vista no está a un ángulo de 90° sobre la medida del instrumentó). Se evito el error instrumental, ya que durante la obtención del material en el laboratorio se reviso cuidadosamente para que estuviera en buena y optimas condiciones para su uso, en el caso de la balanza analítica que estuviera calibrada, en el caso de los instrumentos volumétricos que fueron lavados y secados evitando la posible contaminación de alguna otra sustancia.

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