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Universidad Autónoma de Ciudad Juárez Reporte de Laboratorio Laboratorio de química general

Práctica #3 Mediciones y errores comunes en Química.

16 de septiembre 2020

Introducción Para la realización de esta práctica es importante conocer algunos conceptos básicos para su total comprensión; debemos saber que durante una experimentación es imprescindible realizar mediciones y durante ellas pueden surgir ciertos errores; primeramente, las mediciones consisten en obtener la magnitud física de algún atributo de objetos, sustancias, fenómenos, etc. Ejemplos de algunos atributos son; longitud, masa, temperatura y consistencia.

Para determinar el valor de una magnitud física se emplea un instrumento de medición, mejor conocido como medición directa y un método de medición mediante cálculos matemáticos, conocido como medición indirecta. Así también se requiere definir una unidad de medición. Ahora bien, como ya se mencionó anteriormente, durante las mediciones se adjuntan los errores, el término error es sinónimo de incertidumbre experimental. Existen ciertas limitaciones que causan una desviación del valor “verdadero” de las

cantidades que se desean medir. Estas desviaciones son denominadas incertidumbres experimentales o errores en la medición. El valor verdadero es aquel que obtendriamos si no existiesen errores en las mediciones, sin embargo esto es imposible. Es importante tener en claro que siempre se puede mejorar el procedimiento de medición pero nunca podremos eliminar el error, es decir, nunca obtendremos el valor verdadero o real. Algunas de las limitaciones de medición pueden ser: ● La exactitud, el cual es el grado de concordancia entre el valor verdadero y el valor experimental. ● La precisión, que es la concordancia entre las medidas de una misma magnitud realizadas en condiciones sensiblemente iguales. ● La sensibilidad de un aparato o instrumento, que es el valor mínimo de la magnitud que es capaz de medir. Existen distintos tipos de errores, los cuales se clasifican de la siguiente manera:

●

➔ ●

●

son constantes durante todo el proceso y de los cuales se derivan el error instrumental (dado por un aparato), el error personal (presentado por el operador en cargo) y el error del método de medida (incorrecta elección sobre la metodología utilizada). Errores accidentales; los cuales son pequeñas variaciones sin constancia alguna. Atendiendo a la dimensión de la magnitud de medida, los cuales presentan dos subdivisiones: Error absoluto, el cual es la diferencia entre el valor de la medida y el valor verdadero o real. Error relativo, es el cociente entre el error absoluto y el valor real.

En el laboratorio, es normal que a la hora de la práctica se haga uso de la reproductibilidad y la repetitividad de algún proceso, para así obtener un valor lo más cercano posible al valor real. Ahora bien, con toda la teoría aquí presentada se llevará a cabo la experimentación de una manera más concisa. [1] [2] [3]

➔ Atendiendo al origen o sus causas, los cuales presentan dos clasificaciones: ● Errores sistemáticos; los cuales

Objetivos ● El alumno evaluará la exactitud de una medición mediante la consideración del error absoluto y el error relativo; además de evaluar la precisión de los datos mediante la consideración de las medidas de dispersión de los datos ● El alumno aplicará criterios de exactitud y precisión para la selección de un instrumento de medición, ante cualquier situación experimental ● El alumno examinará los criterios básicos para reportar los resultados experimentales con un determinado número de dígitos y expresar cualquier

resultado proveniente de una operación matemática, con el número de cifras significativas correspondientes.

Metodología Experimento 1. Errores sistemáticos de métodos y humanos Primero se midieron veinticinco mililitros de agua destilada en una probeta, después conectaron la manguera a la toma de gas y encendieron el mechero, luego agregaron los veinticinco mililitros de agua al vaso de precipitado y este lo colocaron en el tripie con la tela de asbesto. Posteriormente controlaron la temperatura con un termómetro cuando calentaron aproximadamente a 60°C. Después iniciaron el calentamiento del agua, luego observaron hasta donde llegaba la marca y tomaron nota del menisco formado. Por último cuando el agua alcanzó +- 60°C transfirieron el agua al matraz aforado Experimento 2. Error instrumental Se observaron y determinaron el valor mayor y menor que pueden medir el termómetro, la pipeta volumétrica, pipeta graduada y la probeta, también determinaron su rango y apreciación.

Experimento 3. Exactitud y precisión Primero pesaron un vaso de precipitado limpio y seco, después tomaron una pipeta volumétrica y midieron veinticinco mililitros de agua destilada, luego transfirieron los veinticinco mililitros de agua al vaso de precipitado, que fue previamente pesado. Posteriormente pesaron el vaso con los veinticinco mililitros de agua y con la lectura del peso determinaron la masa del agua con la fórmula masa del agua es igual a masa del vaso con agua menos la masa del vaso vacío. Después se realizaron otras dos mediciones y pesajes con la pipeta volumétrica Repitieron el procedimiento anterior pero ahora utilizando una probeta para medir el volumen. Experimento 4. Precisión y exactitud de las mediciones Primero tomaron la muestra problema y midieron cincuenta mililitros con una probeta, después pesaron el vaso de precipitado vacío y tomaron la lectura, luego transfirieron los cincuenta mililitros de la solución problema al vaso de precipitado y pesaron con el líquido, enseguida determinaron la masa de la muestra problema con la fórmula masa de la muestra problema es igual a masa del vaso con la muestra

problema menos la masa del vaso vacío. Posteriormente realizaron el cálculo para determinar la densidad de la solución que es densidad igual a masa de la solución problema entre el volumen medido. Por último repitieron el procedimiento anterior dos veces más.

Resultados Experimento #1. Errores sistemáticos de métodos y humanos Cuando el agua está caliente observamos que sobrepasa ligeramente la línea de aforo y cuando la temperatura llega a ambiente el volumen se reduce y no se logra llegar al aforo

Fig1. Agua caliente puesta en el matraz aforado

Fig2. Agua llegando a temperatura ambiente en el matraz aforado Experimento #2 Error instrumental Tabla 1. Se muestran las observaciones del valor máximo, mínimo, el rango y la

apreciación de cada uno de los diferentes instrumentos.

Termómetro

Pipeta volumétrica

Pipeta graduada

Probeta

Máximo

400°C

5ml

25ml

100ml

Mínimo

0°C

0ml

0ml

0ml

Rango

20°C

0-5ml

1ml

10ml

Apreciación

2°C

N/A

0.1ml

1ml

Experimento # 3 Exactitud y precisión. Tabla 2. Se muestran los resultados de medición del volumen y masa del agua de los diferentes instrumentos, en donde se comparan su exactitud y precisión.

De medición# Probeta 25ml

Probeta 25ml

Pipeta volumétrica 25ml

Pipeta volumétrica 25ml

De medición #

Masa del agua (g)

Volumen del agua (ml)

Masa del agua (g)

Volumen del agua (ml)

1

23.66 g

23.66 ml

24.91 g

24.91 ml

2

22.76 g

22.76 ml

23.66 g

23.66 ml

3

23.36 g

23.36 ml

23.46 g

23.46 ml

Media

n/a

23.26

n/a

24.01

Experimento #4 Precisión y exactitud de las mediciones

Tabla 3. Se muestran los resultados de medición del volumen y masa de la muestra problema de los diferentes instrumentos, en donde se compara su exactitud y precisión.

Probeta 50ml

Probeta 50ml

Probeta 50ml

#De medición

Volumen medido (ml)

Masa de la muestra problema (g)

Densidad (g/ml)

1

50 ml

49.56 g

0.9912

2

50 ml

49.51 g

0.9902

3

50 ml

49.54 g

0.9908

Media

--------

----------

0.990733333

Cálculos. Experimento # 3 Exactitud y precisión. Probeta 25mL.

Pipeta graduada 25mL.

Experimento #4 Precisión y exactitud de las mediciones

Discusión Se logró observar que el agua caliente sobrepasaba la línea de aforo, esto se debe a que la temperatura modifica su estructura molecular, es por ello que al enfriarse la agitación molecular disminuye y la estructura se vuelve a acomodar, provocando una reducción de espacio, dicha reducción se observó cuando el agua fría no logró alcanzar la línea de aforo.[4]

De igual manera fue posible constatar las diferencias de exactitud y precisión de los instrumentos y medidas, dado que tenemos el error sistemático y el error indeterminado presentes, ya que el error sistemático, significa que cuando se realizan mediciones repetidas, el error tiene la misma magnitud y el mismo signo algebraico. Ejemplos: un instrumento o escala no calibrada, una persona que no distingue colores correctos, el uso de un valor incorrecto de una constante (o unidades no adecuadas). Los errores indeterminados están siempre presentes en las mediciones experimentales. En estos no existe la manera de determinar el signo ni la magnitud del error en mediciones repetidas. Los errores indeterminados resultan, en el proceso de medición, en la obtención de diferentes valores cuando se efectúan mediciones repetidas (asumiendo que todas las condiciones permanecen constantes). Las causas en los errores indeterminados son diversas; error del operador o sesgo, condiciones experimentales fluctuantes, variabilidad inherente en los instrumentos de medición, etc. Por otro lado, los errores instrumentales observados durante las mediciones, pudieron presentarse dado que hay la posibilidad de una mala calibración o las diferencias entre los rangos de medición de los materiales. Sin duda alguna los errores en las condiciones experimentales pueden afectar de una manera abismal en los resultados, ya que como pudimos constatar no es lo mismo el volumen de una misma sustancia cuando esta se encuentra sometida a un cambio de temperatura, o bien no es lo mismo obtener un volumen con un instrumento de mayor rango a uno de menor rango. [5]

Conclusión En la práctica realizada se logró obtener el conocimiento necesario para evaluar la exactitud de una medición y conocer los diferentes tipos de errores que comúnmente ocurren en el laboratorio a la hora de realizar las mediciones. Se observó que al no realizar el correcto procedimiento a un experimento podemos causar que este no salga según lo esperado. También se explicó las diferentes características entre los instrumentos que nos ayudan a medir sustancias o temperaturas, aprendiendo así a conocer su correcto uso y lectura. Por último conocimos los conceptos de exactitud y precisión al comparar el valor verdadero y el valor experimental, y al repetir el mismo experimento varias veces para ver su concordancia . Es de suma importancia el conocer cuales son los diferentes tipos de errores que se pueden cometer a la hora de realizar un experimento, para que estos sean evitados la mayor parte del tiempo y así tener mejores resultados en los experimentos.

Referencias [1] “Práctica #3: Mediciones y errores comunes en química. - Docsity. [En línea]. ” https://www.docsity.com/es/practica-3-mediciones-y-errorescomunes-en-quimica/5012325/.[Último acceso: 14- Sept -2020]. [2] “Los errores más comunes en un sistema de medición | SPC Consulting Group. [En línea]” https://spcgroup.com.mx/los-errores-mas-comunesen-un-sistema-de-medicion/ [Último acceso: 14- Sept -2020]. [3] Maynez, D.“Practica 3. Mediciones y errores en Quimica|.[En línea]” Presentacion de PowerPoint[Último acceso: 14- Sept -2020]. [4] “¿Por qué el agua gana volumen al congelarse y otros líquidos pierden? Quo.” [En línea]https://www.quo.es/naturaleza/a7579/por-que-el-aguagana-volumen-al-congelarse-y-otros-liquidos-pierden/ [Último acceso: 14- Sept -2020]. [5] “Errores de Medición y su Propagación » TP - Laboratorio Químico.” [En línea]https://www.tplaboratorioquimico.com/laboratorioquimico/procedimientos-basicos-de-laboratorio/errores-de-medicion-ysu-propagacion.html [Último acceso: 14- Sept -2020]....