Práctica 5 DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS. PDF

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DENSIDAD DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS.
Lograr que el estudiante determine experimentalmente la densidad de sólidos y líquidos, adquiriendo
experiencia en la estimación de las dimensiones, volúmenes y pesos....

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Universidad de Guayaquil Facultad de Ciencias Químicas Carrera: Bioquímica y Farmacia ASIGNATURA

LABORATORIO DE QUÍMICA I

SEMESTRE

PRIMERO

DOCENTE

Q. F. CÉSAR MUÑOZ ITURRALDE

ESTUDIANTE

PARALELO

G-2

PERÍODO 2020-2021

CICLO

II

SUGEY ALEJANDRA MOLINA MIRANDA

PRÁCTICA N° 5 DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS.

Objetivos de la práctica de laboratorio ❖ Lograr que el estudiante determine experimentalmente la densidad de sólidos y líquidos, adquiriendo experiencia en la estimación de las dimensiones, volúmenes y pesos.

Instrucciones o consideraciones previas para el lavado de materiales La densidad es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, tanto de líquidos como de sólidos, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos. La densidad absoluta o densidad normal, también llamada densidad real, expresa la masa por unidad de volumen, usualmente la densidad se simboliza mediante la letra rho ó ρ del alfabeto griego.(Giancoli & Campos Olgun, 2006) La densidad de una sustancia homogénea es una propiedad física que la caracteriza y está definida como el cociente entre la masa y el volumen de la sustancia que se trate.(Giancoli & Campos Olgun, 2006) Esta propiedad depende de la temperatura, por lo que al medir la densidad de una sustancia se debe

considerar la temperatura a la cual se realiza la medición. En el caso de sustancias no homogéneas lo que obtenemos al dividir la masa y el volumen es la densidad promedio.

Importante: o La unidad densidad es Kg/m3. Pero la mayoría de las tablas que registran la densidad de las sustancias, la reportan en g/ml para sólidos y líquidos, y para gases en g/L. o Como cada unidad material representa un átomo o molécula y estos tienen masa, la que se mide en gramos o en kilogramos, entonces la densidad de una materia representa cuántos gramos o kilogramos hay por unidad de volumen. o Hay sustancias que tienen más átomos por unidad de volumen que otros, en consecuencia, tienen más gramos o kilogramos, por unidad de volumen. Por lo tanto, hay sustancias que tienen más densidad que otras. o La densidad del agua, por ejemplo, es de 1 g/cm3 o gramo por centímetro cúbico (g/cc). Esto significa que, si tomamos un cubo de 1 cm de lado y lo llenamos de agua, el agua contenida en ese cubo tendrá una masa de un gramo. o La densidad del mercurio es de 13,6 g/cm3. Esto significa que en un cubo de 1 cm de lado lleno con mercurio se tiene una masa de 13,6 gramos. o Los cuerpos sólidos suelen tener mayor densidad que los líquidos y éstos tienen mayor densidad que los gases.

Variables que influyen en la densidad o El peso del objeto y el volumen que ocupa en el espacio. o La presión ambiental y la temperatura, debido a que estos dos últimos pueden llegar a variar el volumen del objeto. o Es muy fácil alterar la densidad de un gas, o incluso de un líquido, simplemente aumentando la presión (reduciendo el volumen) a la que estén sometidos, pero es complicado cambiar la densidad de un sólido.

Densidad de los líquidos o Para conocer la densidad de líquidos, es necesario determinar el volumen que ocupan y su masa. El volumen se determina con el material adecuado y la masa se determina empleando una balanza adecuada. o Los líquidos con mayor densidad o más denso poseen una mayor atracción de moléculas es decir mayor fuerza de cohesión y estos tienden a quedar debajo de un líquido menos denso.

Densidad de sólidos o La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

o El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.(Falco, Franceschelli, 2001) La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras. o El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido. o La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

Cálculo de la densidad de un sólido Para conocer la densidad de los sólidos, inicialmente se determina la masa de una muestra; posteriormente, a esa misma muestra, se le determina su volumen. Si se trata de un sólido regular, como una esfera, un cubo, etc., el volumen se determina midiendo su radio, sus aristas o sus ángulos, y empleando posteriormente las fórmulas de geometría de cuerpos sólidos es decir el volumen se halla multiplicando entre sí las 3 dimensiones: largo, ancho y alto; sin embargo, si se trata de un sólido irregular, éste se sumerge generalmente en un líquido para determinar el volumen de agua desplazado.

Medidores de densidad 1. Densímetro o areómetro Es un instrumento de medición que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen. Normalmente, está hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posición vertical. (Jara, Jimenez, & Gomez Peña, 2013) Tipos de densímetro o Lactómetro - Para medir la densidad y calidad de la leche. o Sacarómetro - Para medir la cantidad de azúcar de una melaza. o Salímetro - Para medir la densidad de las sales. o Alcoholometro – Para medir la cantidad de alcohol presente en un compuesto. o Areómetro Baumé - Para medir concentraciones de disoluciones. 2. Picnómetro Es un instrumento de medición cuyo volumen es conocido y permite conocer la densidad o peso específico de cualquier fluido ya sea líquido o sólido mediante gravimetría a una determinada temperatura y no es considerado un material volumétrico.(GMBH, 2010) Es un pequeño envase de vidrio que tiene una tapa biselada en el cual se encuentra un capilar. Su característica principal es la de mantener un volumen fijo al colocar diferentes líquidos en su interior. Esto nos sirve para comparar las densidades de dos líquidos pesando el picnómetro con cada líquido por separado y comparando sus masas. El picnómetro es muy sensible a los cambios de concentración de sales en el agua, por lo que se usa para

determinar la salinidad del agua, la densidad de líquidos biológicos en laboratorios de análisis clínicos, entre otras aplicaciones. El picnómetro consta de un envase generalmente en forma de vaso achatado en su base o cilíndrico de volumen calibrado construido por lo general con vidrio o acero inoxidable y 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 (usualmente) o el mercurio (poco usado por ser tóxico).(Jara et al., 2013) Tipos de picnómetros

Reactivos de laboratorio

o Moneda Agua de la llave

o Parafina

o Gel alcohol

o Jabón líquido

o Cloruro de sodio o Agua

Materiales de laboratorio o Probetas o Espátula o Vaso de precipitación o Pipeta

Equipos de laboratorio o Balanza digital

Actividades por desarrollar/ técnica operatoria o procedimiento Determinación de la densidad del agua. 1) Calibrar la balanza, mediante el tornillo contrapeso que posee el aparato. 2) Medir la masa de la probeta procurando que esté limpia y seca. 3) Verter agua en la probeta hasta que alcance el volumen deseado, procurando que el menisco del agua quede muy cerca de una de las líneas de graduación de la probeta. Utilice una pipeta para poner el menisco en la marca deseada. Procure que no quede líquido en las paredes externas e internas de la probeta para no alterar la medición de volumen y masa. 4) Una vez determinado el volumen, mida la masa de la probeta con el agua en la balanza 5) Por diferencia entre la masa de la probeta con agua y la probeta vacía conocerás el valor en gramos del agua. 6) Para calcular la densidad divides la cantidad de gramos de agua para volumen determinado.

Determinación de la densidad del sólido. Utilice el principio de Arquímedes y determine la densidad de un pedazo pequeño de metal. 1) Calibrar la balanza, mediante el tornillo contrapeso que posee el aparato. 2) Pese el vaso de precipitación vacío y luego al cálculo obtenido añádale los gramos del metal necesarios para efectuar el trabajo. 3) Una vez pesado el pedazo de metal lo más preciso posible, en una probeta graduada mida 25 ml. de agua introduzca la cantidad de agua que necesita ayudándose con una pipeta para que el menisco este bien definido; en ambos casos anote el valor en una tabla de datos; este volumen corresponderá al volumen inicial. 4) A continuación, sumerja el metal dentro de la probeta, deje pasar un tiempo hasta que esté en completo reposo, vuelva a registrar el valor del nuevo volumen, este corresponderá al volumen final. 5) Calcule el volumen del sólido y luego la densidad del pedazo de metal.

V (sólido) = V (final) –V (inicial) 𝐷 =

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

Resultados obtenidos Tabla #1: Determinación de la densidad de líquidos.

REACTIVO

VOLUMEN A DETERMINAR

PESO RECIPIENTE VACÍO

PESO RECIPIENTE + REACTIVO

PESO REACTIVO

DENSIDAD

X

V

A

B

B–A=C

C/V = g/ml

H 2O

150,00 ml

236,00 g

386,00 g

150,00 g

1,00 g/ml

JABON LIQUIDO MANOS

110,00 ml

236,00 g

368,00 g

132,00 g

1,20 g/ml

GEL ALCOHOL

420,00 ml

393,00 g

768,00 g

375,00

0,89 g/ml

GLICERINA

200,00 ml

274,00 g

456,00 g

182,00 g

0,91 g/ml

PROPILENGLICOL

180,00 ml

236,00 g

424,00 g

188,00 g

1,04 g/ml

Elaborado por: Sugey Molina Miranda

Tabla #2: Determinación de la densidad de sólidos. Método 1

INICIAL

VOLUMEN FINAL

VOLUMEN DEL CUERPO

m

Vi

Vf

V = Vf - Vi

MONEDA

11,10 g

145,00 cm3

160,00 cm3

15,00 cm3

0,74 g/cm3

PARAFINA

14,50 g

125,00 cm3

140,70 cm3

15,70 cm3

0,92 g/cm3

CUERPO

PESO CUERPO

VOLUMEN

X

Elaborado por: Sugey Molina Miranda

DENSIDAD D = m/V ρ = g/cm3

Tabla #3: Determinación de la densidad de sólidos. Método 2

CUERPO

X

MASA DEL CUERPO

PESO RECIPIENTE CON AGUA

Mc

A

PESO RECIPIENTE CON AGUA + CUERPO

B

VOLUMEN DEL CUERPO (Valor de empuje del agua)

Me = B - C

DENSIDAD CUERPO

ρc = Mc/Me * ρH2O ρ = g/cm3

MONEDA

11,10 g

386,00 g

397,10 g

15,00 cm3

0,74 g/cm3

PARAFINA

14,50 g

386,00 g

400,50 g

15,70 cm3

0,92 g/cm3

Elaborado por: Sugey Molina Miranda

Conclusiones Al culminar la práctica logramos comprender con éxito los términos de densidad, volumen y masa, y cómo se pueden determinar cada una de estas propiedades, aplicamos el uso de una balanza digital, materiales de medidas de volumen para poder obtener la densidad de sólidos y líquidos, el procedimiento para obtener estas densidades son distintas para obtener la de los sólidos primero debemos colocar agua dentro de un recipiente anotar esa medida, luego sumergir el sólido y anotar el volumen final para luego restarlo y obtener el volumen exacto del cuerpo, así antes debíamos determinar la masa del sólido con una balanza digital y finalmente aplicábamos la fórmula, en cambio para determinar la densidad en los líquidos primero debemos pesar un recipiente vacío que va a contener el reactivo agua, luego agregarle el agua anotar el volumen descrito en el recipiente que lo contiene y a su vez anotar la medida de masa

del reactivo más el recipiente, restamos estos dos valores y obtenemos la cantidad de masa única del reactivo utilizados y por último aplicamos la fórmula para encontrar la densidad. Por otra parte, comprendimos que hay cantidades de densidad ya establecidas en la naturaleza de ciertas sustancias como el agua, aceite y sólidos, que en la práctica logramos determinar y comprobar esas medidas ya establecidas de la densidad de ciertas sustancias y cuerpos sólidos, además de que existen instrumentos como el picnómetro que permite medir la densidad, esto nos ayudará a comprobar si las medidas están obtenidas correctamente.

Recomendaciones 1. Asentar la balanza digital en una superficie plana, nivelada y horizontal, para poder encerarla correctamente. 2. Mantener mucho cuidado y precisión en el menisco para la lectura del volumen de las sustancias. 3. Comparar las densidades obtenidas teóricamente con un picnómetro para poder comprobar la veracidad y porcentaje de error de la práctica. 4. Al salir del laboratorio comprobar que todos los materiales estén lavados correctamente y que los aparatos estén desenchufados. 5. Escuchar todas las instrucciones del docente para evitar cualquier tipo de accidente.

Bibliografía

o Falco, Franceschelli, M. (2001). Método de Arquímedes para determinar densidades. Análisis gráfico

de

resultados

experimentales.,

1–4.

Retrieved

from

https://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_mecanica/densidades_udesa1.pdf

o Giancoli, D. C., & Campos Olgun, V. (2006). Fsica : principios con aplicaciones. Pearson/Educacin.

o GMBH, B. (2010). Sobre La Medición Del Volumen. Brand, 48. Retrieved from http://www.brand.de/fileadmin/user/pdf/Information_Vol/Brochuere_Volumenmessung_ES.pdf

o Jara, A., Jimenez, C., & Gomez Peña, B. (2013). Operaciones Basicas De Laboratorio, 119–134. https://doi.org/5984519...