Practica No 2 Medicion DE MASA Volumen Y Temperatura PRE Informe PDF

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PRE INFORME PRACTICA DE LABORATORIO...

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PRACTICA Nº 2 MEDICIÓN DE MASA, VOLUMEN Y TEMPERATURA (Pre- Informe)

GRUPO N°- 3 Integrantes: GARCÍA MAZA SOFÍA GONZÁLEZ GONZÁLEZ ROBERTO CARLOS OLMOS GONZÁLEZ MARÍA PAULA QUINTERO TABARES JUAN GUILLERMO

Docente: LUIS MONROY RODRÍGUEZ

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA INGENIERÍA QUÍMICA PRIMER SEMESTRE CARTAGENA DE INDIAS BOLÍVAR 2020

INTRODUCCIÓN En el siguiente pre-informe de laboratorio se dará a conocer cuáles son los diferentes tipos de mediciones, como se emplean las distintas balanzas existentes, como se usan los instrumentos para la medición del volumen y como se realiza la medición de temperatura. De igual modo, se establecerán distintas maneras para encontrar medidas como: Masa, Volumen y Densidad de una sustancia o cuerpo. Primero que todo, debemos entender que la medición, en química, es una operación que compara el valor de una magnitud dada con la respectiva unidad estándar. Esta puede ser directa o indirecta. Las medidas pueden ser por ejemplo de amplitud, masa o tiempo, estas son directas porque comparamos directamente el valor de la magnitud con la unidad estándar. Ahora bien, la medida, es una aproximación, mejor o peor del verdadero valor de la cantidad medida. Esta debe no solo contener el valor numérico estimado, sino también la incertidumbre asociada y la unidad respectiva cuando se cuenta con ella. La medida es el resultado de la medición.

OBJETIVOS Aprender el uso de las diferentes balanzas que están en el laboratorio. Manejar adecuadamente los diferentes instrumentos para la medición del volumen. Usar diferentes métodos para el cálculo de la densidad. Aprender el correcto uso del termómetro para medir la temperatura de un líquido.

METODOLOGÍA MATERIALES Y REACTIVOS

 Vaso de precipitados.  Probeta.  Bureta.  Pipeta graduada.  Pipetas aforadas.  Balón aforado.  Picnómetro.  Balanza analítica.  Balanza de brazo.  Balanza digital.  Frasco lavador.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL El profesor realizará una demostración de cómo se debe usar la pipeta y la bureta para medir, el uso del menisco, y de la bomba para la succión de líquidos. Posteriormente se explicará el uso de las diferentes balanzas que hay en el laboratorio.

Los estudiantes deben practicar el uso de la bomba para succionar líquidos usando agua destilada.

Para el inicio de la práctica se debe pesar 10 g de NaCl comercial por lo menos en 2 balanzas diferentes y replicarlo 3 veces en cada balanza, además para mejorar el uso de las balanzas se debe reportar la masa de tres objetos.

La densidad es la relación entre la masa de un objeto y su volumen. Esta propiedad nos permite poner en práctica la medición del volumen y la masa de un cuerpo. Para esto se debe pesar una probeta vacía y anotar el valor de su peso, luego añadir 20 ml de agua destilada a la probeta vacía, a continuación volver a pesar la probeta con el agua destilada y anotar su peso.

El peso del agua destilada se calcula realizando la diferencia de los pesos obtenidos. Seguidamente se realiza el cálculo de la densidad; este procedimiento se debe repetir tres veces.

El procedimiento anterior se debe repetir usando ahora, un vaso de precipitado y un Erlenmeyer, para luego pesar y calcular la masa del agua destilada por diferencia de pesos del vaso lleno y vacío, y a continuación se calcula la densidad del agua destilada. Este experimento se debe realizar 3 veces. En estos casos se añadirá de agua destilada, el volumen mínimo marcado en su escala para cada recipiente correspondiente.

Otro método para el cálculo de la densidad de un líquido es el uso del picnómetro, el cual es un instrumento aforado para 10 ml u otro valor según su tamaño, se debe pesar el picnómetro vacío y luego llenarlo con agua destilada por medio de una pipeta hasta el aforo, enseguida se debe volver a pesar. Con la diferencia de pesos se calcula la masa del agua destilada y a continuación se calcula su densidad. Este se debe realizar tres veces.

Se debe comparar los valores de densidad del agua destilada calculados con los tres métodos anteriores, y calcular el error de cada método respecto al valor teórico de la densidad del agua destilada a temperatura ambiente. En un Beaker agrega 90 g de agua destilada y 10 g de NaCl, y calcula la densidad de la solución preparada. Medir y registrar la temperatura del agua destilada a condiciones ambiente. Para esto añadir 150 ml aproximadamente de agua destilada, en un beaker, a continuación calentar por medio de una placa de calentamiento y registrar el valor observado y medido de la temperatura, cada 30 segundos, hasta llevarla a su punto de ebullición, esperar que se mantenga constante durante un minuto y finalizar el calentamiento. Se debe observar todo lo ocurrido en el experimento y anotar sus apreciaciones. Realizar el procedimiento anterior pero con aceite comestible y registrar los datos obtenidos de temperatura.

RESULTADOS Análisis de Resultados

MARCO CONCEPTUAL  EXISTEN DOS TIPOS DE MEDICIONES: DIRECTA E INDIRECTAS Las mediciones directas son aquellas donde podemos obtener el valor de una magnitud a través de un instrumento de medida, como por ejemplo la masa se puede medir con una balanza, la longitud se puede medir con un metro. Las mediciones indirectas son aquellas donde para obtener el valor de una magnitud primero se debe medir otras magnitudes, por ejemplo: para hallar el valor de la densidad primero debes medir la masa y el volumen del cuerpo; para hallar la velocidad con que se desplaza un cuerpo primero debes medir la distancia que este recorre y el tiempo que emplea en recorrer esa distancia. En la industria química la mediciones de magnitudes y de propiedades es un punto importante para el control de los procesos, ya que hay procesos en los que no se puede permitir un incremento de la temperatura del reactor porque puede dañar la reacción, entonces se debe estar midiendo constantemente la temperatura del reactor. Lo mismo pasa con la velocidad de un fluido en un tanque si la velocidad de entrada del fluido es mucho mayor que la de salida, el nivel del líquido en el tanque aumentará y podría ocurrir un desbordamiento del tanque, entonces se debe estar midiendo constantemente la altura del tanque.  MEDICIÓN La estadística es muy importante en la Ciencias Experimentales. Toda experiencia debería tener detrás un estudio estadístico que nos indique cuantos datos debemos tomar y cómo tratarlos una vez realizada la misma. Las reglas que vamos a adoptar en el cálculo con datos experimentales son las siguientes:  Una medida se debería repetir tres o cuatro veces para intentar neutralizar el error accidental.  Se tomará como valor real (que se acerca al valor exacto) la media aritmética simple de los resultados.  El error absoluto de cada medida será la diferencia entre cada una de las medidas y ese valor tomado como exacto (la media aritmética).  El error relativo de cada medida será el error absoluto de la misma dividido por el valor tomado como exacto (la media aritmética).

Por lo general, el químico para llevar a cabo el análisis utiliza varias muestras y normalmente los resultados obtenidos no son idénticos por lo que es necesario elegir el mejor de todos ellos; intuitivamente el esfuerzo añadido que supone la repetición puede justificarse de dos formas: El valor central de la serie debería ser más fiable que cualquiera de los resultados individuales, y las variaciones entre los resultados deberían proporcionar una estimación del margen de confianza para el mejor valor que se seleccione. La media aritmética puede servir como valor central de una serie de medidas; este es el valor numérico que se obtiene dividiendo la suma de una serie de medidas repetidas entre el número de datos totales. Ahora bien, vamos a medir temperatura, volumen, masa y densidad, tanto de objetos de formas regulares como irregulares. Para ello, es necesario tener un mecanismo de verificación de las mediciones, por tanto, debemos tener presente dos términos fundamentales: Precisión y Exactitud:  PRECISIÓN: Este término se utiliza para describir la reproductibilidad de los resultados. Puede definirse como la concordancia entre los valores numéricos de 2 o más mediciones que se han obtenido de forma idéntica. El método más utilizado es:

 Desviación estándar o típica (σ o s): Es una medida que se

utiliza para cuantificar la variación o la dispersión de un conjunto de datos numéricos con respecto a la media. Mientras mayor sea la desviación estándar, mayor será la dispersión de los datos. El símbolo σ (sigma) se usa frecuentemente para representar la desviación estándar de una población, mientras que s se utiliza para representar la desviación estándar de una muestra.

En la práctica el valor medio de un número infinitamente grande de medidas no se conoce, y esto nos obliga a utilizar la media aritmética de un número pequeño de mediciones, lo que se conoce como muestra estadística, con el fin de poder tratar estadísticamente nuestros datos debemos asumir que los pocos resultados obtenidos repetitivamente en el laboratorio son representativos de un número infinito que podrían haber sido llevados a cabo. Los estadísticos se refieren a este pequeño número de datos como a una muestra y lo ven como un subconjunto de una población de datos existentes en principio. Por supuesto no hay que confundir la muestra estadística con la muestra analítica, 4 muestras analíticas analizadas en el laboratorio constituyen una sola muestra estadística; por ello, para un número pequeño de medidas, la desviación estándar se define como se observa en la imagen.

 EXACTITUD: Indica la proximidad de una medida a su valor aceptado y se expresa en términos de error. Cabe destacar la diferencia fundamental que existe entre exactitud y precisión; exactitud supone una comparación con un valor verdadero o aceptado como tal, mientras que la precisión indica la concordancia entre una serie de medidas realizadas de la misma forma. Se evalúa como:

 Error absoluto: Es la diferencia entre el valor real de la medida y

el valor que se ha obtenido en la medición. Si no se sabe el valor real de la medida, este se puede obtener como un promedio de los valores hallados en las medidas experimentales. Puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades que son las mismas que las de la medida. Nos da idea de la sensibilidad del aparato o de lo cuidadosas que han sido las medidas por lo poco dispersas que resultaron. Es un indicador de la imprecisión que tiene una determinada medida realizada. Se estima tomando el valor más representativo o promedio con el cual se comparan el resto de observaciones para evaluar cuánto varían entre ellas y ver la fuente del error. El error absoluto nos indica el grado de aproximación y da un indicio de la calidad de la medida. El conocimiento de la calidad se complementa con el error relativo.

 Error relativo: Es el cociente (la división) entre el error absoluto y el valor exacto. Si

se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto; pero este no tiene unidades. El error relativo tiene la misión de servir de indicador de la calidad de una medida; si el error relativo es pequeño quiere decir que la calidad de la medida es mucho mejor a que si el error relativo fuese más grande.

 MEDICIÓN DE TEMPERATURA La temperatura es una magnitud física que indica la energía interna de un cuerpo, de un objeto o del medio ambiente en general, medida por un termómetro. Las unidades de medida de temperatura son los grados Celsius (ºC), los grados Fahrenheit (ºF) y los Kelvin (K). Esta puede ser:  Temperatura ambiente: Estado del ambiente que se manifiesta en el aire y en los cuerpos en forma de calor, en una gradación que fluctúa entre dos extremos que, convencionalmente, se denominan: caliente y frío.

 Temperatura de ebullición: Es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión que rodea al líquido y se transforma en vapor. Se produce la transición de la fase líquida a la gaseosa. Se define como el punto de ebullición a una presión total aplicada de 1 atm; es decir, la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a una atmósfera.  Temperatura de fusión: Se define como la temperatura a la que se produce la transición de fase del estado sólido al líquido a presión atmosférica normal; esta temperatura corresponde idealmente a la temperatura de congelación. La temperatura se mide con un termómetro. Tipos de termómetros en el laboratorio INSTRUMENTO

NOMBRE CIENTÍFICO DEL INSTRUMENTO

USOS

Termómetro líquido en vidrio

Es un utensilio que permite observar la temperatura que alcanzan algunos cuerpos al calentarlos.

Termómetro con lámina bimetálica

Es un dispositivo para determinar la temperatura que aprovecha el desigual coeficiente de dilatación de 2 láminas metálicas de diferentes metales unidas rígidamente (lámina bimetálica).

Termómetro digital

Los termómetros digitales son aquellos que, valiéndose de dispositivos transductores, utilizan luego circuitos electrónicos para convertir en números las pequeñas variaciones de tensión obtenidas, mostrando finalmente la temperatura en un visualizador.

Termómetro de infrarrojo

Como tal, el termómetro de infrarrojos es útil para medir la temperatura en circunstancias donde termopares, sondas Pt100 u otros sensores de temperatura por contacto no pueden ser utilizados o no producen datos exactos por una variedad de razones.

Termómetro de resistencia

El termómetro de resistencia se utiliza para medir una temperatura entre los 200°C y los 3568°C. El termómetro de resistencia funciona en un intervalo de 200°C a +850°C hasta una temperatura de +1760°C con una resolución de 0,1°C en todo el rango de medición.

Para líquidos que estén en ebullición, el termómetro deberá introducirse sin que esté en contacto con las paredes del recipiente y a una profundidad que sea la mitad de la altura de la solución. Se debe mantener el bulbo dentro de este mientras se realiza la medición. Si se lo retira, inmediatamente la temperatura comienza a modificarse de acuerdo a la temperatura ambiente. Estos se deben limpiar para eliminar las sales y grasas, evitando que se altere la medición.

El MONTAJE puede ser usando un soporte universal, pinzas sujetadoras (donde ubicar el termómetro) y un recipiente con la sustancia en la parte inferior, debajo de este se encuentra una placa de calentamiento.

 MEDICIÓN DE VOLUMEN El volumen es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una magnitud derivada de la longitud, es decir, se halla multiplicando 3 dimensiones: ancho, alto y profundidad. Las unidades de medida que se utiliza para esta propiedad de la materia son: centímetros cúbicos (cm3) y mililitros (ml) según corresponda. 

Medición de Volumen de Solidos:

¿Cómo se puede calcular el volumen de un sólido soluble en agua?  Sólidos granulares (azúcar, sal, arena, arroz, etc.): En una caja de Petri, se puede verter el sólido granular hasta el borde del recipiente, nivelando la cantidad sobrante con la ayuda de una regla o espátula. El volumen del sólido será el volumen del recipiente. Para hallar el volumen de la caja de Petri, se utiliza la fórmula correspondiente al cilindro.  Sólidos regulares: Se miden las dimensiones de ancho, alto y longitud; se apli ca la fórmula según corresponda. Por último, se calcula el volumen. Se utiliza algunas de las fórmulas que se presentan a continuación:

¿Qué método se utiliza para el cálculo del volumen de sólidos irregulares insolubles en agua?  Sólidos irregulares: Se puede utilizar un recipiente graduado que contenga agua. Luego se sumerge el sólido irregular y se registra el nuevo dato del volumen desplazado. Se calcula el volumen del sólido irregular restando el dato final menos el dato inicial.



Medición de Volumen de Líquidos:

Se determina el volumen de líquidos con ayuda de instrumentos volumétricos. Los cuales pueden ser: INSTRUMENTO

NOMBRE CIENTÍFICO DEL INSTRUMENTO

USOS

Vaso de precipitados o Beaker

Permiten calentar sustancias hasta obtener precipitados. También se emplea para preparar sustancias o traspasar líquidos. Sirven para medir volúmenes de forma inexacta.

Erlenmeyer o matraz

Se utiliza para observar sustancias líquidos o para calentar sustancias. En este se mezclan soluciones químicas. Sirve para medir volúmenes de forma inexacta.

Probeta

Permite contener líquidos o gases, y sirve para medir volúmenes de forma exacta.

Bureta

Su uso principal se da entre su uso volumétrico, debido a la necesidad de medir con precisión y exactitud volúmenes de líquidos a una determinada temperatura. También se emplean en las neutralizaciones.

Pipeta graduada

Se utiliza para tomar volumen de soluciones donde no se requiere de alta precisión. Se emplean en los laboratorios para medir volumen o transferir cantidades de líquido de un recipiente a otro.

Pipetas aforadas

Es un instrumento volumétrico de laboratorio que permite medir la alícuota de un líquido con mucha precisión.

Picnómetro

El Picnómetro es aquel Instrumento de medición cuyo volumen es conocido y permite conocer la densidad o peso específico de cualquier líquido mediante gravimetría a una determinada temperatura.

Balón Aforado o Fiola

El balón aforado, también conocido con el nombre de matraz aforado o fiola, es un contenedor o recipiente que por lo general es utilizado en los laboratorios de química y física para medir de forma precisa el volumen específico de los líquidos, destilar sustancias, precipitar o disolver compuestos, enfriar o calentar líquidos y para preparar soluciones.

¿ Porqué no se debe medir líquidos calientes con pipetas, buretas o balones aforados? No deben medirse líquidos calientes en recipientes de vidrio no resistentes al calor como los previamente mencionados, ya que pueden romperse y esto tiende a ser peligroso en el laboratorio, generando consecuencias negativas en la integridad de las personas que se encuentran en el mismo. Estos implementos de laboratorio no soportan altos cambios de temperaturas.

Un material volumétrico no se debe calentar, puesto que se podría descalibrar ya que el vidrio al calentarse se dilata, y al dilatarse aumenta la incertidumbre de medición, es decir pierde su precisión y no serviría para medir de nuevo volúmenes exactos. Nunca se puede calentar un matraz aforado ya que el aforo está calibrado a temperatura ambiente y se incurriría en un error en la medida.

 MEDICIÓN DE MASA La masa es la medida que indica la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Un cuerpo corresponde a una porción de materia que puede encontrarse en estado sólido, líquido o gaseoso, el cual puede estar formado por materiales de igual o diferente naturaleza. La unidad de medida del Sistema Internacional es el kilogramo (kg) y el instrumento para medir la masa de un cuerpo es la balanza. Existen distintos tipos de balanzas:

INSTRUMENTO

NOMBRE CIENTÍFICO DEL INSTRUMENTO

USOS

Balanza analítica

La balanza analítica es una clase de balanza utilizada principalmente para medir pequeñas masas. La balanza debe estar ubicada en un ambiente donde no haya corrientes de aire ni cambios bruscos de temperatura. Debe estar perfectamente equilibrada para poderse usar y se dejan las puertas de la balanza analítica bien cerradas.

Balanza de brazo o Granataria

Es muy ...