Reporte Práctica No. 2 Determinación de la densidad por densimetro PDF

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práctica de fisicoquímica , densidad...

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Centro de Ciencias Básicas Departamento de Ingeniería Bioquímica Área Académica: Básica y Operaciones Unitarias Lic. En Análisis Químico Biológicos

Laboratorio de Fisicoquímica I Impartido Dr. Magdalena Samanta Ramos Gómez

Reporte de Practica Practica No. 2 Determinación de la Densidad por Densímetro

Índice General Introducción…………………………………………………………………………………………………… Pág.3 Marco Teórico………………………………………………………………………………………………… Pág.4 Página 1

Antecedentes………………………………………………………………………………………………..... Pág.4 Justificación…………………………………………………………………………………………………….. Pág.4 Objetivo…………………………………………………………………………………………………………… Pág.5 Metodología……………………………………………………………………………………………………. Pág.5 Resultados………………………………………………………………………………………………………. Pág.7 Discusión…………………………………………………………………………………………………………. Pág.11 Conclusión………………………………………………………………………………………………………. Pág.12 Referencias Bibliográficas………………………………………………………………………………… Pág.13

Índice de Tablas Tabla 1………………………………………………………………………………………………………… Pág.6 Tabla 2………………………………………………………………………………………………………… Pág.7 Tabla 3………………………………………………………………………………………………………… Pág.8 Tabla 4………………………………………………………………………………………………………… Pág.9

Resumen

El procedimiento de esta práctica es muy rápido y sencillo, ya que solo es necesario hacer manejo del densímetro para obtener las densidades de cada una de las muestras. Utilizando un probeta de 250ml se agregan 100ml de la muestra (estos 100 ml son porque así la muestra está a un 100%) y se sumerge el densímetro cuidando de que este no se hunda ya que si se hunde podría chocar con las paredes de la probeta y romperse alguno de los dos. Ya al estar introducido el densímetro se le dan leves giros y finalmente se registra la medida que es lo que viene siendo la densidad de la solución. Marco Teórico Introducción:

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Un densímetro, es un instrumento 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. Hay densímetros para diferentes tipos de sustancias como el lactómetro, alcoholímetro, sacarómetro y los densímetros de densidad relativa más ligera que el agua. El densímetro se basa en el principio de Arquímedes que es cuando un cuerpo está sumergido en un fluido en reposos y el fluido ejerce una presión sobre todas las partes del cuerpo que están en el líquido, este asciende igual al peso del fluido que es desalojado por el cuerpo.

Marco Teórico:

Al sumergir un cuerpo completamente en un líquido, el empuje que experimenta se opone a su peso. Si dejamos libre el cuerpo, pueden ocurrir tres casos: 1. 2. 3.

Si el peso es mayor que el empuje, el cuerpo se hunde 2. Si el peso es igual al empuje, el cuerpo se mantiene suspendido en el líquido Si el peso del cuerpo es menor que el empuje, el cuerpo asciende a la superficie del líquido y flota emergiendo por encima del líquido hasta que su peso sea igual al empuje (HOPP V. 2005).

Un cuerpo que flota se hunde en el líquido hasta que el peso de la masa del líquido que desaloja iguale al peso total del cuerpo (HOPP V. 2005). Para determinar la densidad de un líquido, se utiliza un densímetro o aerómetro. Para ello, un huso hueco de vidrio se lastra con perdigones en su parte inferior, de forma que se mantenga flotando en posición vertical. Después, en el interior de su prolongación cilíndrica se coloca una escala graduada cuyos trazos indican directamente las densidades de los líquidos, y el extremo superior se cierra fundiéndolo con una llama (HOPP V. 2005). Con estos densímetros o aerómetros se puede determinar la densidad de un líquido por la profundidad a la que se hunde. Cuanto más se sumerge el densímetro o aerómetro, tanto menor es la densidad del líquido (HOPP V. 2005).

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Cuanto más estrecho sea el cuello del densímetro, tanto más precisa será la medida del densímetro (HOPP V. 2005). Antecedentes:

El uso del índice de refracción como método analítico aparece reportado en la literatura desde hace bastante tiempo para el análisis de composición en el control de calidad de bebidas alcohólicas, y a nivel académico, efectivamente encuentra aplicación para la determinación de la composición de mezclas binarias en el estudio de equilibrios líquidovapor y en procesos de separación por destilación. En el caso de mezclas líquidas de tres componentes, se tiene un grado de libertad adicional, por lo que se necesita disponer del valor de otra propiedad intensiva para cubrir completamente el sistema y por lo tanto conocer su composición. La propiedad más indicada por diferentes razones es la densidad, la cual junto con el índice de refracción se han propuesto para sistemas diluidos que se comportan de manera casi ideal, para la elaboración de diagramas ternarios en estudios de coacervación. Más recientemente, el uso combinado de estas dos propiedades se ha propuesto para el análisis de composición en mezclas de un soluto sólido, disuelto en solventes mixto, y para mezclas ternarias homogéneas de componentes líquidos de comportamiento lejano a la idealidad. (Flemming M, art; Universidad Nacional de Colombia)

Justificación:

El comportamiento de soluciones acuosas altamente diluidas presenta uno de los ejemplos más interesantes en la fisicoquímica de soluciones ya que se puede obtener información acerca de las interacciones soluto–solvente y sobre los cambios inducidos por los solutos sobre la estructura del agua. Adicionalmente, esta información es muy importante en el desarrollo de modelos termodinámicos semiempíricos para la predicción de propiedades en solución acuosa. Las propiedades termodinámicas de las soluciones acuosas de alcoholes son de gran importancia ya que presentan un comportamiento complejo especialmente en la zona diluida, debido a la diferente naturaleza de las interacciones entre los grupos polares y apolares con el agua; y si bien se sabe que dicho comportamiento tiene origen en las características estructurales del agua, aún no ha sido claramente explicado.

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La influencia de la temperatura sobre las propiedades volumétricas de soluciones acuosas ha sido frecuentemente usada para obtener información sobre los efectos de los distintos solutos sobre la estructura del agua. En este trabajo se presentan los resultados experimentales de densidades de soluciones acuosas diluidas de n-pentanol, n-hexanol, n-heptanol y n-octanol a 288,15; 293,15; 298,15; 303,15 y 308,15 K. Las medidas de densidad fueron realizadas en un densímetro Antón Paar de tubo vibracional (DMA 60/602) y a partir de los datos obtenidos se calcularon volúmenes de exceso, volúmenes molares aparentes y volúmenes molares parciales a dilución infinita. Para determinar el carácter hidrofóbico de los solutos empleados y su efecto sobre la estructura del agua se empleó el criterio de la segunda derivada del volumen molar parcial en función de la temperatura. Se calculó la contribución volumétrica del grupo CH2 encontrándose que tiene un valor constante en el rango de temperatura estudiado. (Carmen M; 2007) Objetivo a) El alumno reafirmará e concepto de densidad b) Manejará el densímetro para determinar la densidad de diversas sustancias c) Conocerá diversas unidades arbitrarias relacionadas con la concentración de solutos. Metodología

1. Se colocó la muestra en la probeta 2. Se checó su temperatura (T) 3. Se sumergió el densímetro en el líquido dando un leve giro para evitar que se adhiriera a las paredes de la probeta. Se cuidó no aplicar tanta fuerza al girar o sumergir ya que se pudo haber roto el densímetro 4. Se registró el dato que reporta la escala, ya que el hundimiento del densímetro corresponde a la densidad de dicho liquido

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5. Finalmente se repitió el procedimiento para cada densímetro con las muestras correspondientes.

Materiales y Reactivos

Tabla 1. Materiales y reactivos MATERIAL 2 Probetas de 250 ml Termómetro Brixómetro o sacarómetro Alcoholímetro Lactómetro Densímetro de densidades relativas: más ligeros que el agua y más pesados que el agua.

REACTIVOS Benceno Agua Leche entera Leche descremada Alcohol Bebida destilada Sacarosa Jugo Thinner Gasolina

Muestra los materiales y reactivos necesarios para llevar a cabo el desarrollo experimental.

Resultados

Tabla 2. Resultados en la determinación de la densidad del equipo 1

Densímetro

Densidad

Leche Temperatura

Página 6

Volumen

Imagen

Lactómetro

34

21°C

150 ml

Sacarómetro

No aplica

21°C

100 ml

Alcoholímetro

No aplica

21°C

80 ml

Baumé

No aplica

21°C

80 ml

Muestra los resultados obtenidos con la leche, mediante el uso de los 4 densímetros, a una temperatura de 21°C

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Tabla 3. Resultados en la determinación de la densidad del equipo 1 Benceno Temperatura 20°C

Densímetro Lactómetro

Densidad No aplica

Volumen 80 ml

Sacarómetro

No aplica

20°C

150 ml

Alcoholímetro

No aplica

20°C

80 ml

Baumé

0

20°C

80 ml

Imagen

Muestra los resultados obtenidos con el benceno, mediante el uso de los 4 densímetros, a una temperatura de 20°C Página 8

Tabla 4. Resultados obtenidos en la determinación de la densidad por todos los equipos. Sustanci a

Leche

Densímetro

Lectur a

Unidad es

Temperatur a de calibración (°C)

Temperatur a medición (°C)

Baumé

No aplica No aplica 34

°GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °Gay-

21°C

21°C

No llevó cabo

se a

1.032 g/ml

23°C

23°C

No llevó cabo

se a

0.78 g/ml

25°C

25°C

No llevó cabo

se a

1.0 g/ml

20°C

20°C

0.81 g/ml

0.83 g/ml

Alcoholímet ro Lactómetro Sacarómetro Alcohol 96%

Baumé Alcoholímet ro Lactómetro Sacarómetro

Tequila

Baumé Alcoholímet ro Lactómetro Sacarómetro

Thinner Baumé Alcoholímet ro Lactómetro Sacarómetro

No aplica No aplica 96 No aplica No aplica No aplica 34 No aplica No aplica No aplica 90 No aplica No

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Densidad picnómetr o (g/ml)

Densida d teórica

Gasolin a

Baumé Alcoholímet ro Lactómetro Sacarómetro

Jugo

Baumé Alcoholímet ro Lactómetro Sacarómetro

Bencen o

Baumé Alcoholímet ro Lactómetro Sacarómetro

Agua

Baumé Alcoholímet ro Lactómetro Sacarómetro

Sacaros a

Baumé Alcoholímet ro Lactómetro

aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica 1 No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica

Lussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac °GayLussac

18°C

18°C

0.74 g/ml

0.68 g/ml

19°C

19°C

1.06 g/ml

1.04 g/ml

20°C

20°C

0.86 g/ml

0.87 g/ml

19.5°C

19.5°C

1.0 g/ml

1.0 g/ml

20°C

20°C

No llevó cabo

1.5 g/ml

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se a

Sacarómetro

98

°GayLussac

Muestra los resultados obtenidos con los diferentes decímetros, y en comparación con los valores obtenidos por los picnómetros.

Discusión

Peso específico. Se llama peso específico de un cuerpo, al peso de la unidad de volumen de este cuerpo (Castellán, G. 1987. Pág. 95). Siendo el peso de un cuerpo cantidad variable, lo mismo ocurre con el peso específico. Sin embargo, el peso y la masa de un cuerpo, como consecuencia de la definición de kilogramo-peso, estarán expresadas por el mismo número. De aquí resulta que el valor del peso específico y el de la masa específica estarán representados por el mismo número. Densímetro y como funciona Para determinara la densidad de un líquido, se utiliza un densímetro o areómetro. Para ello un huso hueco de vidrios se lastra con perdigones en su parte inferior, de forma que se mantenga flotando en posición vertical. Después en el interior de su prolongación cilíndrica se coloca una escala graduada cuyos trazos indican directamente las densidades de los líquidos y el extremo superior se cierra fundiéndolo con una llama (HOPP V. 2005). Con estos densímetros o areómetros se puede determinar la densidad de un líquido por la profundidad la que se hunde. Cuanto más se sumerge el densímetro o areómetro, tanto menor es la densidad del líquido (HOPP V. 2005). Cuanto más estrecho sea el cuello del densímetro, tanto más precisa será la medida de la densidad (HOPP V. 2005). Hidrómetro API Densidad API: El termino comercial más generalizado para expresar la densidad de forma más cómoda que un cociente es la densidad API (API representa American Petroleum Institute). La escala de densidades API, si bien es originada de Estados Unidos, se utiliza ampliamente en todo el mundo. La densidad en grados API está relacionada con la

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densidad específica a través de la expresión siguiente (Kates, E., Luck, W. 1981. Pág. 192193). Densidad en grados API=

141,5 -131,5 densidad especifica

Para medir la densidad de los combustibles se emplea el instrumento llamado hidrómetro que consta de un bulbo lastrado y un vástago estrecho. Cuando se introduce en un líquido se hunde hasta una profundidad que depende de la densidad del líquido, de forma que cuanto más denso este menos se hunde. El vástago esta graduado en densidades especificas o en grados API y el valor de la graduación que coincide con la superficie del líquido indica la densidad (Kates, E., Luck, W. 1981. Pág. 192-193). Densímetro Baumé Densímetro que marca la escala en términos de “grados” y de unos múltiple; generalmente usado en soluciones orgánicas (Castellán, G. 1987. Pág. 95). Ventajas y desventajas del uso del picnómetro y densímetro El densímetro se calibra de modo que se pueda conocer directamente la densidad relativa observando el flotador dentro del mismo o leyendo en el tallo flotante el número que coincide con la superficie del líquido. Para hacer determinaciones precisas de la densidad o densidad relativa de un líquido se pesa y vacía un pequeño recipiente, llamado picnómetro o recipiente de densidad relativa.

Conclusión Se logró el objetivo de la práctica ya que aprendimos a diferenciar los instrumentos para determinar la densidad, se reafirmaron conocimientos llevándolos a la práctica, se siguió la metodología de manera correcta y con las precauciones adecuadas y además se comprendieron los conocimientos de las propiedades termodinámicas

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Referencias 

Carmen M. Romero, Andrés F. Suárez, Eulogio Jiménez, Efecto de la temperatura sobre las propiedades volumétricas de alcoholes alifáticos en soluciones acuosas diluidas, Departamento de Química, Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ciencias



Flemming Martinez, Jaime H. Rojas, Un método refracto densimétrico para el análisis de mezclas líquidas ternarias homogéneas, Universidad Nacional de Colombia, Revista Colombiana de Ciencias Químico-Farmacéuticas.



Hopp Vollrath. 2005. Fundamentos de tecnología química. Editorial Reverte. España. Págs. 179-180



Kates, E., Luck, W. 1981. Motores diesel y gas de alta comprensión. Segunda edición. Editorial Reverte, S. A. Barcelona. Pág. 192-193.



Márquez, R. et al. 1981. Enciclopedia Quillet. Tomo II Física. Editorial Cumbre, S. A. México. Pág. 331-332.

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