PRÁCTICA #1 MANEJO DEL MATERIAL VOLUMÉTRICO DE VIDRIO INTRODUCCÍÓN: El material volumétrico de laboratorio que se utiliza para la medida de los volúmenes de los líquidos esta constituido por: matraces, pipetas, buretas y vasos de precipitado. La superficie interna del material utilizado para verter un volumen medido del líquido debe estar perfectamente limpio (se debe remojar antes de usarse en una solución detergente para remover toda grasa o residuos químicos, después enjuagar y secar perfectamente) de forma que la película del líquido no se interrumpa cuando el líquido se vierta.1 Los materiales volumétricos tienen grabada una escala, casi siempre en mililitros o centímetros cúbicos. Ambas partes corresponden a la milésima parte de un litro. En algunos materiales de medición volumétrica el centímetro cúbico se expresa así: CC. Los matraces y vasos de precipitado se utilizan para contener líquidos, mientras que las probetas, pipetas y buretas se usan para medir y transferir líquidos.2 Debido a que el agua y la mayoría de los líquidos tienden a subir por las paredes de los recipientes forman un menisco que consiste en una curvatura de la superficie libre cerca de las paredes del recipiente. Por eso, una vez que se vierte el líquido en el recipiente este se coloca a la altura de los ojos y se considera el volumen que indica la parte inferior del menisco que puede ser cóncavo o convexo3. Bureta: Una bureta es un tubo de vidrio calibrado y preciso que tiene una graduación que permite medir el volumen de líquido vertido a través de una llave (válvula) de paso lubricada con grasas hidrocarbonadas, o con una llave de paso de teflón (la cual no requiere de lubricación) en su extremo inferior, que vierten a través de una punta capilar. Las buretas de Geisser están provistas de una llave de vidrio esmerilado y de una punta para el vertido unido a la bureta. Los números inscritos en la bureta aumentan de arriba abajo; sirven para medir el volumen de los líquidos con mayor precisión* y exactitud+, por lo que se utilizan para análisis cuantitativos, valoración de soluciones y neutralizaciones2. Para usar una bureta de la forma más exacta posible, se debe escoger la localización del cero respecto a una división. El error que se comete cuando el ojo no esta a la misma altura del líquido se llama error de paralelaje. (esto al tomar una medición) El líquido debe de fluir de forma suave por las paredes de la bureta. La tendencia del líquido a adherirse al vidrio es menor si se vierte lentamente (menos de 20 ml/min.) 3 .
1
Tolerancia de las buretas VOLUMEN DE BURETA (ml)
MÍNIMA GRADUACIÓN (ml)
5 10 25 50 100
0,01 0,0560,02 0,1 0,1 0,2
Doub G. William. QUÍMICA editorial Prentice Hall, primera edición México DF 1976. pp. 20, 21. 2 Silberberg Martin S. QUÍMICA GENERAL editorial Mc Graw Hill, primera edición, México DF 2002 p.p. 19-27 3 Allier Rosalía LA MAGIA DE LA QUÍMICA editorial EPSA, edición 1993, México p.73 * Precisión : Es la reproducibilidad de vertidos replicados. + Exactitud: Diferencia entre el volumen vertido y el volumen deseado. 2 3
TOLERANCIA (ml) +- 0,01 +-0,02 +-0,03 +-0,05 +-0,10
Tolerancia de las pipetas aforadas VOLUMEN (ml) TOLERANCIA (ml) 0,5 +-0,006 1 +-0,006 2 +-0,006 Pipetas: Las 3 +-0,01 pipetas vierten 4 +-0,01 volumen conocido 5 +-0,01 de líquido. La pipeta 10 +-0,02 aforada esta 15 +-0,03 calibrada para verter 20 +-0,03 un volumen 25 +-0,03 teniendo en cuenta 50 +-0,05 que la ultima gota 100 +-0,08 del líquido no sale de la pipeta; y no se le debe verter soplando; es la más exacta. Tipos de pipetas:
Pipeta Volumétrica (o de transferencia): Mide el volumen definido que esta, marca, no estan graduadas; se usa cuando deba tomarse una proporcional de una solución valorada.
Pipeta graduada: Esta calibrada, se usa para medir pequeños volúmenes de líquidos, mide el total que marca la pipeta, o fracciones de este.
•
Pipeta de Morh o no terminales: Sirven para verter un volumen de líquido hasta su capacidad máxima; dejan espacios sin graduar.
•
Pipeta Serológica o no terminal: Sirven un volumen cualquiera de líquido hasta su capacidad máxima; comienzan la graduación desde la punta hasta la caña. Se debe vaciar hasta la última gota.4
Probetas: Instrumento de laboratorio que se utiliza, sobre todo en análisis químico, para contener o medir volúmenes de líquidos de una forma aproximada o de moderada precisión. Es un recipiente cilíndrico de vidrio con una base ancha, que generalmente lleva en la parte superior un pico para verter el líquido con mayor facilidad. En la mayoría de las probetas de 10ml es posible medir volúmenes con aproximación de 0.1ml; mientras que en una de 100ml tenemos aproximación de 1ml, por lo que para obtener mediciones de mayor precisión debemos seleccionar una probeta cuya capacidad no difiera mucho del volumen que se desea medir. Las probetas suelen llevar grabada una escala (por la parte exterior) que permite medir un determinado volumen, a una determinada temperatura (sí la temperatura del líquido se acerca a ella, las mediciones serán más exactas); Cuando se requiere una mayor precisión se recurre a otros instrumentos, por ejemplo las pipetas.5 Matraces volumétricos: Los matraces volumétricos de vidrio más comúnmente utilizados tiene capacidades de 25, 50, 250, 500 y 1000 ml. Se calibran para contener el volumen. A causa de la modificación del volumen de los líquidos y del vidrio con los cambios de temperatura se deben volver a calibrar los aparatos volumétricos cuando vayan a utilizarse a temperatura diferente de aquella para la que fueron calibrados. La calibración hecha por el fabricante no debe tomarse por infalible, sino que debe ensayarse para tener la seguridad de que la graduación esta adentro de las tolerancias exigidas para el trabajo a realizar. Calibrados para contener el volumen del liquido especificado a 20 °C ( “TC 20” ) , y para utilizarse de una forma determinada; cuando están llenos de forma que el fondo, hasta el menisco, coincide con el trazo del cuello. Se utilizan para contener, calentar o evaporar sustancias líquidas; debido a su forma, los líquidos llegan mas pronto a la ebullición. Matraces principales: Erlenmeyer, aforado, kitazato, de destilación, balón de fondo plano, de fondo redondo, volumétrico, etc3.
4
Ocampo G. A. Etal. PRÁCTICAS DE QUÍMICA 1,2 editorial Publicaciones Cultural , quinta edición México DF 1999. pp. 6-9 5 Cotton F. Albert QUÍMICA, UNA INTRODUCCIÓN A LA INVESTIGACIÓN editorial Publicaciones Cultural . primera edición 1976, México DF. pp. 65-67 3
.
Tolerancia de matraces volumétricos CAPACIDAD DEL MATRAZ (ml) TOLERANCIA (ml) 1 +-0,02 2 +-0,02 5 +-0,02 10 +-0,02 25 +-0,03 50 +-0,05 100 +-0,08 200 +-0,10 250 +-0,12 500 +-0,20 1000 +-0,30 2000 +-0,50
Vaso de precipitados. Los vasos de precipitados o “beakers”, sirven para múltiples propósitos tales como contener, calentar, enfriar, disolver, mezclar, hacer reaccionar, etc.. Aunque tienen una graduación, su precisión es muy baja; se trata simplemente de vasos de vidrio pirex con borde superior al estilo de jarra para facilitar el vertido de su contenido. Sus capacidades varían ampliamente desde los 50 hasta 5.000mls
APÉNDICE DATOS ESTADÍSTICOS: La media aritmética es el resultado de sumar todos los elementos del conjunto y dividir por el número de ellos: Así, dados los números a1,a2, ... , an, la media aritmética será igual a:
La desviación estándar es una medida del grado de dispersión de los datos del valor promedio. Dicho de otra manera, la desviación estándar es simplemente el "promedio" o variación esperada con respecto de la media aritmética. Una desviación estándar grande indica que los puntos están lejos de la media y una desviación pequeña indica que los datos están agrupados cerca de la media.
La media aritmética o promedio de una cantidad finita de números es igual a la suma de todos ellos dividida entre el número de sumandos. Interpretación y aplicación La desviación estándar puede ser interpretada como una medida de incertidumbre. La desviación estándar de un grupo repetido de medidas nos da la precisión de éstas. Cuando se va a determinar si un grupo de medidas está de acuerdo con el modelo teórico, la desviación estándar de esas medidas es de vital importancia: si la media de las medidas está demasiado alejada de la predicción (con la distancia medida en desviaciones estándar), entonces consideramos que las medidas contradicen la teoría. Esto es de esperarse ya que las mediciones caen fuera del rango de valores de los cuales sería razonable esperar que ocurrieran si el modelo teórico fuera correcto. Precisión: Por precisión se comprende como la repetitividad de un experimento, es decir, la probabilidad de que al efectuar un experimento bajo las mismas condiciones de operación el resultado sea el mismo. De acuerdo con nuestra concepción, si dos experimentos se realizan en condiciones idénticas, necesariamente debe obtenerse el mismo resultado, no obstante, esto no es necesariamente cierto. Es muy frecuente que los resultados no sean producto de las condiciones, sino situaciones de carácter netamente probabilístico. Exactitud: cuando se habla de exactitud se hace alusión inmediata al manejo de errores, es decir, que la medida de los errores, de una manera indirecta nos indica la medida de la exactitud, puesto que estos conceptos son opuestos. Es decir, que mientras más exacto es un valor, tiene menor error. Y dicha se estima como la diferencia entre la media y el valor real. Dilatación del volumen Un líquido se dilata cuando su temperatura aumenta; en los termómetros se aprovecha la dilatación que sufre un líquido hasta alcanzar el equilibrio térmico con el cuerpo con el que se esta en contacto. Para un líquido que se encuentra dentro de un recipiente sólido, el incremento o decremento neto en volumen es igual a la diferencia en los cambios experimentados por cada material. La dilatación del material calentado es la misma en todas direcciones, por lo tanto el volumen del líquido tendrá un incremento en volumen predecible al aumentar la temperatura. Fórmulas de dilatación de volumen: ∆V = β Vo ∆T V = Vo + β Vo∆T β : coeficiente de dilatación del volumen; representa el cambio en volumen por unidad de volumen por cada grado que cambia la temperatura. (β en el agua = 2.1 × 10 −4 / °C ) Para materiales sólidos es aproximadamente el triple del coeficiente de dilatación lineal: β =3α α = coeficiente de dilatación lineal ( α del vidrio pirex = 0.3
× 10 −5 °C )
El volumen derramado se determina restando el cambio de volumen del vidrio del cambio de volumen del líquido5. V derramado = ( Incremento del volumen del agua) – (Incremento de volumen del vidrio) = βH2O VH2O ∆T - βVIDRIO VVIDRIO∆T PROBLEMA 1 ¿Cuál es la temperatura adecuada para medir 50mL de agua con un matraz aforado de 50 mL? OBJETIVOS
5
Objetivo general: Utilizar correctamente los matraces aforados en base a sus características señaladas .
Objetivos particulares: • Determinar si durante el proceso experimental hay derrame del volumen del líquido por el cambio de temperatura. • Determinar en cual es la temperatura ideal para medir 50ml de agua en un matraz aforado de 50ml y cual es su margen de error durante el experimento.
MATERIAL •
•
4 Matraces aforados de 50ml 1 vaso de precipitado de 100ml 4 termómetros 1 contenedor de baño maría 1 bureta de 50ml EQUIPO: 1 Parrilla eléctrica
REACTIVOS: agua destilada y hielo (H 2 O)
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 1. 2.
Observe detalladamente las características e indicaciones del matraz volumétrico que va a utilizar. Caliente agua destilada a 50°C en un vaso de precipitados y con éste llene el matraz volumétrico de 50ml hasta la marca del aforo. Espere a que el agua llegue a temperatura ambiente (tomando la temperatura cada 5 minutos con el termómetro) y observe el volumen del líquido con respecto a la marca del aforo (repetir este procedimiento 2 veces). Con una pipeta medir el volumen del líquido que quedó en el matraz. Con agua a temperatura ambiente (repetir paso 1) llene otro matraz al nivel hasta el aforo. Coloque el matraz en un baño de hielo hasta que la temperatura del agua descienda a 5°C. Observe lo que pasa con el nivel del líquido respecto a la marca del aforo (repetir este procedimiento 2 veces). Espere a que el agua llegue a temperatura ambiente (tomando la temperatura cada 5 minutos) y observe los cambios de temperatura.
3. 4. 5. 6. 7.
8. Con una pipeta medir el volumen del líquido que quedó en el matraz. RESULTADOS: Temperatura ambiente del agua fue de 20º C TABLA 1 • •
Temperatura de 50°C a 20°C Volumen del agua : 50ml
MEDICIÓN DE TEMPERATURA DEL AGUA CADA 5 MIN. 1
MATRAZ AFORADO N.°1 (°C)
MATRAZ AFORADO N.°2 (°C)
50º
26º
50º
26º
2
42º
24º
44º
26º
3
40º
24º
42º
24º
4
38º
22º
38º
24º
5
36º
22º
36º
22º
6
34º
22º
34º
22º
7
32º
20º
32º
20º
8
30º
30º
9
28º
28º
10
26º
28º
GRAFICA DE TABLA 1 50
TEMPERATURA (°C)
44 42
42 40
38
36
34
32
Matraz Aforado 1 Matraz Aforado 2 30
28
28 26
26
26 24
24
24 22
20 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
22 16
22
20
17
NO. DE MEDICIONES CADA CINCO MINUTOS
La temperatura en ambos matraces siguió un patrón similar de descenso ya que se le aplicó a ambos matraces las mismas condiciones. Al terminar de realizar las mediciones (cuando la temperatura llego a 20°c), notamos que el agua bajo de la marca del aforo, por lo que esta disminuyó al haber un cambio de temperatura tanto del matraz como del líquido, por la dilatación que se presentó en estos. Al medir el volumen final del líquido con la bureta nos dio un total de volumen de líquido de 49.2 ml por lo que notamos que el agua disminuyo (se derramo) 0.8 ml de su volumen inicial que eran 50ml. TABLA 2 • •
Temperatura del agua de 5ºC a 20°C Se midieron 50ml de agua
MEDICIÓN DEL AGUA CADA 5 MINUTOS 1
MATRAZ AFORADO N.°1 (°C)
MATRAZ AFORADO N.°2 (°C)
5º
19º
5º
19º
2
7°
20º
7º
20º
3
9°
9º
4
11°
10º
5
12°
11º
6
13°
13º
7
14º
15º
8
15º
16º
9
17º
17º
10
19º
19º
GRÁFICA TABLA 2
25
Temperatura (°C)
20
20 19
19
17
15
16 15
15 14
Matraz Aforado 1 Matraz Aforado 2
13 12 11
11 10
10
9 7
5
5
0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Me dicione s de te mpe ratura cada cinco minutos
La temperatura en ambos matraces siguió un patrón similar de ascenso ya que se le sometió a ambos matraces las mismas condiciones. Mientras el volumen del agua llegaba a temperatura ambiente, notamos que el matraz sudaba agua, que al llegar a temperatura ambiente el líquido se noto que el nivel de agua del aforo había disminuido por la variación de temperatura que se presento en estos, por lo que hubo una dilatación del líquido y del vidrio del matraz. Al medir el volumen final del agua con la bureta de 50ml comprobamos que hubo una disminución (derrame) del agua de 50ml a 49.4ml, por lo que se perdieron 0.6ml de agua durante el proceso. CUESTIONARIO 1 1.
¿Qué observa cuando se lleva al aforo con agua caliente y deja que ésta alcance la temperatura ambiente? ¿A qué atribuye este cambio? Antes de calentar el agua, el nivel de esta llegaba hasta la marca del aforo, pero al calentarlo, disminuyo el nivel del agua, lo que se debe a un derrame de volumen por la dilatación del líquido y del matraz calentado que lo contenía. 2. ¿Qué observa cuando se lleva al aforo con agua a temperatura ambiente y posteriormente lo enfría a 5°C?¿A qué atribuye este cambio? A temperatura ambiente el nivel del agua llegaba hasta la marca del aforo, pero al enfriarla en el matraz, disminuyo el nivel del agua, lo que se debe a un derrame de volumen por la dilatación del agua y del matraz que la contenía. 3. ¿Qué pasa si se lleva el aforo con agua a 5°C, y posteriormente lo deja que alcance la temperatura ambiente? El matraz comienza a sudar (perder volumen) 4.- Registre todas las indicaciones que tiene el matraz volumétrico y explique que significa cada una de ellas. Indicaciones del matraz: o ± 0.20 ml. : Porcentaje de error del matraz o 20°C: Temperatura adecuada para utilizar el matraz o Vidrio pirex : es el tipo de vidrio con que esta fabricado el matraz 5.- Considerando la temperatura de calibración registrada en el matraz aforado y las observaciones de su experimento, ¿Cuál es la temperatura adecuada para medir 50ml de agua en un matraz aforado de 50ml? 20°C ya que da indicaciones mas exactas. DISCUSIÓN DE RESULTADOS: ⇒
Hubo una medición precisa de la temperatura inicial (ambiente) ya que esta era de 20°C y era la misma que marcaba el matraz aforado.
⇒ Al medir el volumen del agua con el vaso de precipitado no dio el volumen exacto ya que tenía un
margen de error de ± 5 ml que fuel el mismo margen de error que marco el matraz al verterle el líquido, por lo que al medir el volumen final del líquido tanto al ser calentado como enfriado el líquido y el matraz al final, a la hora de medir el volumen final incluyo ese margen de error (teniendo en cuenta que también el matraz tenía un margen de error de ± 0.2 ml), por lo que al medir con la bureta ya venía marcado ese margen de error.
⇒
Para sacar el verdadero derrame que pudo haber habido en los 50ml de agua, utilizaremos a continuación la fórmula de dilatación de volumen y la de volumen derramado para obtener la verdadera cantidad de líquido derramado. ∆V = β Vo ∆T V derramado = βH2O VH2O ∆T - βVIDRIO VVIDRIO∆T
Para el matraz que fue calentado:
∆T = 50°C – 20°C = 30°C βAGUA =
2.1 × 10 −4 / °C
β VIDRIO PIREX = 3 ( α VIDRIO PYREX = 0.3 × 10 Vo. = 50ml
• • • •
∆VAGUA = ( 2.1 × 10
Para el matraz que fue enfriado:
∆VVIDRIO PYREX
°C )
−4
/ °C )(50ml)(30°C) = 0.315 ml −5 = 3(0.3 × 10 °C )(50ml)(30°C) = 0.0135 ml
V DERRAMADO = (0.315 ml) – (0.0135 ml) = 0.3050 ml V final = (50ml) – (0.3050) = 49.675 ml
• • • •
−5
∆T = 20°C – 5°C = 15°C βAGUA =
2.1 × 10 −4 / °C
β VIDRIO PIREX = 3 ( α VIDRIO PYREX = 0.3 × 10 Vo. = 50Ml
∆VAGUA = ( 2.1 × 10 ∆VVIDRIO PYREX
−5
°C )
−4
/ °C )(50ml)(15°C) = 0.1575 ml −5 = 3(0.3 × 10 °C )(50ml)(15°C) = 0.00675 ml
V DERRAMADO = (0.1575 ml) – (0.00675 ml) = 0.15075 ml V final = (50ml) – (0.15075) = 49.84925 ml
⇒
Con los resultados anteriores comprobamos el margen de error del vaso de precipitado ya que del matraz que se le elevó la temperatura en el experimento, se obtuvo un volumen final de 49.2 ml , cuando en realidad debieron ser 49.675 ml, por lo que hubo una diferencia de - 0.475 ml que vienen siendo el margen de error del vaso de precipitado, una de las razones por las que desde un principio el matraz no marco exactamente el agua hasta la marca del aforo, sumándole a esto la dilatación del volumen que hubo durante el experimento, por lo que fue la diferencia del volumen que se debió haber derramado, al que se derramo durante el experimento.
⇒
En cuanto al matraz que se disminuyo la temperatura, ocurrió lo mismo que en el caso anterior ya que en el experimento marco un volumen final de 49.4ml y teóricamente debieron ser 49.84925 ml , por lo que el margen de error fue de - 0.44925 ml sucediendo lo mismo que en el caso anterior. Como pudimos observar en las gráficas, las variaciones de temperatura en los matraces no difirieron mucho entre uno y otro matraz (para ambos casos de variación de temperatura respectivamente) ya que en ambos se aplicaron las mismas condiciones de temperatura, medición termométrica, y tipo de material.
⇒
CONCLUSIONES: En base a este experimento podemos concluir que para medir adecuadamente el volumen de un líquido, es necesario medir en base a la temperatura que nos marque el material que vamos a utilizar (en este caso el matraz volumétrico) para obtener medidas mas precisas, ya que si no lo ocupamos como este especifica, nos puede traer márgenes de error aun mayores de los que el material tiene como ocurrió en nuestro experimento
al elevar y descender la temperatura de nuestros líquidos; también es necesario utilizar el material adecuado para la medición correcta del volumen de los líquidos para así poder obtener una medición precisa y correcta disminuyendo en gran parte el error que se pueda presentar durante un procedimiento. PROBLEMA 2 De los siguientes materiales: Pipeta graduada de 4ml, pipeta volumétrica de 4ml y bureta de 50ml, ¿con cuál de ellos mediría con mayor precisión y exactitud 4ml de un reactivo a temperatura ambiente? OBJETIVOS
Objetivo general: Aprender el uso, dominio y manejo de la pipeta graduada y volumétrica y de la bureta. Objetivos particulares: • Aprender a clasificar el material volumétrico de vidrio de acuerdo a su exactitud • Ubicar entre la pipeta graduada, la pipeta volumétrica y la bureta, el material volumétrico más exacto para la medición de un líquido. MATERIAL 1 Pipeta graduada de 4 ml 1 Pipeta volumétrica de 4 ml 1 Bureta de 50 ml 4 Vasos de precipitado de 100 ml 1 Termómetro EQUIPO: Balanza granataria Balanza semianalítica
Balanza analítica
REACTIVOS: Agua (H 2 O) PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Determine las masas de cada material utilizando siempre la misma balanza (se utilizan las tres balanzas). Determine la masa de un vaso de precipitados limpio y seco en las tres balanzas. Mida 4ml de agua en la pipeta graduada de 4ml (previa determinación del líquido), vacíe el agua en el vaso y determine su masa (restando la del vaso) Repite esto sustituyendo la pipeta graduada por la pipeta volumétrica y la bureta. Repita este procedimiento un total de 10 veces con la balanza granataria y semianalítica para obtener un total de 30 datos por balanza, y con la balanza analítica hacer el procedimiento 8 veces, para obtener 24 datos. Crear una tabla con los datos obtenidos en el procedimiento.
RESULTADOS: En las gráficas mostradas a continuación, se muestran los resultados de los experimentos realizados, así como el comportamiento de las graficas, para la realización del análisis correspondiente, tanto a los materiales como al equipo de laboratorio. Dicho análisis se realizara con la finalidad, de que posteriormente podamos identificar cuales son los materiales volumétricos de vidrio necesarios para la medición de distintos tipos de volúmenes, con base a su funcionalidad, tomando como referencia su rango de Precisión y su rango de Exactitud. o Masa del vaso de precipitados : 51.6 gr TABLA 1 • • •
P.G. = Pipeta Graduada P.V. = Pipeta Volumétrica B. = Bureta
Temperatura ambiente : 22°C Masa de 4ml de agua
TABLA 2 BALANZA GRANATARIA
BALANZA SEMIANALITICA
BALANZA ANALITICA
P.G
P.V
B
P.G
P.V
B
P.G
P.V
B
Media
3.8
3.87
3.96
4.01
3.97
3.99
3.969425
3.9529
3.979925
Desviación Estándar E%
3.5
3.48
3.564
3.609
3.573
3.591
3.473246
3.458787
3.487434
-5
-3.25
-1
0.25
-0.75
-0.25
-0.76437
-1.1775
-0.50187
Exactitud
95
96.75
99
99.75
99.25
99.75
99.23563
98.8225
99.49813
•
E% = Porcentaje de error
No. de mediciones
GRÁFICA DE LA PIPETA GRADUADA
9 7
Balanza Analítica
5
Balanza Semianalítica Balanza Granataria
3 1 3.6
3.7
3.8
3.9
4
4.1
4.2
Volumen del agua (ml)
No. de Mediciones
GRÁFIC A DE LA PIPETA VOLUMÉTRIC A
9 7
Balanz a Analítica Balanz a Se mianalítica Blanz a Granataria
5 3 1 3.4
3.6
3.8 Volume n de l agua ( ml)
4
4.2
GRÁFICA DE LA BURETA
No. de Mediciones
9 7
Balanza Analítica Balanza Semianalítica
5
Balanza Granataria
3 1 3.6
3.7
3.8
3.9
4
4.1
4.2
Volume n de l agua (ml)
CUESTIONARIO 2 1.
¿Cuál es el valor experimental más representativo de cada una de las series de mediciones que realizó?
3.9 ml en cada material
2.
Ordene los materiales utilizados en forma creciente respecto a la exactitud de las mediciones realizadas con ellos. Fundamente su respuesta con los datos obtenidos en la tabla 1
Bureta Pipeta Graduada Pipeta volumétrica
3.
Ordene los materiales utilizados en forma creciente respecto a la precisión de las medidas efectuadas con ellos. Fundamente su respuesta con los datos obtenidos en la tabla 1
Bureta Pipeta Graduada Pipeta volumétrica
4.
Compare la desviación estándar obtenida con la tolerancia registrada en cada material, ¿son similar?¿Por qué?
En algunos casos si, ya que se encuentran dentro de los rangos de error que registra cada material 5.
¿Cuál de los materiales utilizados, es el más apropiado para medir con mayor exactitud y precisión, 4ml de un reactivo líquido a temperatura ambiente? Fundamente su respuesta con los datos obtenidos en la tabla 1.
La bureta, ya que es la que da mas resultados similares DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Estos resultados se basan en la derivación de las practicas en cuanto a estos materiales utilizando Balanzas semianalitica, granataria y analítica, ya que desde un principio se proponía que la bureta debía tener meno índice de error total, el índice de error total de la bureta es de 0.51% el de la pipeta volumétrica es de1.68% y el de la pipeta graduada es de 2.01% esto en relación a los datos obtenidos, revisados y relacionados con la teoría. De acuerdo a los datos obtenidos en las practicas hechas de acuerdo a nuestro registro y datos el material mas preciso para la medición es la bureta con un rango de exactitud total tomando en cuenta las tres
balanzas de 99,49% de efectividad de esta le sigue la pipeta volumétrica con un 98.32% de efectividad y al final de estas esta la pipeta graduada con un 97.99% de efectividad, tomando en cuenta las variaciones ya que teóricamente se dice que la balanza analítica es mas exacta que la balanza granataria y en la grafica mostrada se nota mayor índice de desviación en las balanza granataria y semianalitica ya que son cifras enteras por lo cual es mas inexacto mientras que en la balanza analítica no se dio tanto índice de desviación. Entonces el material mas indicado para medir líquidos es la bureta tomando en cuenta el menisco y la graduación de la misma. CONCLUSIONES: A través de nuestro experimento, pudimos comprobar que de la pipeta volumétrica, la pipeta graduada y la bureta, el material de mayor exactitud es la bureta ya que fue el que nos dio medidas mas exactas, mientras que el material de menor exactitud es la pipeta graduada. En cuanto a las balanzas, la mas exacta es la analítica, ya que de esta se pueden obtener cifras más pequeñas y exactas. Por lo que concluimos que el material con el que se puede medir con mayor precisión y exactitud 4 ml de un reactivo a temperatura ambiente es la bureta ya que en las mediciones realizadas, esta nos dio valores mas cercanos a los 4 ml medidos.. PROBLEMA 3 De los siguientes materiales de vidrio : Matraz Erlenmeyer de 225ml, vaso de precipitado de 100ml y probeta de 50ml, ¿cuál elegiría para medir 50ml de un reactivo líquido con error de +0.5%? OBJETIVOS:
Objetivo general: Identificar el material volumétrico de medición de vidrio y su utilidad en el laboratorio.
Objetivos particulares:
•
Clasificar por su margen de exactitud y precisión, así como su rango de variación en la medición de 50 Ml de agua, al material volumétrico de vidrio del laboratorio ( Matraz Erlenmeyer 250mL, Vaso de precipitados 100mL y probeta 50mL ).
•
Identificar la funcionalidad de los materiales volumétricos de vidrio, con base a los requerimientos de nuestros experimentos a realizar.
MATERIAL:
1 Matraz Erlenmeyer 250mL 1 Vaso de precipitados 100mL 1 Probeta 50 mL 1 Balanza granataria ( 5Lb 2oz ) 1 Balanza Semianalítica (310g) 1 Balanza analítica (210g) 1 Vaso de precipitados 50Ml
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: a)
b) c)
d)
Determine la masa del vaso de precipitados limpio y seco, utilizando la balanza granataria. Mida 50mL de agua con el Matraz Erlenmeyer 250mL y vacié el agua en el vaso de precipitados de 50mL para que posteriormente se determine la masa del agua con ayuda de la balanza granataria. Repita dicho procedimiento 10 veces y registre los resultados en la tabla 2. Repita las operaciones de los pasos a, b y c, sustituyendo la balanza granataria por la balanza analítica y semianalítica respectivamente.
e)
Repita las operaciones de los pasos a, b y c, sustituyendo por el vaso de precipitados 100mL y la probeta 50mL respectivamente. Realice los cálculos necesarios para completar la tabla 1 y discuta los resultados. RESULTADOS: En las gráficas mostradas a continuación, se muestran los resultados de los experimentos realizados, así como el comportamiento de las graficas, para la realización del análisis correspondiente, tanto a los
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X S Precision E% Exactitud Tol * B.G. B.SA B.A.
Matraz Erlenmeyer 250mL Vaso de precipitados 100mL B.G B.SA B.A B.G B.SA B.A 48.9 48.9 48.8873 49.2 49.3 49.2285 48.8 48.8 48.7599 49.3 49.5 49.3366 48.9 48.9 48.6506 49.3 49.5 49.4914 48.9 48.7 48.8327 49.3 49.4 49.2128 48.9 48.9 48.7515 49.2 49.3 49.4201 48.9 48.7 48.6132 49.3 49.4 49.3965 48.8 48.7 48.7912 49.2 49.5 49.3692 48.9 48.8 48.6634 49.3 49.5 49.4118 48.8 48.9 49.2 49.4 48.8 48.7 49.2 49.3 48.86 48.8 48.74373 49.25 49.41 49.35836 0.04899 0.08944 0.088929 0.05 0.08307 0.089767 99.8997 99.8162 99.8168 99.9859 99.983 99.81 -2.28 -2.4 -2.514 -1.5 -1.18 -1.3 99.02 97.6 97.486 98.5 98.82 98.7
Probeta 50mL B.G B.SA B.A 49.5 49.5 49.3967 49.5 49.6 49.6847 49.6 49.5 49.5988 49.5 49.6 49.5715 49.5 49.4 49.6539 49.6 49.5 49.4918 49.6 49.5 49.6515 49.5 49.4 49.3219 49.6 49.6 49.5 49.5 49.54 49.51 49.54635 0.04899 0.07 0.122931 99.9 99.85 99.75 -0.92 -0.98 0.9073 99.08 99.02 99.09
balanza granataria balanza semianalítica balanza analítica
GRÁFICA DE RESULTADOS
materiales como al equipo de laboratorio. Dicho análisis se realizara con la finalidad, de que posteriormente
podamos identificar cuales son los materiales volumétricos de vidrio necesarios para la medición de distintos tipos de volúmenes, con base a su funcionalidad, tomando como referencia su rango de Precisión y su rango de Exactitud. Tabla y grafica 2.A.
Tabla y grafica 2.B. CUESTIONARIO:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x s Precision E% Exactitud Tol * M.E. V.P. P.
BALANZA GRANATARIA M.E V.P. P. 48.9 49.2 49.5 48.8 49.3 49.5 48.9 49.3 49.6 48.9 49.3 49.5 48.9 49.2 49.5 48.9 49.3 49.6 48.8 49.2 49.6 48.9 49.3 49.5 48.8 49.2 49.6 48.8 49.2 49.5 48.86 49.25 49.54 0.04899 0.05 0.04899 99.8997 99.9859 99.9 -2.28 -1.5 -0.92 99.02 98.5 99.08
BALANZA SEMIANALÍTICA M.E V.P. P. 48.9 49.3 49.5 48.8 49.5 49.6 48.9 49.5 49.5 48.7 49.4 49.6 48.9 49.3 49.4 48.7 49.4 49.5 48.7 49.5 49.5 48.8 49.5 49.4 48.9 49.4 49.6 48.7 49.3 49.5 48.8 49.41 49.51 0.08944 0.08307 0.07 99.8162 99.983 99.85 -2.4 -1.18 -0.98 97.6 98.82 99.02
Matraz Erlenmeyer Vaso de precipitados Probeta GRAFICA DE RESULTADOS
BALANZA ANALÍTICA M.E V.P. P. 48.8873 49.2285 49.3967 48.7599 49.3366 49.6847 48.6506 49.4914 49.5988 48.8327 49.2128 49.5715 48.7515 49.4201 49.6539 48.6132 49.3965 49.4918 48.7912 49.3692 49.6515 48.6634 49.4118 49.3219
48.74373 0.088929 99.8168 -2.514 97.486
49.35836 0.089767 99.81 -1.3 98.7
49.54635 0.122931 99.75 0.9073 99.09
1.
Ordene los materiales utilizados en forma creciente, de acuerdo con la exactitud de las mediciones realizadas con cada uno de ellos. Fundamente la respuestas con los datos obtenidos en la tabla N.º2. Matraz Erlenmeyer de 250mL. Vaso de precipitados de 100mL.
Probeta de 50 mL.
2.
Ordene los materiales utilizados en forma creciente de acuerdo con la precisión de las mediciones realizadas con ellos. Fundamente su respuesta con los datos obtenidos en la tabla N.º 2. Matraz Erlenmeyer de 250mL. Probeta de 50mL
Vaso de precipitados de 100mL.
3.
De los materiales utilizados, ¿Cuál elegiría para medir 50mL de un reactivo líquido con una incertidumbre de (+) 0.5m %?. La probeta de 50ml.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS: ⇒ ⇒
⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒
⇒
⇒
⇒
Una vez realizado el experimento y registrado los resultados, tanto en tablas, como en graficas, analizaremos la información obtenida en nuestro experimento para cotejar la información teórica con la información que se presentan en los resultados. Como ya sabemos, con base a la investigación teórica, los términos precisión y exactitud, pueden ser netamente probabilísticos, por lo que es necesario hacer la comparación de dichas informaciones y de esta manera poder inferir acerca del material adecuado para su uso en el laboratorio. Como resultado de la actividad experimental, analizando tanto la tabla y la grafica 2.A. se puede concluir que de acuerdo a los conceptos de precisión y exactitud en cuanto a materiales respecta. Refiriéndonos a la precisión, observamos que el vaso de precipitados de 100mL, es el mas preciso; seguido por la probeta de 50mL y por ultimo tenemos que el material menos preciso es el matraz Erlenmeyer de 250mL. Así mismo, podemos decir, haciendo referencia a la exactitud, que la probeta de 50mL es la mas exacta, seguida por el vaso de precipitados de 100mL y por ultimo el matraz Erlenmeyer de 250mL. Por otro lado, haciendo un análisis de la tabla y grafica 2.B. se puede observar que el equipo de medición mas exacto, es la balanza granataria, seguida de la balanza semianalítica y por ultimo la balanza analítica. Cuando hacemos referencia a la precisión del equipo de medición, el que resulta mas preciso, es la balanza granataria; seguida de la balanza semianalítica y por ultimo la balanza analítica. En referencia al marco teórico, hablando de los materiales utilizados en el experimento N.º3, ya sea por su capacidad de medida como a la función de cada material, tenemos que la probeta de 50mLes la mas exacta y precisa; seguida del vaso de precipitados de 100mL y por ultimo el matraz Erlenmeyer de 250mL. Ya que para una muestras de 50 mL de agua ( H2O)contamos con una probeta de 50mLque su función es la de material para verter, en tanto que el vaso de precipitados con una capacidad, es un material para contener, y finalmente contamos con un matraz Erlenmeyer de 250mL que al igual que el vaso, comparten la función de contener un reactivo. Por otra parte y bajo el marco teórico, de los equipos de medición cuya función de fabricación, el mas preciso: es la balanza analítica, puesto que sus mediciones las expresa en diez milésimas de gramo, en seguida de la balanza semianalitica y por ultimo la balanza granataria, la cual solo expresa los pesos obtenidos en décimas de gramo. De igual manera , si nos manejamos bajo el concepto de exactitud, podemos decir que el equipo mas exacto es la balanza granataria, seguida por la balanza semianalitica y por ultimo la balanza analítica. Con base a lo anterior y bajo un criterio de utilidad de recursos y menor tiempo de uso: ya que si solo requerimos cuantificar únicamente décimas de gramo y si añadimos el menor costo de la balanza granataria en comparación a las otras dos balanzas, dicha balanza es nuestra mejor opción. En cambio si requerimos efectuar mediciones muy pequeñas de diezmilésimas de gramo, nuestra opción por excelencia , es la balanza analítica.
CUESTIONARIO FINAL 1.- ¿Qué significan las siguientes indicaciones de la pipeta graduada de 5ml?
Tol. + 0.008ml : Que puede tener como margen de error además del volumen total del líquido, 0.008ml demás de volumen. PE 20°C : Indica la temperatura ideal para hacer las mediciones de un líquido en ella. 2.- ¿Qué especificaciones tiene cada uno de los materiales utilizados en la práctica? La temperatura ideal La tolerancia o margen de error El tipo de material con que está hecho. 3.- ¿Qué pasaría si durante el experimento se usaran balanzas diferentes? Hay probabilidad de que se tengan diferentes mediciones de acuerdo al margen de error de cada balanza, por lo que también la persona que mida en una balanza, deberá ser la misma que haga todas las mediciones necesarias en esta, para reducir el error de acuerdo a su criterio de medición. 4.- ¿Cuál es la diferencia entre el material para medir y el material para contener? En los materiales para contener es inadecuado medir un volumen ya que su error es mayor por lo que solo se utilizan para contener un líquido, o hacer en ellos las reacciones necesarias. (matraces y vasos de precipitados); mientras que en los materiales para medir , se puede medir la cantidad de volumen de un líquido con mayor precisión y exactitud (pipetas, buretas y probetas. 5.- ¿Qué material elegiría para medir con mayor exactidud y precisión 50 ml? La bureta ya que de acuerdo a nuestros experimentos realizados es el material mas exacto. 6.- ¿Cómo se verían afectados los resultados del experimento si durante la realización de la práctica se hubiera utilizado el material húmedo? Podría haber variado el peso del líquido y del material utilizado, por lo que no hubiéramos obtenido los pesos correctos de los líquido y por lo tanto hubiera habido una medición inexacta. 7.- ¿Qué material utilizaría para preparar con mayor precisión y exactitud 100ml de ácido clorhídrico (HCl),si se requiere medir un volumen de 1ml de ácido concentrado?¿Cuáles son las condiciones ideales de temperatura? Para medir el ml de HCl, utilizaríamos la pipeta de 4 o 5ml, para contener la disolución, el vaso de precipitados de 150ml o un matraz erlenmeyer de 100ml. Las condiciones de temperatura ideales serían a 20°C, o las que el material indique.
CONCLUSIONES: Entre la actividad practica y nuestro marco de referencia, en cuanto al material y al equipo, podemos concluir que de acuerdo a nuestras necesidades de operación, podemos decidir bajo criterios de costo – beneficio – mantenimiento y teniendo como premisa la demanda de nuestro control de calidad, operando bajo una exactitud y precisión, elegiremos el equipo y material necesario que cumpla con nuestro requerimientos experimentales. BIBLIOGRAFÍA:
1. 2. 3. 4. 5.
García G., Mejía J., QUÍMICA 2, Ed. Castillo 1ª edición, México 1999, pp 40 – 43. Bonnet F., QUÍMICA, Ed. Oxford university press, México 1996, pp. 53 Catala Rodes, Rosa Maria. QUÍMICA 2. 1ª Edición. México 1997. Pág. 47 Rabago, Arturo. ANTOLOGÍA DE ESTADÍSTICA. EPOEM. Bachillerato General. México 20036
Doub G. William. QUÍMICA. editorial Prentice Hall, primera edición México DF 1976. pp. 20, 21. Silberberg Martin S. QUÍMICA GENERAL. editorial Mc Graw Hill, primera edición, México DF 2002 p.p. 19-27 7. Allier Rosalía LA MAGIA DE LA QUÍMICA . editorial EPSA, 1era edición 1993, México pp.73-98 8. Ocampo G. A. Etal. PRÁCTICAS DE QUÍMICA 1,2 editorial Publicaciones Cultural , quinta edición México DF 1999. pp. 6-9 9. Cotton F. Albert QUÍMICA, UNA INTRODUCCIÓN A LA INVESTIGACIÓN editorial Publicaciones Cultural . primera edición 1976, México DF. pp. 65-67 6.
GLOSARIO: Absorción: Significa introducirse Análisis cualitativo: término utilizado para indicar la cualidad o componentes de un sistema. Análisis cuantitativo: término utilizado para indicar la cantidad de un sistema. Marca de aforo: Marca la capacidad de dicho recipiente Menisco: Superficie libre, cóncava o convexa, del líquido contenido en un tubo estrecho. El menisco es cóncavo si el líquido moja las paredes del tubo, y convexo si no las moja 6
Reproducibilidad: Capacidad para reproducirse
