I. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA 1.1 Utilizar instrumentos de fácil lectura l ectura de escala para pesar objetos y medir volúmenes. 1.2 Desarrollar destrezas para determinar numéricamente las densidades de cuerpos sólidos y líquidos. 1.3 Que el alumno aprenda a manejar los diferentes tipos de balanzas que existen en el laboratorio.
II. FUNDAMENTO TEORICO La química es la ciencia experimental y las medidas son fundamentales para la mayoría de experimentos. Es importante, por lo tanto, aprender a usar con propiedad estas medidas observando su precisión, fuentes de error y manejo de cifras significativas.
¿QUÉ ES MEDICION? Es el procedimiento por el cual se determina cuantitativamente el valor de una propiedad o magnitud. Una magnitud es todo aquello que es susceptible de ser medido. Por ejemplo, la masa, la temperatura, la densidad, etc. Se debe tener presente que toda medición es inexacta, es decir siempre existe una diferencia entre lo medido y lo real. Esta diferencia depende en algunos casos del operador y en otros casos del instrumento de medida.
¿QUE ES ERROR? Se debe tener presente que en toda medición que se realiza siempre existe un margen grande o pequeño error. Se define error como la diferencia di ferencia que existe entre el valor obtenido en la práctica y el valor verdadero o real. Según la teoría estadística, existen dos tipos de errores:
a) Error absoluto: E A: Viene a ser la l a diferencia real que existe entre el valor val or medido y el valor real. El error absoluto puede ser positivo o negativo. Matemáticamente Matemáticamente se expresa como: E A = VM - VR EA: Error absoluto VM: Valor medido (practica) VR: Valor real (teórico) b) Error relativo: E R Es el cociente obtenido al dividir el error absoluto entre el valor real. El error relativo siempre se debe expresar en porcentajes. Matemáticamente, se expresa: ER = [(VM - VR) / VR] * 100. Es muy importante que el estudiante conozca que el error relativo es adimensional, y para una medición correcta este error no debe exceder el 5%.
¿QUE ES LA MASA? La masa se define como una medida de la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La masa se considera una magnitud invariable y que se puede determinar haciendo uso de la balanza. Uno de los instrumentos más usados en el laboratorio de química es la balanza con la cual se pueden pesar materiales con gran magnitud y precisión. Hoy en día se conocen diversos tipos de balanzas. Existen balanzas cuya precisión es del orden de 0.0001 g llamadas balanzas de precisión o analíticas; y otras balanzas con menor precisión, es decir solamente de 0.1 g como la Balanza de triple brazo. El profesor dará instrucciones específicas sobre cómo usar el tipo de balanza disponible. Antes de usarla observe las siguientes precauciones. precauciones. a) Nunca coloque las sustancias químicas directamente sobre el platillo de la balanza, coloque primero un papel o un recipiente, así se evitara la corrosión de los platillos. b) Limpie cualquier material que se quede en la balanza o cerca de ella después de pesar. c) Antes de pesar cualquier objeto asegúrese que la balanza esta desnivelada. Para realizar una pesada existen dos métodos conocidos que son:
Pesada directa Pesada indirecta
MEDICION DE VOLUMEN Para conocer el volumen que ocupa un cuerpo, se tiene que tener presente si se encuentra en estado solidó o líquido. lí quido. a) Volumen de solidos: Para determinar el volumen de un cuerpo sólido se debe tener en cuenta que clase de sólido es: Si se trata de un sólido de forma regular su volumen se calculara por formulas geométricas. g eométricas. Se trata de un sólido irregular (sólido amorfo), el volumen de agua que desplaza es igual al volumen del cuerpo. b) Volumen de líquidos: Para la medición volumétrica de líquidos se debe tener presente que los vasos de precipitación, matraces y balones se utilizan para indicar solamente volúmenes aproximados, aproximados, si queremos medir el volumen de un líquido con mayor exactitud se deben utilizar probetas, buretas, pipetas. Todo liquido dentro de un recipiente forma en su superficie un menisco. Si el menisco es cóncavo la lectura correcta es la parte inferior del menisco, y si el menisco es convexo la lectura correcta es la parte superior del menisco.
¿QUE ES DENSIDAD? La densidad es una propiedad inherente de cada sustancia y es muy útil en su identificación. Se define densidad como la relación que existe entre la masa de una sustancia y el volumen v olumen que ocupa. Matemáticamente Matemáticamente se expresa: D = Masa del cuerpo/Volumen Las sustancias se caracterizan por sus densidades, porque es raro que dos sustancias diferentes tengan las mismas densidades. La densidad de sólidos y líquidos se expresa usualmente en gr/cm3. La exactitud de la medida de la densidad y una sustancia depende de la exactitud empleada para medir la masa y el volumen v olumen del cuerpo.
III. EQUIPOS Y MATERIALES 3.1 EQUIPOS Una balanza de triple brazo Una balanza analítica
3.2 MATERIALES Una probeta graduada de 100 mL. Una pipeta de 10 mL. Dos vasos de precipitación Un embudo tipo pera Una varilla de vidrio Un frasco lavador
3.3 REACTIVOS Agua potable Bencina Alcohol Solución de K2Cr 2O7 al 5% Permanganato de Potasio
IV PROCEDIMEINTO EXPERIMENTAL 4.1 EXPERIMENTO N° 01: MEDICION DE MASA 1. El grupo de trabajo deberá proveerse de 03 objetos sólidos para determinar su peso. 2. Antes de realizar cualquier pesada, verifique si la balanza esta nivelada. (Observe si el fiel está en la posición CERO). 3. Pésese cada objeto cada objeto seleccionado en la balanza de triple brazo y luego en la balanza analítica, con toda exactitud posible y anote dichos pesos. 4. Determine el porcentaje de error y el error absoluto considerando la pesada realizada en la balanza más precisa como la de valor verdadero. 5. Lleve los datos a la siguiente tabla:
TABLA Nº 01 MEDICION DE MASA OBJETO
B.T.B
B.D. Balanza digital B.T.B.: Balanza de triple brazo EA: Error absoluto ER: Error relativo
B.D.
EA
ER
4.2. EXPERIMENTO Nº 02: MEDICIÓN DE VOLÚMEN 1. Provéase de dos líquidos para determinar su volumen y anote su denominación. denominación. 2. Medir cuidadosamente cuidadosamente 100 ml. de la solución de K2Cr 2O7 en una fiola. 3. Una vez medidos los 100 ml. pasarlos cuidadosamente sin derramar a una probeta graduada. 4. Lee cuidadosamente el volumen que ocupa el líquido en la probeta y anótelo en la libreta. 5. Repita todo el procedimiento anterior con otro líquido diferente. 6. Calcule el error absoluto y relativo en la tabla 02, tome como valor verdadero la lectura hecha con el material que tenga el menor porcentaje porcentaje de error. 7. Proceda al llenado de los datos de la tabla 02 de la práctica. TABLA Nº 02 MEDICIÓN DE VOLUMENES LÍQUIDO
PROBETA
FIOLA
EA
ER
4.3. EXPERIMENTO Nº 03: DENSIDAD DE LÍQUIDOS 1. Pese la probeta vacía, y seca en la balanza y anote su peso. 2. Con la ayuda de la pipeta, introduzca dentro de una probeta 35 ml. de un líquido cualquiera y anota el nuevo peso. 3. Por diferencia de pesos, encontrar la masa del líquido. 4. Proceder al llenado de la tabla 03 y calcule la densidad del líquido. 5. Repita el mismo procedimiento con otra sustancia líquida, por ejemplo bencina. TABLA Nº 03: DENSIDAD DE LÍQUIDOS Peso prob. LÍQUIDOS Prob. vacía
Peso Masa de la del Prob. + Líquido Líq.
Vol. Líq.
Densidad Densidad teórica EA [*]
Alcohol Bencina Agua
correspondiente al curso. [*]La densidad teórica se obtiene de la bibliografía correspondiente
ER (%)
4.4. EXPERIMENTO Nº 04: DENSIDAD DE SÓLIDOS 1. Coloque 30 ml. de agua en una probeta graduada. 2. Pese en la balanza con la mayor exactitud posible una muestra sólida y anote este resultado en su libreta. li breta. 3. Introduzca el sólido dentro de la probeta con agua y vuelca a medir el nuevo volumen total con la mayor exactitud posible. 4. El volumen del sólido se encontrará por diferencia de volúmenes. Anote este dato. 5. Calcule la densidad del sólido y llene todos los datos en la tabla 04. 6. Repita todo el procedimiento anterior con otro objeto sólido de diferente material. TABLA Nº 04: DENSIDAD DE SÓLIDOS SÓLIDO
PESO
VOLUMEN
DENSIDAD DEL SÓLIDO
DENSIDAD TEORICA [*]
EA
ER (%)
[*] La densidad teórica se obtiene de la bibliografía correspondiente correspondiente al curso.
Dibuje el esquema del experimento.
V. CONCLUSIONES DE LA PRÁCTICA El alumno presentará presentará en el informe grupal de la práctica por lo menos menos conclusiones.
cinco
1. _____________________________ __________________________________________ ________________________ _____________________ __________ __________________________ _______________________________________ __________________________ _________________________ ____________ 2. _____________________________ __________________________________________ ________________________ _____________________ __________ __________________________ _______________________________________ ___________________________ _________________________ ___________ 3. _____________________________ __________________________________________ ________________________ _____________________ __________ __________________________ _______________________________________ __________________________ _________________________ ____________ 4. _____________________________ __________________________________________ ________________________ _____________________ __________ __________________________ _______________________________________ __________________________ _________________________ ____________ 5. _____________________________ __________________________________________ ________________________ _____________________ __________ __________________________ _______________________________________ __________________________ _________________________ ____________
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS El alumno presentará la lista de libros y/o revisas consultadas para el desarrollo del informe grupal. Se respetará las normas internacionales internacionales de citas bibliográficas.
1. ¿Qué diferencia existe entre una balanza de triple brazo y una balanza analítica? Una balanza analítica es una clase de balanza de laboratorio diseñada para medir pequeñas masas, en un principio de un rango menor del miligramo (y que hoy día, las digitales, llegan hasta la diezmilésima de gramo: 0,00001 g o 0,01 mg). Los platillos de medición de una balanza analítica están dentro de una caja transparente provista de puertas para que no se acumule el polvo y para evitar que cualquier corriente de aire en la habitación afecte al funcionamiento de la balanza. A diferencia de la balanza triple brazo, que es una herramienta herramient a precisa para medir la masa de un objeto en gramos. En conclusión, podemos decir que la diferencia básica entre dichas balanzas es que la primera nos indica el valor real, puesto que nos permite una medición más exacta; y la segunda, nos otorga una medición con un porcentaje de error.
2. ¿Qué recomendaciones debe tener presente para instalar y operar una balanza? Una balanza analítica es un instrumento delicado que se debe manejar con cuidado. Se deben seguir las siguientes reglas generales para trabajar con una balanza analítica:
Centrar la carga sobre el platillo lo mejor posible. Proteger la balanza de la corrosión. Los objetos que se coloquen sobre el platillo deben limitarse a metales no reactivos, plásticos no reactivos y materiales de vidrio. Observar precauciones especiales para pesar líquidos. Consultar con el instructor si la balanza parece necesitar ajuste. Conservar la balanza y su estuche escrupulosamente limpios. Es útil un pincel de pelo de camello para eliminar cualquier material o polvo que haya caído. Dejar siempre que un objeto que haya sido calentado regrese a la temperatura temperatura ambiente antes de pesarlo. Usar pinzas o almohadillas para los dedos con el fin de evitar que los objetos secos se humedezcan.
3. ¿Cuáles son las técnicas generales para obtener el peso de las muestras? Si se refiere a lo l o que en bioquímica se llama "peso absoluto", es decir peso de la muestra seca, sin presencia de agua, entonces procedimiento procedimiento es siguiente:
Se pesa las muestras en balanza analítica con la exactitud de 4 digito después de coma. Se colocan las muestras al termostato y dejan de secarse 4-5 horas con la temperatura temperatura de 105 grados centígrados. Se retiran las muestras del termostato, inmediatamente inmediatamente después deben enfriarse en un ambiente seco.
Vuelve a pesarse cada muestra con la misma precisión. Este procedimiento se repite tantas veces hasta que llega a tener un peso de la muestra constante.
4. En esta práctica usted calculo las densidades usando objetos a temperatura ambiente. ¿Cómo piensa que cambiaría la densidad del alcohol si se hubiera calendado antes del experimento? En cuanto a nuestra opinión, pensamos que si cambiaría, puesto que al calentar el alcohol, los átomos tenderían a dispersarse y por tanto, su volumen aumentaría. En consecuencia, la cantidad de la densidad tendría que disminuir porque al aumentar el volumen, su masa se encontraría dividida entre más partículas.
5. ¿Se puede hallar la densidad de un sólido regular como una esfera o un cubo por un método directo? Explique su respuesta. Por supuesto que sí, puesto que para determinar densidades existen diferentes métodos. Uno de ellos es el método directo en donde se debe conocer la masa y el volumen del cuerpo. Si el cuerpo es un sólido regular, como una esfera o un cubo, lo habitual es usar una balanza para determinar la masa y se calcula el volumen del sólido. En el caso del cubo, por ejemplo, si cada lado es de 2 cm, su volumen v olumen será= (2 cm)(2cm)(2 cm) = 8 cm3 = 8 mililitros. Se pesa en una balanza, si la masa es, por ejemplo 16 gramos, su densidad será d = m/V = 16g/8cm3 = 2 g/cm3= 2 g/ml. Esto quiere decir que, para objetos macizos de densidad mayor que el agua, se determina primero su masa en una balanza, y después su volumen; éste se puede calcular a través del cálculo, si el objeto tiene forma geométrica, o sumergiéndolo en un recipiente calibrando, con agua, y viendo la diferencia de altura que alcanza el líquido.
6. ¿Cómo calcularía la densidad del cuerpo humano? Una forma muy sencilla de conocer la densidad de un cuerpo humano es sumergirlo completamente completamente en agua y viendo la l a diferencia de altura que alcanza el líquido. Por ejemplo, se llena una bañera con 200 l de agua (se debe conocer bien el volumen) y se sumerge la persona, luego se recoge el líquido que se desplazó en un recipiente y se mide el volumen v olumen (o se pesa y calcula el volumen v olumen usando la densidad del líquido) Finalmente, se vuelve a pesar a la persona y se hacen unos cálculos sencillos: (1 Kg x Volumen de agua desplazado [L]) / peso del cuerpo [Kg] y obtienes la densidad en Kg/L.
Cobalto-60 Para el tratamiento del cáncer porque emite una radiación con más energía que la que emite el radio y es más barato que este.
Arsénico-73 Se usa como trazador para estimar la cantidad de arsénico absorbido por el organismo y el arsénico-74 en la localización de tumores cerebrales.
Bromo-82 Útil para hacer estudios en hidrología tales como determinación de caudales de agua, direcciones de flujo de agua y tiempos de residencia en aguas superficiales y subterráneas, determinación determinación de la dinámica de lagos y fugas en embalses.
Oro-198 De gran aplicación en la industria del petróleo: perforación de pozos para búsqueda de petróleo, estudios de recuperación secundaria de petróleo, que se adelantan en la determinación de producción incremental e industria petroquímica en general.
Fósforo-32 Es un isótopo i sótopo que emite rayos beta y se usa para diagnosticar y tratar enfermedades relacionadas con los huesos y con la médula ósea.
Escandio-46 Aplicable en estudios de sedimentología y análisis de suelos.
Lantano-140 Usado en el estudio del comportamiento de calderas y hornos utilizados en el sector industrial.
Mercurio-147 De aplicación en celdas electrolíticas.
Nitrógeno-15 Se emplea a menudo en investigación i nvestigación médica y en agricultura. También se emplea habitualmente en espectroscopia de resonancia magnética nuclear (NMR).
Yodo-131 Es uno de los radio nucleídos involucrados en las pruebas nucleares atmosféricas, que comenzaron en 1945. Aumenta el riesgo de cáncer y posiblemente otras enfermedades del tiroides y aquellas causadas por deficiencias hormonales tiroideas.
Radio-226 En tratamientos para curar el cáncer de la piel.
