Universidad Rafael Landívar Facultad de Ingeniería Ingeniería Industrial Laboratorio Labo ratorio de Quí Químic mica a I Sección 18 Cat. Ing. Francisco Martínez Br. Manuel Pérez
Práctica No. 3 DENSIDAD, PRECISIÓN, EXACTITUD Y GRAFICACIÓN Parte A
C. Izabel Jiménez Jimé nez Arango Carné: 1033015
Guatemala, Guatemala, 27 de febrero de 2015
Índice
Índice ...............................................................................................................................................2 Introducción ...................................................................................................................................3 Fundamento teórico ......................................................................................................................4 Reacciones químicas ....................................................................................................................6 Tabla 1: Propiedades físicas y químicas .......................................... ...........................................6 Tabla 2: Toxicidad y formas de desecho .......................................... ...........................................6
Objetivos .........................................................................................................................................7 Metodología ....................................................................................................................................7 Bibliografía .....................................................................................................................................9
Introducción
La siguiente práctica de laboratorio tiene como principal objetivo calcular densidades de sustancias y graficarlas determinando a su vez la precisión y exactitud de algunos instrumentos. Para ello se medirán tres volúmenes diferentes de agua destilada y se determinará su masa, de tal forma que se obtendrán tres densidades que serán promediadas para luego calcular el porcentaje de error. Después se trazará la primera gráfica, la cual corresponderá a los resultados de las mediciones. En una segunda etapa de esta práctica que pretenderá calcular la precisión y la exactitud tanto de la probeta como de la pipeta graduada, se realizará el mismo proceso de determinación de la densidad del agua, calculando el promedio de dichas densidades y las desviaciones promedio. Finalmente, se compararán los datos obtenidos. Por último se pretende graficar el porcentaje en masa de una solución de sal determinando la densidad de la misma. A partir de este resultado, se comparará con la información proporcionada para identificar la masa de dicha sustancia. En esta parte se tomará en cuenta el margen de error ocasionado por el posible cambio de temperatura que no corresponda a las densidades dadas. Para ello se hará uso de los cálculos matemáticos convenientes. De tal forma que al concluir esta práctica se habrá determinado densidades de dos sustancias diferentes, la precisión y exactitud tanto de la probeta como de la pipeta graduada y se organizará los resultados obtenidos en gráficas.
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Fundamento teórico La precisión y la exactitud son términos que, aunque a veces se utilizan indistintamente, hacen referencia a conceptos distintos y dependen de dos factores esenciales. El primero es la calidad del instrumento y el segundo es la manipulación del operario. Así pues, la precisión “es el grado hasta el cual pueden detectarse diferencias entre cantidades” (Cromer, 1986), es decir que hace alusión al Imagen 1. Analogía de precis ión y exacti tud detalle con el que se puede medir una variable y por lo tanto depende de las cifras significativas que el instrumento pueda medir. Por esto, cuando se hacen varias mediciones que varían en un grado muy pequeño, se dice que éstas son precisas entre sí. Ahora bien, el término exactitud indica la proximidad o coincidencia de las mediciones con el valor verdadero o real. Entonces, relacionando los dos conceptos anteriores se puede afirmar que la incertidumbre en las mediciones depende tanto de la exactitud como de la precisión, sin embargo en condiciones ideales, la precisión conducirá a la exactitud. Se habla de condiciones ideales ya que un instrumento defectuoso, aunque sea preciso, será inexacto. Para esto se toma en cuenta que el equipo esté calibrado y que funcione correctamente, así como el método de análisis. Por ejemplo, al comparar una regla de acero y una de plástico, ambas tienen la misma precisión, pero la Fuente: de acero será más exacta ya que la de plástico puede dilatarse y dar https://books.google.com.gt una lectura falsa. Por otra parte, al efectuar mediciones de fenómenos resulta muy útil organizar la información cuantitativa a través de tablas y/o gráficas ya que permiten una visualización panorámica de los resultados. Esto con el fin de realizar un análisis de datos eficiente y ordenado. Para ello existen diferentes tipos de gráficas que pueden ser utilizados de acuerdo a la información que se representará. Entre ellas están: gráfica de barras, histograma, diagrama circular, polígono de frecuencia, entre otros. No obstante en todo lo casos se debe identificar los factores comunes que intervienen en el caso de estudio. Entre ellos se encuentran las variables independientes, que son aquellas que varían de forma controlada y se colocan en el eje de las abscisas. También están las dependientes, las cuales obedecen a los cambios de otras variables y se colocan en el eje de las ordenadas. El primer paso pues, para la graficación será la elaboración de una tabla de valores que identifique las variables y sus resultados junto a las dimensionales correspondientes. De esta manera se procede a representar el plano cartesiano con las variables dependientes en el eje “y” y las independientes en el eje “x”. Además, toda gráfica debe estar debidamente identificada, por lo cual se debe realizar un encabezado. Primero se presenta el número de gráfica y el título.
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Esto es indispensable para aclarar el tipo de datos que se desarrollan así como para localizarla dentro de un informe. Como algo opcional, puede llevar una nota de encabezado o subtítulo, la cual aclara específicamente el tipo de gráficas en caso de que existan otras parecidas a ella. Dentro del proceso de graficación se encuentran dos conceptos que resultan útiles en el análisis de datos: interpolación y extrapolación. La interpolación se da cuando se obtienen datos comprendidos dentro del rango de mediciones, aunque esto no haya sido propiamente medido. La extrapolación ocurre cuando se obtienen valores que están fuera del rango de mediciones siguiendo la línea de tendencia. (De la Torre Zermeño & Escobar Flores, 2003) Un ejemplo para entender lo anterior es la distancia recorrida en un intervalo de tiempo. Si se hace una medición exacta de dicha longitud cuando ha transcurrido exactamente 1, 2, 3, 4 y 5 segundo, la interpolación sería encontrar la distancia después de 2.5 segundos a través de la gráfica de resultados. La extrapolación correspondería a encontrar la distancia a los 6 segundos. La densidad es una propiedad de la materia utilizada para caracterizar una sustancia y son específicas en cada una de ellas . “Se define como la cantidad de masa por unidad de volumen de la s ustancia” (Brown, LeMay, Bursten, & Murphy, 2009). Las densidades se expresan en gramos por cada centímetro cúbico (⁄3 ) tomando como temperatura de referencia 25°C debido a que la mayoría de las sustancias cambian de volumen según la temperatura a la que se encuentren. De lo anterior se plantea la ecuación de la densidad: =
Mientras mayor sea la cantidad de materia contenida en una unidad de volumen, mayor será la densidad de esa sustancia y viceversa. Para poder determinar la densidad experimentalmente se toman diferentes muestras de una misma sustancia y se miden tanto su masa como su volumen, para luego hacer la relación de acuerdo a la fórmula planteada anteriormente. Otra forma de hacerlo es a través de una gráfica: Imagen 1. Gráfica de densidad de una sustancia desconocida
Fuente: http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa /Quimica /LaMateria.html
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Reacciones químicas N/A
Tabla 1: Propiedades físicas y químicas Compuesto
Fórmula
Peso Molecular
Punto de fusión
Punto de ebullición
Densidad
Solubilidad
Agua
2
18.00 g/mol
0 °C
100 °C
1.00 g/mL a 20 °C
-----
Cloruro de Sodio
58.44 g/mol
801 °C
1413 a 1465 °C (Se descompone)
2.164 kg/L a 20 °C
Buena solubilidad 35.6 g/100 mL
Fuente: h ttp://itsva.edu.mx/archi vos/usuarios/5/archivo685.pdf
Tabla 2: Toxicidad y formas de desecho Sustancia
Dosis Letal
Toxicidades
Antídotos
Reactividad
Formas de Desecho
Agua
8 L por día
No corros ivo para la pi el. No irritante a los ojos . No es peligroso en caso de ingestión. No es peligroso en caso de inhalación.
N/A
N/A
Verter en drenajes o tuberías.
Cloruro de Sodio
Inhalación – rata: 5666 ppm en 30 min.
Inhalación: Irritaciones en Inhalación: aire fresco. el tracto resp iratorio. Atención médica. Piel: Contacto con p iel y ojos. aclarar con abundante Produce irritación. agua por 5min . Elimin ar ropa Ojos : contaminada. Ingestión: Nocivo leve. aclarar con abundante agua, manteniendo Altas dosis producen abiertos los párpados náus eas, diarrea y entre 5 y deshidratación. 10min.Atención Ingestión: médica. beber agua, si hay malestar ir al médico. No inducir el vómito.
Reactivo con agentes oxidantes, metales y ácidos.
Puede diluirse en pequeñas concentraciones y desechar a través de aguas residua les por el desagüe o vertedero autorizado.
Oral – conejo: 900 mg/Kg.
Fuente: http://itsva.edu.mx/archivo s/usuarios/5/archivo685.pdf
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Objetivos General Calcular densidades de sustancias y graficarlas determinando a su vez la precisión y exactitud de los instrumentos.
Específicos o
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Determinar la densidad del agua, a través de la medición de volúmenes de agua y sus respectivas masas. Calcular el promedio de las densidades y las desviaciones promedio para determinar la exactitud y la precisión de la pipeta y la probeta. Determinar la densidad de una solución de cloruro de sodio de porcentaje de masa desconocida. Calcular el porcentaje de error del porcentaje en masa de una solución desconocida.
Metodología Figura 1 A. Densidad del agua
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Figura 2 A. Exactitud y precisión
Figura 3 Densidad de una solución de cloruro de sodio
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Tabla 1. Densidad de la sal respecto a su masa a 25°C
Bibliografía o
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Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., & Murphy, C. J. (2009). Química La Ciencia Central (Decimoprimera ed.). México: Pearson Education. Recuperado el 23 de febrero de 2015 Burns, R. A. (2003). Fundamentos de química. En P. Education (Ed.). Recuperado el 22 de febrero de 2015, de https://books.google.com.gt/books?id=9K5qtyKHoUwC Cromer, A. H. (1986). Física en la ciencia y en la industria. En Reverte (Ed.). Recuperado el 22 de febrero de 2015, de https://books.google.com.gt/books?id=egCFOg6V2j0C De la Torre Zermeño, F. J., & Escobar Flores, A. (2003). El mundo de la física 1. Progreso. Recuperado el 22 de febrero de 2015, de https://books.google.com.gt/books?id=QMuRTfCPq58C Quintana Hernández, P. A. (2005). Métodos numéricos: con aplica ciones en Excel. En Reverte (Ed.). Recuperado el 22 de febrero de 2015, de https://books.google.com.gt/books?id=wXP3VzSa-HIC RENA Red Escolar Nacional. (2008). La materia. Propiedades características . Recuperado el 23 de febrero de 2015, de Gobierno Bolivariano de Venezuela: http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/LaMateria.html Reza Becerril, F. (1997). Ciencia, metodología e investigación. En P. Education (Ed.). Alhambra Mexicana. Recuperado el 22 de febrero de 2015, de https://books.google.com.gt/books?id=m6PGnYBaW2oC
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