}
DENSIDAD 1. In Inte tegr gran ante tes: s: -Andrade -Andrade Mishell -Sarmiento Juan -Vallejos Esteban -Crion Vanesa !. "e#ha: Martes !$ de ma%o de !&1' $. Curso: (rimero )*+ ,. bj bjet eti ios os:: a) Determinar Determinar la densidad densidad de algunos algunos sólidos utilizan utilizando do tres métodos métodos diferentes. diferentes. b) Discutir Discutir,, a partir de los resultado resultados s experimenta experimentales, les, cuál de los métodos métodos es el más exacto para medir la densidad de sólidos. c) Anal Analiz izar ar si la dens densid idad ad se pued puede e utili utiliza zarr como como crit criter erio io para para esta establ blec ecer er la pureza de un sólido. /. Ma Mar# r#o o 0e 0er ri# i#o o (ro2iedades de las sustan#ias Denominamos materia Denominamos materia a a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos, es deci decirr, todo todo lo que que pode podemo mos s ver ver, oler oler,, toca tocarr, oír oír o sabo sabore rear ar es mate materi ria. a.
l compa!ero que se sienta al lado nuestro está constituido por materia, lo mismo que la silla, la mesa que usa para escribir " las #o$as de papel que emplea para tomar apuntes. %eciben el nombre de cuerpos una porción de materia, delimitada por unas fronteras definidas, como un folio, el lápiz o un borrador& varios cuerpos constitu"en
un
sistema
material.
Aunque todos los cuerpos están formados por materia, la materia que los forma no es igual, "a que #a" distintas clases de materia' la materia que forma el papel es distinta de la que forma el agua que bebemos o de la que constitu"e el vaso que contiene el agua. (a materia que forma el asiento de la silla es distinta de la que
forma sus patas o de la que forma el suelo en el que se apo"a. ada una de las distintas formas de materia que constitu"en los cuerpos recibe el nombre de sustancia. l agua, el vidrio, la madera, la pintura ... son distintos tipos de sustancias.* (a composición se refiere a las partes o componentes de una sustancia " a sus proporciones relativas. (as propiedades son las cualidades " atributos que se pueden utilizar para distinguir una muestra de sustancia de otra. n algunos casos pueden establecerse mediante los sentidos " se denominan organolépticas' olor, color, sabor, dureza, textura. (as propiedades de la materia se agrupan generalmente en dos amplias categorías' propiedades físicas " propiedades químicas. (ro2iedades % trans3orma#iones 34si#as +na propiedad física se puede medir " observar sin que la sustancia cambie su identidad o composición. or e$emplo' la densidad, el punto de fusión " de ebullición, la dureza, la maleabilidad. Algunas veces una muestra cambia de estado físico, es decir, experimenta una transformación física . n un cambio de estado pueden modificarse algunas de las propiedades físicas de la muestra pero su composición permanece inalterada. uando el agua líquida se congela formándose agua sólida -#ielo), sin duda el agua parece diferente en muc#os sentidos. in embargo permanece inalterada la composición en masa del agua de //.01 de #idrógeno " 22.2/1 de oxígeno. 3uedes demostrarlo matemáticamente4 (ro2iedades % trans3orma#iones 5u4mi#as n una transformación o reacción química, una o más sustancias se convierten en sustancias nuevas con composiciones " estructura diferentes. (a combustión del gas propano en el laboratorio para producir dióxido de carbono " agua es un buen e$emplo de un cambio químico. (a clave para identificar una transformación química es observar si #a" formación de otras sustancias.
(ro2iedades e6tensias e intensias (as propiedades físicas de las sustancias pueden ser clasificadas como propiedades extensivas e intensivas. (as propiedades extensivas dependen de la cantidad de muestra examinada. l volumen " la masa de una muestra son propiedades extensivas debido a que son directamente proporcionales a la cantidad de materia. (as propiedades intensivas no dependen de la cantidad de material examinado. l color " el punto de fusión de una sustancia, por e$emplo, son las mismas para una muestra peque!a o para una muestra grande. uesto que dos sustancias no tienen propiedades físicas " químicas idénticas a las mismas condiciones, es posible utilizar las propiedades para identificar " distinguir entre sustancias diferentes. Densidad (a densidad es una propiedad general de todas las sustancias. 5o obstante su valor es específico para cada sustancia, lo cual permite identificarla o diferenciarla de otras. (a densidad es una propiedad intensiva " su valor depende de la temperatura " de la presión. e define como la masa de una sustancia presente en la unidad de volumen' 6. d = m / V e acostumbra a expresar la densidad de los líquidos " sólidos en g7m( o g7cm 8 " la densidad de los gases en g7(. (a gravedad específica no tiene unidades, sirve para denotar cuántas veces es mas pesada o más densa una sustancia con respecto al agua. (rin#i2io de Ar5u4medes
Arquímedes -92:;9/9 A. .) se inmortalizó con el principio que lleva su nombre, cu"a forma más com
exaltación
que,
sin
ponerse
la
ropa,
corrió
por
las
calles
gritando "#$"%&. robablemente Arquímedes pensó que si la corona " otro lingote de oro puro de peso idéntico se arro$aban al agua deberían desplazar el mismo volumen de líquido. in embargo, durante la investigación encontró que aunque el lingote de oro " la corona pesaban lo mismo en el aire, al sumergirlos en agua la corona pesaba menos que el lingote " por consiguiente la corona era menos densa " ocupaba m's volumen. (a corona no era de oro puro> (a determinación de la densidad de sólidos por el principio de Arquímedes consiste en determinar el empuje ("), el cual se #alla realizando la diferencia entre el peso del sólido en el aire -?s) " el peso aparente del sólido sumergido en el líquido -?a). l volumen del líquido desalo$ado corresponde al volumen del sólido sumergido. @ ?des @ ?s ; ?a @ d( donde ?des es el peso de líquido desalo$ado, el volumen del sólido " d( la densidad del líquido. ara la determinación de la densidad pueden emplearse instrumentos basados en el principio de Arquímedes como la balanza de Bestp#al " los aerómetros. 7. (arte e62erimental a) Cateriales
Cetales' e, u, Al. Ealanza robeta %egla graduada alibrador o ernier b) %eactivos Agua destilada -=9F) tanol 06 1
8. (ro#edimiento Determina#in de la densidad 2or el m9todo geom9tri#o onsiste en pesar el sólido -?s) " medir sus dimensiones -si tiene una forma geomética regular). i se trata de un paralelipípedo, el volumen corresponde al producto' V=axbxc Donde a, b, c corresponden a las dimensiones. i el ob$eto es cilíndrico @ p r 9#, siendo r el radio " # la altura o @ G78 p r 8 si el ob$eto es esférico. +tilizar la regla " el ernier para tomar los datos de las dimensiones de cada sólido. on los datos obtenidos se puede calcular la densidad. Datos para determinar la densidad por el método geométrico N SE EA;I< ( E; ME0D =EME0IC
Slido "e Cu Al
?s -g)
Dimensiones cilindro r -cm) # -cm)
paralelepípedo a -cm) b -cm)
Determina#in de la densidad 2or el m9todo de la 2robeta
c -cm)
-cm8)
l sólido se sumerge con cuidado " completamente en una probeta que contiene un volumen exacto de agua -V o ). (uego se lee cuidadosamente el volumen final -V f ). l volumen del sólido corresponde a la diferencia' @
@ V f ; V o
con los datos obtenidos se puede determinar la densidad
/
"igura !.1 Cétodo de la probeta Element o Hierro
Masa 29,6 g
Volumen Inicial 51ml
Volumen Final 55ml
$o%re
#,#g
5&ml
5!ml
'luminio
5,6g
52ml
5!ml
Determina#in
de
la
densidad
2or
Volumen total V=Vo-V V=!ml V=Vo-V V=1ml V=Vo-V V=2ml
el
2rin#i2io
Densidad
ꝭ=masa"Vo-V ꝭ=#,!g"cm8 ꝭ=masa"Vo-V ꝭ=#,#g"cm8 ꝭ=masa"Vo-V ꝭ=2,(g"cm8
de
Ar5u4medes
e pesa un vaso de precipitados -en su lugar puede usarse un recipiente plástico) parcialmente lleno de agua -?b). (uego se ata el sólido con un #ilo delgado " se suspende en el vaso de precipitación con agua tal como se ilustra en la figura 9.9. Asegurarse de que el sólido no toque las paredes del vaso. e obtiene el peso del sistema " se anota su peso como ?H.
rincipio de Arquímedes
(a cuerda sostiene el peso del sólido pero no anula el empu$e, de tal manera que ?H es igual al peso del recipiente con agua más el empu$e -peso del agua desalo$ada por el sólido, ? des). Análogamente a la ecuación 9.8' @ ?des @ ?H ; ?b @ d(
-9.6)
Heniendo en cuenta la ecuación 9.6, la densidad se puede calcular a partir de la expresión'
-9.:)
donde, si el líquido es agua, d * corresponde a /.II g7m(.
Datos para determinar la densidad por el principio de Arquímedes Slido "e Cu Al
Element
Masa
>0 ?g@ 9 90.8 G.J
Masa )eci*iente
>b ?g@ /.2 96.9 8.G
Masa reci*iente
E >0 B >b ?g@ I.9 8./ /./
Densidad
o
+s
con agua +t
Hierro
29,6 g
&!!,(g
del agua . sumergido el solido +% &!#,(g
$o%re
#,#g
&51,(g
&5&,2g
'luminio
5,6g
&69,(g
,1g
/=+s"t%0,99(2g"cm8 /=9,(&1g"cm8 =s"t-% 0,99(2g"cm8 /=5,!(g"cm8 /=+s"t-% 0,99(2g"cm8 /=2,!26g"cm8
Cl#ulos % resultados
Densidades obtenidas por los diferentes métodos Slido "e Cu Al
d re2ortada ?g#m$@ :,2: 2,06 9,:
d geometr4a ?g#m$@
d 2robeta ?g#m$@
d Ar5u4medes ?g#m$@
#,! g"cm8 #,# g"cm8 2,( g"cm8
9,(&1g"cm8 5,!(g"cm8 2,!26g"cm8
Dis#usin % #on#lusiones •
e conclu"e que la presión no influ"e de manera directa en la
•
medida de la densidad e conclu"e que para determinar la densidad de un gas la presión
•
" la temperatura intervienen de forma directa. e conclu"e que la densidad de un ob$eto es más verificable por el método de Arquímedes cuando el cuerpo es irregular
•
e puede obtener la densidad de los sólidos -Al.e.u) realizando distintos métodos de medición como es el principio de Arquímedes que este nos a"uda obteniendo resultados más precisos.
•
l método de medición de la densidad utilizando la probeta es de igual manera satisfactorio "a que se pudo obtener una m edición exacta "a que esta posee graduación.
•
e conclu"e que al realizar la medida de la densidad se puede apreciar cierto nivel de error que es casi mínimo pero de igual
•
forma arro$a resultados exactos e conclu"e que al realizar la medida de la densidad por el método
•
de Arquímedes es más efectivo acercarse a un valor determinado e conclu"e que no se pudo realizar el método geométrico "a que
•
los ob$etos eran irregulares onclu"o que se deben tomar las medidas de la masa " volumen casi exactos de los sólidos para que el margen de error sea mínimo
•
" no afecte en los datos. Aprendimos los distintos métodos que #a" para medir la densidad de un líquido, dependiendo de la cantidad " las características que éste tenga, " la relación que #a" entre el volumen " la masa, que nos da la densidad, además la diferencia, entre g7m( en una concentración " g7m( en la densidad, "a que aunque parecen
•
iguales, no lo son. or lo tanto el ob$etivo se cumplió. s una propiedad física que es característica de las sustancias puras " es considerada como una propiedad intensiva, "a que es independiente al tama!o de la muestra.
Cuestionario FSi el olumen ? V@ des2laado 2or el slido en la 2robeta es mu% 2e5ueGoH Fre#omendar4a este m9todo 2ara medir la densidad del slido 5o, debido a que el sólido puede tener diversas formas " las sustancias no están bien determinadas en la regla de medida por lo cual al o$o precisamente no se va a determinar la densidad del sólido. F(or 5u9 debe sus2enderse el slido de una #uerda 2ara determinar su densidad mediante el m9todo de Ar5u4medes
orque el agua en si tiene un empu$e " de esta manera al sostener el ob$eto con una cuerda se va a ver de manera más precisa el empu$e " obtener el volumen con el dato obtenido va a ser más preciso puesto que el cuerpo va a desplazar el nivel del agua que dará el volumen
FSe a3e#ta a2re#iablemente la densidad de un slido si se modi3i#a la 2resin atmos39ri#a F;a tem2eratura (a presión atmosférica no influ"e en la densidad de los cuerpos pero si influ"e en el proceso de ebullición que es la temperatura. Ftro punto para ver que la presión atmosférica no influ"e es el cociente de densidad donde solo se aprecia la masa sobre el volumen. (a temperatura si afecta a la densidad de varios cuerpos debido a la separación que #a" entre sí no existe ma"or influencia.
Ejer#i#ios
/. +n anillo oro de + -ilates tiene un peso de /.2I g. Determinar la densidad del anillo " su composición en peso si se considera que además de oro contiene plata. -5ota' un anillo de oro puro se dice que es de 9G Kilates) d-Au) @ /0.8I g7cmL , d-Ag) @ /I.G0 g7cmL %7. /G g7cm8, J21 Au !, ilates 1, ilates
1&&K 6
L /8H$$K Au
9. ierta aleación de aluminio " cobre contiene un 891 de u. 3on cuántos gramos de aluminio se preparan :8 g de aleación4 3uál es la densidad de dic#a aleación4 %7. JI g Al, 8.J g7cm8
:8g 9,:g7cm8
/II1
M 2,06g7cm8
891
x@ 98.86g u
densidad Al@
Al@ :8g N 98,86g
densidad u@
Al@ G0,6Gg79,:g7cm8
Al= 49,64g
@ /2,G cm8 u@ 98,86g72,06g7cm8 u @ 9,6 cm8
d@m7
t@ 9,6 cm8 O /2,80 cm8 @ 9/ cm8 cm3
d@ :8g79/ cm8
d= 3,5g/
8. +n recipiente de vidrio pesa 9J.6I g estando vacío " 8J.JJ g cuando se llena con agua a 9I P. (a densidad del agua a esta temperatura es de I.002 g7cm8. uando se colocan /I.9I g de municiones de plomo en el recipiente " se llena éste nuevamente con agua a 9I P, resulta un peso total de GG.28 g. 3uál es la densidad del plomo4 %7. //.I: g7cm8.
G. /G,:IJ litros de lec#e pesan /JKg. ncontrar su densidad en g7 cm
3
.
%espuesta' /,I9 g7cmL /G,:IJ (
/IIIml @ /G:IJml
/( /J Kg /IIIg @ /JIIIg /Kg
d=
m V
d@ /JIIIg7/G:IJml
d= 1,02g/ml 3 J. (a densidad de una solución de 5aF= es /,/J20g7 cm 3cuál será la masa de 6JI ml de dic#a solución. %espuesta' :J8,92g m d= v m=d ∗v 3
m=1.1589 g / cm ∗650 cm
3
m=753.285 g
6. i la probeta de /Iml tiene un error de I,9
cm
3
, 3cuál será la densidad
verdadera de un líquido que presenta por volumen 6,2ml -medido en la probeta de /Iml) " por peso :,Gg4 %espuesta' /,// g7cmL 8
8
6,2cm N I,9 cm @ 6,6 cm
d=
8
d=
m V
7,4 g 6,6 cm 3
d = 1 , 11 g / cm 3
:. l butano líquido tiene una densidad de I,6g7 cm
3
. 3cuántas moles de
ese compuesto existe en un litro del producto líquido4 %espuesta' /I,8G moles d=
m v
m=d ∗v m=0.6 g / cm
3
∗1000 cm3
m=600 g 58 g / mol ⟶ 1 mol 600 g ⟶ x
x =
600 g∗1 mol 58 g
x = 10 . 344 moles
2. +na solución de ácido nítrico en agua tiene una densidad de /,Gg7 cm
3
"
la concentración en peso es de :J,81. 3cuántos gramos de ácido nítrico #a" en /9II
cm
3
de dic#a solución4 %espuesta' /96J g =5F 8 m=d ∗v
m=
1,4 g
cm 3
∗1200 cm3
m=1680 g
/62I M
/II1 :J,81
m= 1265,04 g HNO 3 0. +na solución de ácido sulf
3
" una concentración en peso de ::,921. 3cuántos gramos de
ácido sulf
d=
3
de la solución4 %espuesta' 2GI,G9 g
m v m=d ∗v 3
m=1.45 g / cm ∗750 cm
3
H 2 SO4
m=1087.5 g 1087.5 g H 2 SO 4 ⟶ 100
x ⟶ 77.28 x =840.42 g H 2 SO 4
/I. 3cuál es la concentración en g7lt de una solución de =l en agua, sabiendo que su densidad /,/9 g7 cm
3
" la concentración en peso de
98,2914 %espuesta' 966,:2 g7lt /,/9g7cm 8 M
M@ I,966:2g7cm8 I,966:2 g cm8
/IIIcm8 /(
@ !''H78g;
/II1 98,291
//. 3uál es la concentración en g7lt de una solución de ácido acético en agua de densidad /,I602 g7 cm
3
" de concentración en peso 8914
%espuesta' 8G9,88g7lt /,I602 g7 cm
3
/II1
M M@ I,8G988 g7 cm
891
3
/III cm8
I,8G988g cm8
@ $,!H$$g;
/(
/9.alcular la densidad de un cubo de aluminio que tiene por arista Gcm " pesa /:9,2g %espuesta ' 9,: g7cmL
@ GcmQGcmQGcm@ 6Gcm
8
d=
m V 3
d =172,8 g / 64 cm
m@ /:9,2g
d =2 , 7 g / cm
3
/8. +n disco de bronce mide 9,Jcm de diámetro " 2 mm de espesor. u peso es 8G,Jg, determinar su densidad. %espuesta' 2,:2 g7cmL. e@ 2mm @I.2 cm m@ 8G.J g 2
V = π r h V = π ( 1.25 cm ) ( 0.8 cm) 2
V =3.927
d=
cm
3
d=
34.5 3.927
d =8 . 785 g / cm
3
m v
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