UNIVERSIDAD NACIONAL N ACIONAL MAYOR MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de d e América América !ac"l#ad de $"%mica e In&enier%a $"%mica
La'ra#ri de !isic)"%mica PR*C+ICA N- . DE+ERMINACI/N DE DENSIDAD DE L0$UIDOS Y S/LIDOS In#e&ran#es1 • • • • •
Veramendi Arroyo, Pedro Daniel Veramendi Nina Palacios, Bryan Fernando Fernando Valverde Va lverde Meca, essenia "as#ro "$ave%, "arlos Al&er#o 'amire% Amero, A&el
(14170131) (14170064) (1417006!) (1417006 !) (14170014) (1416010!)
+"rn1 Mar#es de ! *m* + *m* 2r"3- ... Pr4esr- Pan#o/a
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Res"men l o&/e#ivo de la resen#e rc#ica es la de#erminaci2n eerimen#al de la densidad de l5idos y s2lido or medio de m#odos 5e se sirvan de da#os eclsivamen#e de las roiedades isico5micas in#ensivas de las ma#erias or de#erminar s densidad y eso esecico8 ara dic$o roceso se con#rol2 las condiciones am&ien#ales de la&ora#orio esecicamen#e la #emera#ra como da#o imor#an#e ara el clclo en las 2rmlas cien#icas de la 9ravedad esecica y densidad, as mismo los rocesos ara $allar las densidades del l5ido or9nico y el s2lido inor9nico eron ne#amen#e sicos valindose de las roiedades isico5micas de dic$as mes#ras*
0ndice 1* :B;<.V:= !* P'.N".P.:= <>'.":= 3* P':"=: ?P'.MN
O9:E+IVOS De#erminaci2n eerimen#al de la densidad de l5idos y s2lidos or m#odos sicos y clclos en &ase a ss roiedades isico5micas*
PRINCIPIOS +E/RICOS Densidad a'sl"#a Mide la masa or nidad de volmen* @a densidad de n cero es# relacionada con s lo#a&ilidad, na ss#ancia lo#ar so&re o#ra si s densidad es menor* Pes es3ec%4ic 3es es3ec%4ic a'sl"# @a relaci2n en#re el eso de na ss#ancia y el eso de n volmen e5ivalen#e de a9a a 4C"* Densidad rela#iva &ravedad es3ec%4ica "omara la densidad de na ss#ancia con la del a9a* Dic$a densidad e alicada en nes#ra eeriencia or medio en el M#odo del Picn2me#ro* Princi3i de Ar)"%medes l M#odo del Picn2me#ro se &asa en el rinciio de Ar5medes ya 5e de i9al manera #ili%an el a9a como n reeren#e ara $allar la densidad de al9n l5ido, en es#e caso dimos $allar la densidad del ace#a#o de e#ilo 9racias a es#e rinciio* Picn;me#r Aara#o 5e se #ili%a ara de#erminar las densidades de dis#in#as ss#ancias*
PROCESO E
Picn2me#ro Balan%a elec#r2nica BaEo de #emera#ra cons#an#e
Balan%a elec#r2nica
Picn2me#ro
Medicines = c>lc"ls
An#es de iniciar con la eeriencia1) 'evisamos el ma#erial 5e se re5iere 5e es#e en n &en es#ado* !) @avamos los ma#eriales- el icn2me#ro, los dos vasos de recii#ado, la ie#a y la lna de relo/* 3) n/a9amos los ma#eriales varias veces con a9a de cano y al inal con a9a des#ilada* 4) A$ora secamos in#rodcindolos en la es#a a na #emera#ra de 1!0 9rados or n #iemo aroimado de min#os*
Prces de medici;n1 1) Bañamos externamente el picnómetro limpio y seco junto con su tampón con
agua destilada. 2) Luego secamos con papel. 3) Ahora pesamos el picnómetro y obtenemos el W 1.
#esamos picnómetro (Wel1)capilar utili!amos para 4) Llenamos el picnómetro conelsumo cuidado/acio hasta ello agua destilada. ") #esamos el #icnómetro con agua destilada y lo sumergimos en una baño de temperatura de 1$."%& por ' minutos y lo pesamos (W ) *) Luego procedemos calentar agua hasta llegar a una temperatura mayor +ue la del baño inicial para sumergir ah, el picnómetro (-1%& m,nimo)
&alentand o agua en un /aso de precipitad
0) #rocedemos a sumergir el picnómetro con agua destilada en el baño de agua caliente ("1"%&) por ' minutos lo secamos y luego procedemos a pesar (W ').
#esamos el picnómetro con agua (W ) 6 %
#esamos picnómetro con agua (W ') 6 % ) 2uitamos el agua del picnómetro y secamos nue/amente en la estu3a.
$) 7ejamos en3riar y nue/amente bañamos externamente secamos con papel y luego secamos el picnómetro /acio (W8 1).
#esamos picnómetro /acio (W8 1) 1) Ahora introducimos la muestra li+uida ( 2-PROPANOL) en el picnómetro.
Llenamos el picnómetro con ;#ropanol 11) Luego preparamos un baño en el /aso de precipitado a una temperatura de 1$.%&. 1) 9ntroducimos el picnómetro por " minutos luego extraemos secamos y pesamos:
1') #reparamos un baño a una temperatura de "1"%&. 14) Ahora#esamos introducimos el picnómetro por otros ' minutos y luego sacamos picnómetro con muestra li+uida (W8 ) 561$."%& el picnómetro y pesamos nue/amente (W8 ')
#esamos picnómetro con agua (W8 ') 56"1"%& 1") Luego repetimos el mismo procedimiento pero ahora con un sólido (&a&<') 1*) #esamos el #icnómetro solo obteniendo el peso (A) 10) Luego introducimos una pe+ueña cantidad de muestra sólida y pesamos (=) 1) Luego agregamos agua destilada al picnómetro m>s la muestra hasta llenarlo y pesamos (?) 1$) 2uitamos el contenido y la/amos el picnómetro ) Luego llenamos el picnómetro con agua y lo /ol/emos a pesar (#)
"lclos a) &alcule la gra/edad espec,@ca usando los datos obtenidos de la
muestra ;#ropanol -
A 19,5°C
19.5 19.5
¿ = -
❑
❑
❑
❑
w 4 −w 3 w 2 −w 1
=
(
20,1448 −11,9668
=
(
29,5138 −20,5333
22,2488 −11,9604
)=
0,78909
)=
0,7788
A 51,5°C
¿51.5 51.5=
-
w 4 −w 3 ❑
❑
w 2 −w 1
22,2488 −11,9604
7eterminación de la densidad del ;propanol A 19.5°C samos la 3ormula mencionada anteriormente para calcular la densidad absoluta del acetato de etilo.
T o
T o
T o
ρ M =¿ M × ρ H O 2
T o M =
ρ
T o
❑
T o
❑
w4 −w 3 w2 −w 1
T o
× ρ H O 2
7ato obtenido de tablas densidades del agua a 1$"%& y "1"%& eempla!ando datos en la ecuación: ρ M =( 0,78909 ) × ( 0,99889 ) 19,5 °
19.5 °
ρ M = 0,78782 g / c m
3
7onde = es la muestra: ;#ropanol
-A 51,5° C ρ M =( 0,7788 ) × ( 0,98733 ) 51,5 °
51,5 °
ρ M = 0,76 893 g / c m
3
Para el sólido:
?e usó la siguiente 3órmula para hallar la gra/edad especi@ca (C): G=
M − A P + M − A −S
7onde: • • • •
A611.$0 g =6 1*4" g D6 0* g #6 '1'1 g
Luego reempla!ando:
G= 2,8839 Einalmente hallamos la densidad por la siguiente 3ormula: T o
T o
ρSólido =G × ρ H O 2
7onde 5 para el agua es temperatura ambiental del laboratorio +ue es 1%& FG< a 1%& 6 $$ gcm ' (5emperatura ambiental) Einalmente T o
ρSólido =2,8783 g / mL
Cncl"sines =e calcl2 la densidad eerimen#al del !roanol y car&ona#o de calcio or m#odos sicos del icn2me#ro o&#enindose los resl#ados si9ien#esDensidad del !roanolDensidad del "ar&ona#o de calcioT o
ρSólido=2,8783 g / c m
3
19.5 °
ρ M = 0,78782 g / c m
3
"yos resl#ados son my similares a los #e2ricos con n &a/o mar9en de error lo cal nos eden indicar la valide% del m#odo eerimen#al del icn2me#ro ara $allar la densidad y eso esecico de na ma#eria dada*
C"es#inari li5e el ndamen#o #e2rico del m#odo del icn2me#ro* @a de#erminaci2n de la densidad de n l5ido median#e el m#odo del icn2me#ro se ndamen#a 9racias al Princiio de Ar5medes* Primero como el volmen del icn2me#ro es cons#an#e, al oner n in9resar n de#erminado l5ido den#ro del icn2me#ro y le9o amen#ar la #emera#ra el l5ido #iende a ocar mayor volmen el cal se escaa a #ravs del ino cailar* l cal le9o es medido en na &alan%a anal#ica y se comara las relaciones en#re ellas y se de#ermina la densidad eseciica* .ndicar y elicar so&re los m#odos anal#icos y 9ricos ara es#imar la densidad de los l5idos* Para conocer la densidad de n l5ido sando el m#odo anal#ico se ar#e de na densidad conocida del l5ido a na #emera#ra dada ( T o ) y se va a #a&las ara o&#ener el coeicien#e de dila#aci2n de la mes#ra ra* =e sa la si9ien#e ecaci2nT o
ρ ρ = 1 − β ( T o−T x ) T x
Donde β
ρ
T x
es la densidad de la mes#ra a la #emera#ra 5e deseamos conocer y
es el coeicien#e de dila#aci2n de la mes#ra ra*
Para conocer la densidad de n l5ido sando el m#odo 9raico se recrre a na 9raica donde se mes#ra el comor#amien#o de la densidad de n li5ido en nci2n de la #emera#ra y ara conocer la densidad a na #emera#ra dada solamen#e se royec#a en la crva los da#os deseados como se ve en la 9raica-
licar el eec#o de la #emera#ra so&re la densidad de l5idos y s2lidos* n 9eneral, la densidad de n ma#erial vara al cam&iar la resi2n o la #emera#ra* =e ede demos#rar, #ili%ando la #ermodinmica 5e al amen#ar la #emera#ra salmen#e decrece la densidad de los ma#eriales, $ay ececiones no#a&les* Por e/emlo, la densidad del a9a l5ida crece en#re el n#o de si2n (a 0 C") y los 4 C" y lo mismo ocrre con el silicio a &a/as #emera#ras* l eec#o de la #emera#ra y la resi2n en los s2lidos y l5idos es my e5eEo, or lo 5e #icamen#e la comresi&ilidad de n l5ido o s2lido es de 10 6 &ar 1 (1 &arG0,1 MPa) y el coeicien#e de dila#aci2n #rmica es de 10 H 1*
a? Dia&rama de !l"@1 Mé#d del 3icn;me#r1
Re4erencias
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