Labo 3 Fisico Quimica Picnometro

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Día

Horario

Grupo

Martes 09

2-5 pm

G-H

Facultad de Ingeniería Industrial E.A.P Ingeniería Textil y Confecciones Laboratorio de Fisicoquímica

DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS Y SOLIDOS Profesor: Figueroa Tauquino, Aníbal Integrantes:

Código:



Chala Meza, André Danilo

16170114



Machaca Pampa, Arturo

16170108



Rodríguez Granda, Patrick Paolo

16170116



Valenzuela Zegarra, Carlos Alberto

15170051

Fecha de Realización de la Práctica:

09/05/17

Fecha de Entrega del Informe:

16/05/17

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2

INDICE DE CONTENIDO 1.

RESUMEN ................................................ ...................................................... .............................................................................. ........................ 3

2.

PRINCIPIOS TEORICOS ..................................................... ....................................................................................................... .................................................. 4

3.

DETALLES EXPERIMENTALES ............................................... .......................................... 6

4.

TABLA DE DATOS .................................................... ........................................................................................................ ........................................................... ....... 7

5.

EJEMPLO DE CALCULOS ................................................ ................................................. 10

6.

ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS ..................................................... ................................................................. ............ 12

7.

RECOMENDACIONES ....................................................... ....................................................................................................... ................................................ 12

8.

BIBLIOGRAFIA ................................................ ..................................................... ................................................................... .............. 12

9.

APENDICE ............................................... ...................................................... ............................................................................ ...................... 13







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1. RESUMEN En esta práctica veremos uno de d e los tantos métodos para hallar la densidad en líquidos y gases, el método del picnómetro, hallarlo mediante este método formara nuestro principal objetivo a lo largo de esta práctica. Las condiciones registradas en el laboratorio fueron óptimas con una presión de 756mmHg, temperatura de 23°C y una humedad relativa al 94%. Tanto los sólidos como los gases poseen una un a magnitud que expresa la relación de su masa y su volumen, a esta magnitud se le denomina densidad absoluta. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuentemente se expresa en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva, esto quiere decir que no importa la cantidad de la sustancia la densidad siempre será igual a diferentes proporciones. Por otro lado, la gravedad específica es una medida relativa de la densidad de un elemento y dependerá de la concentración de masa por unidad de volumen de cada elemento. Dicha concentración de masa estará afectada por p or la estructura tridimensional molecular y número másico de los átomos. En conclusión, diremos que es la relación existente entre las densidades absolutas, una de las cuales se toma como patrón. Para los líquidos y los gases se tomará la densidad del agua pura a 4°C. Existe distintos métodos para calcular la densidad experimental, uno de ellos es el Picnómetro, que es un frasco con un cierre cierre sellado de vidrio que dispone de un tapón provisto de un finísimo finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua o el mercurio.







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2. PRINCIPIOS TEORICOS DENSIDAD Se define como la masa por unidad de volumen de una sustancia .Depende de la temperatura y presión, para los líquidos y sólidos la temperatura se indica como un exponente: 



a. Densidad absoluta La densidad es una medida utilizada por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o real que mide la masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se entiende por densidad. Se calcula con la siguiente fórmula:

 =  b. Densidad relativa o gravedad específica

 

La densidad relativa de una sustancia es la relación entre la densidad de la sustancia y la densidad  de la sustancia de referencia en condiciones específicas. La sustancia de referencia que se emplea con mayor frecuencia para sólidos y líquidos es el agua a 4ºC. La densidad relativa es adimensional (sin unidades), ya q ue queda definida como el cociente de dos densidades.

 

  =  También se puede calcular o medir la densidad relativa como el cociente entre los pesos o masas de idénticos volúmenes de la sustancia problema y de la sustancia de referencia:







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DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE LÍQUIDOS El método más exacto para determinar las densidades de líquidos y sólidos es el picnómetro, el cual consiste en pesar el mismo volumen de muestra y líquido de referencia referencia (generalmente agua ).Si se conoce las masas (de la muestra y del líquido de referencia) y la densidad del líquido de referencia a una temperatura específica ,se podrá calcular la densidad de la muestra a una determinada temperatura mediante las siguientes ecuaciones :

      =  

Ecuación para halla la gravedad específica

        =      

Ecuación para hallar la densidad experimental

 =  × 

        =      

× 

 =

 1     

Donde: 

− …………………gravedad específica a la temperatura T  = − 







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PICNÓMETRO El picnómetro es un instrumento sencillo utilizado para determinar con precisión la densidad de líquidos. Consiste en un pequeño frasco de vidrio de cuello estrecho, cerrado con un tapón esmerilado, hueco y que termina por su parte superior en un tubo capilar con graduaciones de tal manera que un volumen puede obtenerse con gran precisión. Su característica principal es la de mantener un volumen fijo al colocar diferentes líquidos en su interior. Esto nos sirve para comparar las densidades de dos líquidos pesando el picnómetro con cada líquido por separado y comparando sus masas. Es usual comparar la densidad de un líquido respecto a la densidad del agua pura a una temperatura determinada, por lo que al dividir la masa de un líquido dentro del picnómetro respecto de la masa correspondiente de agua, obtendremos la densidad relativa del líquido respecto a la del agua a la temperatura de medición. Picnómetro

3. DETALLES EXPERIMENTALES 3.1 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE LÍQUIDOS POR EL MÉTODO DEL PICNÓMETRO a) Lavar el picnómetro con agua de caño, enjuagar varias veces y al final con agua destilada; seque en la estufa. b) Humedecer con agua destilada externamente y secar con papel toalla, pesar el picnómetro (W1) c) Llenar el picnómetro con agua destilada, sumergir en un baño de temperatura constante a 30ºC, tener cuidado de llenar completamente hasta el capilar, después de cinco minutos, retirar el picnómetro del baño, secar exterior mente y pesar (W2), repetir este paso, pero a una temperatura de 35ºC (W2). d) Retirar el agua del picnómetro, secar en la estufa, dejar enfriar y volver a pesar como en b) (W3). e) Repetir c) usando un líquido orgánico (2-propanol) y obtener datos (W4) a las mismas temperaturas.









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3.2 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE SOLIDOS POR EL MÉTODO DEL PICNÓMETRO f) Repetir a) y b) de 3.1 obteniendo A en vez de W1. g) Introducir una pequeña cantidad de muestra sólida (CaCO3) y pesar (M). h) Agregar agua destilada al picnómetro con la muestra hasta llenarlo completamente y pesar (S). Tener cuidado de que el agua llegue hasta la parte superior del capilar, pero sin exceso. i) Quitar el contenido del picnómetro y lavar completamente. j) Lavar el picnómetro con agua destilada y volver a pesar (P).

4. TABLA DE DATOS TABLA 1: CONDICIONES DE LABORATORIO Temperatura(°C)

Presión Atmosférica(mmHg)

%Humedad relativa

23°C

756

94

TABLA 2: DATOS EXPERIMENTALES TABLA 2.1: Determinación experimental de la densidad de líquidos por el método del Picnómetro. Masa del Picnómetro Vacio (W1)

17.6279 g







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Masa del Picnómetro con 2-Propanol a 35º(W4)

37.0574 g

TABLA 2.2 Determinación de la densidad de solidos por el método del Picnómetro Grupo Masa del Picnómetro Vacio (A) Masa del Picnómetro con Agua Destilada (P) Masa del Picnómetro con Agua Destilada y Carbonato de Calcio (S) Masa del Picnómetro con Carbonato de Calcio (M)

17.6075 g 42.5636 g

43.9204 g

19.7523g

TABLA 3: DATOS TEORICOS TABLA 3.1 Datos teóricos de la densidad del agua 30 teórico

agua

0,7201 g/cm3

35 teórico

agua

0.7085 g/cm3

23 teórico

agua

0.7372 g/cm3

Ρ Ρ Ρ







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TABLA 3.3: Constante R y relación de presiones =0.082 atm-L/(mol K) =1.987 cal/(mol K )

R

=8.314 J/(mol K) =62.361 mmHg-L/(mol K) = 760 mmHg

Presión

= 14.696 psi =1.0339 kg/cm2

TABLA 3.4: Datos teóricos del Carbonato de Calcio

̅

100.0869 g/mol

Punto de fusión

1172 K

TABLA 4: RESULTADOS CON % DE ERROR TABLA 4.1Porcentaje de error de la densidad del 2-Propanol

Teórico Experimental

Temperatura 30º

Temperatura 35º

0.7733 0.7733 / /  0.5619 0.5619 / / 

0.7608/  0.5541 /







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5. EJEMPLO DE CALCULOS 1. Determinación de la densidad del cloroformo en estado gaseoso i.

Determinación de la gravedad específica usando los datos obtenidos de la muestra

-

A 30°C

   37.097617.6100     =    = 42.569517.6279 = 0.7813  -

A 35°C

   37.057417.6100     =     = 42.492017.6279 = 0,7821    ii. -

Determinación de la densidad de 2-Propanol

A 30°C

 =  ×        =    ×   

Dato obtenido de tablas: - ΡH2O a 30°C = 0,7201 g/cm3

Reemplazando datos en la ecuación:







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Dato obtenido de tablas: - ΡH2O a 35°C = 0.7085 g/cm3

Reemplazando datos en la ecuación:

° = 37.057417.6100 42.492017.6279×0.7085 ° = 0.5541 / Donde M es la muestra: 2-Propanol

Cálculo del % de error A 30°C

iii. -

-

  ρ  ρ  ρ T   ×100 = 0.77330.5619×100 = 27.3397 % %E= 0.7863 ρT A 35ºC   (ρ  ρ T  )×100 = 0.76080.5541×100 = 27.16 % %E= 0.7608 ρT iv.

Determinación de la gravedad específica y densidad del Carbonato de Calcio

G = P + MM  AA  S 19.7523 17.6075 2.1448 = 2.7218 G = 42.5 = 42.563 6366 + 19.75 19.7523 23  17.60 17.6075 75  43.9 43.920 2044 0.788 Determinación de la densidad del Carbonato de Calcio









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6. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS 





El valor de W1 y W3 deberían deb erían ser iguales, ya que ambos representan la masa del picnómetro, pero durante la experiencia se obtuvo que W1 = 17.1330g y W3 =17.1773g, como el ambiente de laboratorio tiene cierta humedad, al trasladar el picnómetro de la estufa a la balanza, dicho picnómetro captó humedad provocando un pequeño error. El porcentaje de error del 2-propanol a 30° es 27.3397% y a 35° es 27.17%, el alto índice de error en el experimento se debido a diversos factores como: No estuvo suficiente tiempo en el horno el picnómetro y por ende no se secó por completo, la humedad presente en el laboratorio hizo que las mediciones de los pesos variara y al sacar el picnómetro después de haberlo calentado se desperdició una pequeña parte del volumen que había dentro de él. El error en la medición del carbonato de calcio fue de 26.457% esto debido a que en el trayecto cuando fue trasladado desde la balanza analítica hasta el picnómetro se desperdició parte del peso ya ya medido y lo mismo ocurrió cuando fue echado al picnómetro, otro factor a tomar en cuenta es la mala manipulación de picnómetro después de haber elevado su temperatura a 30°, por esto se desperdició parte del carbonato de calcio mezclado con agua y esto produjo una gran diferencia significativa entre el valor de la densidad teórica y el valor de la densidad experimental







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9. APENDICE CUESTIONARIO 1. Mencione las diferencias entre densidad absoluta y relativa. La densidad es una medida utilizada por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o real que mide la masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se entiende por densidad. Por otro lado, también existe la densidad relativa o gravedad específica que compara la densidad de una sustancia con la de otra sustancia; está definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario de la sustancia. Se calcula con la siguiente fórmula: Densidad relativa = densidad de la sustancia / densidad de la sustancia

2. Escribir la relación matemática entre grados API, y los grados Baumé(°Be). Con gravedad especifica. (Ge).

Escala Beaumé es una escala que mide las concentraciones de ciertas soluciones (jarabes,







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145  = 145° 

Para líquidos más ligeros que el agua:

140  = 130+° Con base en la escala Beaumé, el American Petroleum Institute (API) desarrolló una escala un poco diferente. Las fórmulas son: 

Para líquidos más ligeros que el agua:

141.5  = 131.5+°  = 141.5  131.5 3. Si mezclamos a 20ºC agua con etanol (densidad relativa 0.8) resulta una solución al 40% w en alcohol. Calcule la densidad de la mezcla en SI.







15

VE VA



VE

2x5 2x5 



VA

VA

5 

3x4 3x4

56



6

6



11 6

.......... (b)

(a) entre (b)



mE



mA

VE



VA

 mezcla

x

VA mA

mezcla



De Tablas: ρA = 0,997 g/cm 3, a 20ºC

GeA

30 

33

(  A )



mezcla

Ge A

10 

11

  A

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