MEDICIÓN DE MASA Y VOLUMEN. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN LÍQUIDO Y UN SÓLIDO
OBJETIVOS
OPERACIONALES: El estudiante al finalizar la practica tendrá la capacidad de:
Utilizar los instrumentos y cristalería de un laboratorio químico. Pesar y a medir volúmenes. Determinar la densidad de una mezcla homogénea líquida. Determinar la densidad de una muestra sólida. 5. Determinar el volumen de un cuerpo de forma irregular. 6. Manipular datos recabados en un laboratorio para la presentación de la
información requerida.
GENERALIDADES Es importante comprender las diferencias que existen entre masa, peso y densidad. La materia o sustancia: es el material del que están formados los cuerpos. La masa es la cantidad de materia contenida en un cuerpo, es una constante para determinada muestra y es independiente del lugar donde se haga la medición. El método más común para comparar masas, es pesarlas, lo que equivale a comparar las fuerzas gravitacionales que actúan sobre ella; para éste fin se utiliza la balanza. El peso de un objeto es la fuerza que sobre el mismo ejerce un campo gravitacional. Los químicos suelen usar el término ´pesoµ para referirse a la ´masaµ. La densidad es la relación de la masa al volumen que ocupa (d = m/v). La masa es una característica de una muestra específica, mientras que la densidad es una característica del material del cual está compuesta la muestra.
El picnómetro del griego (pyknós), "densidad", o botella de gravedad específica, es un frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone de un tapón provisto de un 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. Normalmente, para la determinación de la densidad de algunos productos especiales como las pinturas, se utilizan picnómetros metálicos. El picnómetro usa norma estándar: ASTM D-854. El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza vertical ascendente igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho cuerpo. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:
donde f es la densidad del fluido, V el volumen del cuerpo sumergido y g la aceleración de la gravedad, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje actúa siempre verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo; este puntorecibe el nombre de centro de carena El balón de Le Chatelier se utiliza para determinar la gravedad específica de de arena, cemento y otros materiales nobles. Desarrollado a partir de la norma ASTM C 188 y ASTM E 694
Cuando se efectúa una medición, el resultado obtenido no es exacto, existe siempre una incerteza (error o desviación) debido a los aparatos utilizados para la medición, ya que éstos están calibrados en forma discreta. La incerteza debido al aparato de medición viene incluida en éste, y en caso de no estarlo, ésta es de más o menos la mitad de la escala más pequeña del aparato. También existen errores debido al proceso de medición; alguno de éstos pueden ser tratados en forma estadística, por lo que toda medición se representa de la siguiente forma: m = + dm. Donde es el valor más probable de la medición (media aritmética generalmente), mientras que dm es el valor promedio de las desviaciones de cada dato medido respecto al valor promedio (para un grupo de repeticiones de una misma medida) o la incerteza del aparato de medición cuando se trata de una sola medida. La precisión indica la concordancia entre varias mediciones repetidas; la exactitud indica el acercamiento de la medición al valor aceptado de la cantidad, cuando éste se desconoce no puede determinarse la exactitud.
CRISTALERIA 1 Probeta de 100 ml 1 Probeta de 25 ml
1 Pipeta serologica de 5 ml 1 pipeta volumetrica de 5 ml 1 beacker de 100 ml 1 termometro 1 picnometro 1 vidrio de reloj EQUIPO Balanza Analítica Espátula Perilla de Succión REACTIVOS Solución acuosa de etanol (ETOH) Solidos finos y gruesos Kerosine PROCEDIMIENTO: 1. Anote el porcentaje v/v de la solución acuosa de etanol indicada por su instructor. 2. Realice la medición de temperatura con un termómetro de la solución acuosa de etanol. A. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD UTILIZANDO DIFERENTES INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA MEDIR UNA SOLUCIÓN ACUOSA DE ETANOL. PROBETA 1. Limpie bien la balanza que va a utilizar y su lugar de trabajo. 2. Lave y seque bien su cristalería. 3. Determine el peso en la balanza analítica de la probeta de 25 ml y el de la probeta de 100 ml. 4. Mida 20 ml de la solución acuosa de etanol en la probeta de 25 ml. 5. Determine el peso de la probeta conteniendo la solución acuosa de etanol, anote el peso y tare. 6. Repita dos veces más los pasos 4 y 5. 7. Mida 20 ml de la solución acuosa de etanol en la probeta de 100 ml. 8. Determine el peso de la probeta conteniendo la solución acuosa de etanol, anote el peso y tare. 9. Realice dos veces más los pasos 7 y 8. PIPETA 1. Tare el Beacker de 50 ml 2. Con la pipeta serológica realice la medición de 10 ml de la solución acuosa de etanol por medio de la técnica ´pipetearµ. 3. Descargue la pipeta conteniendo la solución acuosa de etanol en el beacker de 50 ml y determine el peso en la balanza analítica. Anote el peso de la solución acuosa de etanol. 4. Realice dos veces más del paso 2 al 3. 5. Con la pipeta volumétrica realice la medición de 10ml de la solución acuosa de etanol por medio de la técnica ´pipetearµ. 6. Descargue la pipeta conteniendo la solución acuosa de etanol en el beacker de 50 ml y determine el peso en la balanza analítica. Anote el peso de la solución acuosa de etanol. 7. Realice dos veces más del paso 5 al 6. PICNOMETRO 1. Realice la medición del peso del picnómetro en la balanza análitica. 2. Llene el picnómetro con la solución acuosa de etanol hasta el aforo. 3. Realice la medición del peso del picnómetro conteniendo la solución acuosa de etanol. Anote el peso y tare. 4. Realice dos veces más del paso 2 y 3. B. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UNA MUESTRA DE UN SOLIDO 1. Lave y seque la probeta de 100 ml. 2. Tare la probeta y Anote el peso. 3. Utilice un vidrio de reloj y realice la medición en la balanza análitica de 5 gramos del solido. Anote el peso. 4. Llene con 40 ml de kerosine la probeta. 5. Agregue los 5 g de arena volcánica a la probeta conteniendo kerosine. 6. Observe el desplazamiento en el volumen de la probeta y anote los ml que se desplazo la muestra del solido. Anote el volumen. 7. Realice un duplicado de los pasos 3 al 6. REPORTAR: 1) Encuentre la densidad para cada medición realizada, tomando en cuenta las incertezas (propagación de error) y cifras significativas. 2) Agrupe las densidades calculadas respecto al instrumento utilizado para la medición del volumen, promédielas y encuentre la precisión de cada uno de ellos. 3)Despreciando las incertezas producidas por el aparato de medición, encuentre la precisión del proceso de medición para cada instrumento utilizado en la medición del volumen y la exactitud (error relativo) respecto al valor que encuentre en la bibliografía que es el valor aceptado para la densidad, en base al porcentaje de etanol en la solución (proporcionado por su instructor). 4) Reporte el valor más exacto de la densidad de la solución de etanol en agua, y el más preciso.
INVESTIGUE: ¿QUE SIGNIFICA ASTM Y QUE SON ESTAS NORMAS? y
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LA NORMA ASTM C 188 INVESTIGUE CUAL ES EL PROCEDIMIENTO ADECUADO PARA MEDIR LA DENSIDAD DE GASES. ¿CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA?
