Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ciencias Área de química general Laboratorio de Química general I
Práctica no. 2 Medición y Cifras Significativas
Nombre: Angel Humberto Quiñonez Mérida.
Carne: 201713282
Bryan Steve Guarcox Gomar
201403688
Ernesto Itzep Huinac
201709087
Nombre del Instructor: Gerson Ortega
Sección de Laboratorio: B3
Fecha de realización: 12 de diciembre de 2017
Fecha de entrega: entrega: 15 de Diciembre de 2017
1
Resumen
En la práctica Medición y Cifras Significativas se realizó el cálculo de la medición de la masa, a través de una diferencia de masas teniendo el dato de la tara de los instrumentos de medida, así como el dato cuando el instrumento de medida se llenó con una cantidad de cierto líquido, se procedió a restar dichos valores. Se realizó el mismo proceso con el propósito de encontrar encontrar
los resultados para cada corrida así también para cada cada
instrumento de medida que se usó. Con los datos obtenidos en la práctica se procedió a sacar las densidades para cada instrumento para esto se consultó con fuentes de confianza (libros, revistas) para conocer la relación de la densidad que según el libro de Química de Chang en su Séptima Edición, la densidad no es más que la masa sobre volumen con esto se obtuvo la densidad para cada corrida de los diferentes instrumentos de medida utilizados. Se concluyó después de evaluar que según los cálculos experimentales los instrumentos más precisos para medir volumen son la probeta de 10 mL el balón aforado ya que este posee una incerteza de +/- 0.01 mL, y el que más error de medida tiene es la probeta de 50 mL con una incerteza de +/- 0.1 mL variando así los respectivos resultados.
2
Resultados
Tabla ǀ. Datos de la densidad promedio del agua con su respectivo error y exactitud tomadas con un volumen de 50 mL
Instrumento
Densidad Promedio (g/mL) % Er. Relativo
σ (g/mL)
Probeta
1.01
1.049
0.00012166
Bureta
1.071
7.219
0.001565418
Balón Aforado
0.993
0.636
0.003631272
Picnómetro
0.987
1.212
0.003925829
Fuente: elaboración propia.
Tabla ǁ. Datos de la densidad promedio del etanol con su error relativo y exactitud con diferentes temperaturas usando 10 mL de etanol . Temperatura ( °C)
Densidad Promedio (g/mL) % Err. Relativo
σ (g/mL)
65
0.835
11.652
0.04779554
50
0.822
7.735
0.04510902
35
0.831
6.970
0.04871232
20
0.842
6.578
0.04946281
5
0.833
3.722
0.05630346
Fuente: elaboración propia.
3
Gráfico de la densidad con respecto a la temperatura
Densidad vs Temperatura 0,845
y = -0,0001x + 0,8365 R² = 0,1148
0,8423
0,84 ) l m / g ( l o 0,835 n a t e l e d d 0,83 a d i s n e D
0,835466667 0,8332 0,831
0,825 0,821866667 0,82 0
10
20
30
Temperatura °C
40
50
60
70
Fuente: elaboración propia.
4
Interpretación de Resultados
En la práctica “Medición y Cifras Significativas” en donde los principales objetivos eran
obtener la densidad del agua destilada así como la densidad del etanol a través de medir su masa y conocer su volumen se concluyó: En el primer procedimiento se determinó la masa del instrumento de medida a usar para posteriormente llenarlo con 50 mL de agua destilada conforme a los diversos resultados adquiridos a través de la resta de masas se notó una mínima diferencia al momento de obtener los resultados de las corridas el cambio de masa no fue más allá de lo normal vario en decimales debido a que al momento de volver a llenar el instrumento de medida con esta agua se desperdició pequeñas porciones que al final marcaron esa pequeña diferencia esto debido también a las incertezas de los instrumentos de medida. Para el cálculo de la densidad del agua en lo que respecta a la probeta y la bureta se obtuvo valores muy cercanos entre sí debido a su valor de incerteza que poseen ambos instrumentos, en cambio con el balón aforado y el picnómetro se obtuvo un valor menor al antes descrito gracias a que en el laboratorio son unos de los instrumentos con mayor precisión al momento de medir volúmenes. Con la precisión y exactitud de la densidad media de las masas del agua se notó drásticamente el cambio de error relativo que se obtuvo en la bureta esta variación se ocasionó por el fallo del ojo humano al medir volúmenes a pesar de su buena incerteza, así también las porciones derramadas al cambiar de corrida. Con el resto de instrumentos el error y exactitud se mantuvo dentro de los parámetros esperados. Para el segundo procedimiento se trabajó con 10 mL de etanol expuesto a diferentes temperaturas comenzando con 65 °C y finalizando con 5 °C teniendo una diferencia de 15 unidades entre ellas: 5
En este proceso se usó el mechero meker con un paso de oxígeno al 100% para elevar la temperatura del etanol hasta el valor deseado, al encender el mechero se logró notar las diferentes escalas de flama ya que mientras no se le alimente con oxígeno la flama está trabajando con un menor peligro en este momento la flama tiende al color amarillento al liberar por completo el paso del aire la flama cambia de amarillenta a azul, siendo este su mayor nivel de temperatura alcanzado. Al obtener el etanol a las diferentes temperaturas deseadas se procedió a pesar en la balanza para conocer su masa respectiva, esto se realizó con la ayuda de tres probetas todas con una capacidad máxima de 10 mL antes se conoció la tara de cada una de ellas, cuando se hizo el cálculo de las masas la variación no fue muy superficial esto gracias a que justo en el momento que el etanol alcanzaba la temperatura deseada por falta de práctica para ir a pesar en el momento que se retiraba del mechero este perdía cierta temperatura teniendo así una comparación muy buena al final de hacer el cálculo, en este proceso se pudo observar la falta de exactitud por falta de la vista humana ya que en cierta probeta el volumen superaba el límite establecido antes de exponerlo a las temperaturas deseadas. En el cálculo de la densidad del etanol conociendo su volumen y teniendo calculada la masa se usó la relación descrita anteriormente de densidad, masa sobre volumen. Al obtener la densidad según la temperatura que se estaba trabajando se conoció la parte variada de este proceso que fue respectivamente en las temperaturas de 50 °C y 5°C en donde estas sufrieron un pequeño cambio en la primera corrida según el patrón de medida que se obtuvo después, la masa disminuyo diminutivamente ya que cuando un objeto con cierto volumen y cierta masa se expone a una temperatura lo suficientemente alta para alterarlo, hace que este crezca en volumen pero disminuya su masa ya que a mayor volumen menor masa se obtiene según la ecuación de densidad. En la precisión y exactitud de la densidad del etanol los resultados obtenidos fueron bastante confiables ya que ningún dato sufrió un cambio lo suficientemente drástico como para verse afectado. 6
Conclusiones
1. Al momento de determinar las densidades de muestras de agua destilada se tomaron en cuenta errores significativos que alteraron los resultados finales, como la calibración de la balanza, la toma de muestras y la exactitud de las temperaturas, eso concluyo en una variación entre las medidas de densidades consultadas anteriormente
2. Los instrumentos utilizados también tenían un margen de error en sus mediciones así como la forma de los instrumentos como la probeta que en su cúspide no con cumple con la medida exacta además de las cualidades del agua destilada que hace que la probeta contenga un porcentaje más en la muestra.
3. Las relaciones constituidas entre las temperaturas y las densidades entre las muestras de etanol son que entre mayor temperatura menor densidad y entre menor temperatura mayor densidad.
7
Procedimiento
Al iniciar la práctica se verificó que no hubiera inflamables cerca, se verifico que la válvula de gas de la mesa estuviera cerrada, tomando en cuenta las medidas de seguridad.
MATERIAL Y EQUIPO
Reactivos
1. 1 Probeta de 50 mL
1. Agua desmineralizada
2. 1 Beaker de 100 mL
2. Etanol
3. 3 Probetas de 10 mL 4. 1 Termómetro 5. 1 bureta de 50 mL 6. 1 Balón aforado de 50mL 7. 1 Picnómetro de 50 Ml 8. 1 Soporte universal 9. 1 Anillo de soporte 10. 1 Rejilla de centro cerámico 11. Mechero Meker 12. Guantes térmicos 13. 1 Balanza
Procedimiento 1 (Medición de masa):
1. Revisión del equipo. 2. Se ide la teperatra del aga se lgra deterinar e estaa a C.
8
3. Se toma la masa de la probeta, tomando en cuenta su incerteza. 4. En una probeta de 50 mL, se midió 50 mL de Agua desmineralizada. 5. Se procede a la medición de la masa del Agua, siendo esta encontrada por; diferencia de la masa de la probeta con agua menos la masa de la probeta 6. Se repite lo anterior 2 veces más. 7. Se tomó la masa de un beaker de 100 ml 8. En la bureta de 50 mL, se midió 50 mL de agua. 9. Se vuelve a utilizar el beaker ya medido anteriormente, midiendo los 50 ml de agua medidos en la bureta. Se encuentra la masa del agua por diferencia. 10. Se repite lo anterior 2 veces más. 11. Se toma la masa del balón aforado y el picnómetro para agilizar la práctica. 12. Se mide la masa del balón aforado con agua desmineralizada, encontrando la masa del agua por diferencia. 13. Se repite el mismo procedimiento 2 veces más. 14. Se procedió a la medición de la masa del agua con el picnómetro. 15. En una probeta se midió 50 mL y se procedió a introducir el agua en el picnómetro, encontrando la masa del agua por diferencia como se hizo anteriormente con los instrumentos. 16. Se repitió el mismo procedimiento 2 veces más. 17. Se realizó una tabla con los datos experimentales para cada instrumento, tomando en cuenta su incerteza. 18. Se procedió a limpiar los instrumentos. Procedimiento 2 (Medición de la densidad en función de temperatura):
9
1. Se procedió a limpiar bien el lugar de trabajo. 2. Se procedió a medir la masa de 3 probetas de 10 mL, diferenciándolas por su masa e incerteza. 3. Se armó el equipo de calentamiento (Soporte Universal) 4. Se procede al encender el mechero, tomando en cuenta algunos aspectos importantes. 5. Se verificó que las válvulas del mechero y de la toma de gas estén cerradas. 6. Se abrió la toma de gas. 7. Se colocó un fosforo en la boca del mechero mientras se usaba la mano hábil para girar lentamente el tornillo de la válvula de entrada de gas. 8. Se tome la cantidad de Etanol indicada por el instructor, utilizando para ello el beaker de 100 mL. 9. Se midió la masa y se anotó en la hoja de datos. 10. Se lleva el etanl a na teperatra de C 11. Se procedió a repartir 10 ml en cada una de las probetas ya antes identificadas, tomando así la masa de cada una, encontrando la masa del Etanol por la diferencia como anteriormente se hizo. 12. Se repitió el is prcediient veces ás para C 13. Se Colocó hielo en el beaker de 2000 mL y se introdujeron las probetas de 10 mL, para hacer la toma de, C C C C 14. Se repitió el proceso para temperaturas de 50 C C C ,Y C 15. Se Realizaron los pasos anteriores dos veces más. 16. Al final de la práctica se lavó bien la cristalería. Dejando secar la cristalería. 17. Y se limpió el lugar de trabajo.
10
11
Muestra del Cálculo
1. Determinación de la masa del agua ma = mt - mpro
eq.1
Donde: ma = masa del agua en gramos (g) mt = masa del agua y la probeta (g) mpro = masa de la probeta (g)
Utilizando los valores ubicados para la solución salina en la tabla 1 de la hoja de datos originales. mt
= 132.731 g
mpro = 82.26 g ma = 132.731g - 82.26g = 50.47g
Se utilizó el mismo principio para determinar las masas del agua con los instrumentos utilizados y las distintas temperaturas.
2. Determinación de la densidad del agua
eq.2
12
Donde:
= densidad del agua (
m = masa del agua (g) v = volumen de agua (ml)
Utilizando los valores de masa del agua ubicados en la tabla III de los datos calculados y los valores de volumen de cada instrumento ubicados en la tabla 1 de la hoja de datos originales m=50.471 g v= 50.0 ml
= 1.0 Se utilizó el mismo principio para determinar las densidades del agua en los distintos instrumentos y para el etanol a distintas temperaturas.
3. Determinación del promedio de las densidades
eq.3 Donde:
n= cantidad de densidades analizadas
= suma de las densidades (g/ml). 13
Utilizando los valores ubicados del agua en la tabla 4 de los datos calculados se tiene:
= 1.009 +1.010+1.010 = 3.029 n= 3
=1.010 Se utilizó el mismo principio para determinar promedios de las densidades en los distintos instrumentos y para el etanol a distintas temperaturas.
14
Análisis de Error
4. determinaciones de la exactitud de la probeta %E=
* 100
eq.4
Donde: %E = determinación de la exactitud para la probeta
= densidad teórica del agua = densidad experimental del agua
Utilizando la densidad media del agua utilizando la probeta se tiene:
= 0.999079 1.010 * 100 =1.049% %E= Se utilizó el mismo principio para calcular el porcentaje de error de las densidades obtenidas a partir de cada instrumento utilizado.
5. determinación de la precisión de la probeta. σ=
√
eq.5
15
Donde: σ= es la desviación estándar
Xi= son los datos de las densidades
x= promedio de densidades n= número de densidades
Utilizando las densidades del agua de la tabla 5 de datos calculados se tiene:
1.009 , X= 1.010
1.010, 1.010
n=3 σ=
√ =0.00012166 Se utilizó el mismo principio para determinar la desviación estándar para
cada densidad del agua y del etanol a distintas temperaturas.
16
Datos tomados en la práctica:
Tabla I. Datos de agua y volumen para el agua a 11 °C Mt(g) Instrumento
Tara(g)
V (ml)
1
2
3
probeta
82.26
50.0
132.731 132.741 132.742
bureta
31.547
50.00
85.017
85.155
85.150
Balón aforado
36.992
50.00
86.471
86.587
86.827
picnómetro
43.433
50.000
92.555
92.905
92.884
Tabla II. Datos de masa y volumen para el etanol al 95% a distintas temperaturas Mt(g) T(°C)
V(ml)
TARA
1
2
3
48.160
24.294
30.347
65
10.00
56.194
32.42
39.251
50
10.00
56.075
32.298
39.084
35
10.00
56.310
32.217
39.204
20
10.00
56.240
32.493
39.337
5
10.00
55.996
32.510
39.291
17
Tabla III. Incerteza de los instrumentos utilizados instrumento
incerteza
probeta 50 ml
0.1ml
bureta
0.02 ml
balón aforado
0.01 ml
balanza
0.001g
probeta 10ml 1
0.01 ml
probeta 10ml 2
0.01ml
probeta 10 ml 3
0.02ml
Tabla IV. Incerteza de los instrumentos utilizados instrumento
incerteza
probeta 50 ml
0.1ml
bureta
0.02 ml
balón aforado
0.01 ml
balanza
0.001g
probeta 10ml 1
0.01 ml
probeta 10ml 2
0.01ml
probeta 10 ml 3
0.02ml
18
Datos Calculados
Tabla I. Masa del agua para los distintos instrumentos utilizados. Masa del agua (g) instrumento
1
2
3
probeta
50.471
50.481
50.482
bureta
53.47
53.608
53.603
balo aforado
49.479
49.595
49.835
picnómetro
49.122
49.472
49.451
Fuente: elaboración propia, 2017.
Tabla II. Densidad del agua para los distintos instrumentos utilizados. Densidad Agua (g/ml)
Densidad
instrumento
1
promedio
probeta
1.00942 1.00962 1.00964 1.01
bureta
1.0694
balón aforado
0.98958 0.9919
picnómetro
0.98244 0.98944 0.98902 0.987
2
3
1.07216 1.07206 1.071 0.9967
0.993
Fuente: elaboración propia, 2017.
19
Tabla III. Densidad media del agua para distintos instrumentos con precisión y exactitud densidad media del instrumento
agua (g/ml)
%E
σ
probeta
1.010
1.049
0.00012166
bureta
1.071
7.219
0.001565418
Balón aforado 0.993
0.636
0.003631272
picnómetro
1.212
0.003925829
0.987
(g/ml)
Fuente: elaboración propia, 2017.
Tabla IV. Masa del etanol para cada una de las temperaturas trabajadas masa del etanol(g) T(°C)
1
2
3
65
8.034
8.126
8.904
50
7.915
8.004
8.737
35
8.150
7.923
8.857
20
8.080
8.199
8.990
5
7.836
8.216
8.944
Fuente: elaboración propia, 2017.
20
Tabla V. Densidad del etanol para cada una de las temperaturas trabajadas densidad del etanol(g/ml) T(°C)
1
2
3
65
0.803 0.8126 0.890
50
0.792 0.8004 0.874
35
0.815 0.7923 0.886
20
0.808 0.8199 0.899
5
0.784 0.8216 0.894 Fuente: elaboración propia, 2017.
Tabla VI. Densidad media del etanol con precisión y exactitud densidad media del
densidades
instrumento etanol (g/ml)
%E
σ
(g/ml)
teóricas
65
0.835
11.652
0.04779554
0.74828
50
0.822
7.735
0.04510902
0.76286
35
0.831
6.970
0.04871232
0.77685
20
0.842
6.578
0.04946281
0.79031
5
0.833
3.722
0.05630346
0.8033
Fuente: elaboración propia, 2017.
21
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