2 Determinacion Densidad Liquidos Solidos Este.pdf

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS Camila Duque, Danna Pedraza, Elizeth Alarcon. Laboratorio de Química General Facultad de Ciencias Básicas Universidad Santiago de Cali [email protected] Marzo 08 de 2019

RESUMEN Se realizó el procedimiento de determinación de la densidad de sólidos y líquidos. En el caso de los sólidos se utilizaron cuatro (4) muestras metálicas las cuales fueron: Hierro (Fe), Aluminio (Al), Zinc (Zn) y Cobre (Cu), se pesaron las muestras metálicas teniendo como referencia 0,5g por cada metal. En una probeta de 5ml se midieron 3ml de H2O, se adicionaba la respectiva muestra y se medía el nuevo volumen. Con la fórmula de densidad (D=m/v) se calculó el valor de la misma para cada metal. Se obtuvieron resultados con un significativo porcentaje de error en cuanto a las densidades tabuladas en tablas de cada metal. En el caso de los líquidos se utilizaron tres (3) muestras las cuales fueron: etanol, H2O y una solución de agua azucarada. Se pesó un picnómetro de 25ml y luego se adicionó cada muestra, se procedía nuevamente a pesar y se hallaba la masa de cada líquido restándole el peso del picnómetro. Usando el volumen reportado del mismo se calculó la densidad de cada muestra. En este caso, aunque los resultados no fueron exactos a los tabulados en tablas el porcentaje de error fue menos significativo.

PALABRAS CLAVES: Masa, volumen, densidad, picnómetro, sólidos, líquidos.

INTRODUCCIÓN La masa es la medición de materia en un objeto y es considerada una medida fundamental de la misma. Además, se considera una propiedad extensiva de la materia. [1] El volumen es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo o una muestra, es considerado una medida derivada y al igual que la masa es una propiedad extensiva de la materia. [1] La densidad es una medida derivada y representa una propiedad intensiva de la materia, es decir, no depende de la cantidad de masa presente, por ejemplo,

la densidad de un litro de agua tomada de determinado espacio de una piscina será igual a la densidad de 5 litros de agua tomada de determinado espacio de la misma piscina. La densidad se representa con la siguiente ecuación: D=m/v

Donde m representa la masa y v el volumen. [1]

La densidad se expresa en g/mL. Aunque en el caso de los gases como suele ser muy baja se expresa en g/L. Es importante señalar que la densidad en una propiedad general de todas las sustancias y su valor es específica para cada una de ellas. [1] [2] 1

En el caso de los líquidos la densidad depende de la temperatura y la presión, estas variables también influyen en la densidad de sólidos, pero tal influencia no es muy significativa. [2]

RESULTADOS Y CÁLCULOS Fórmulas: D= m/v D(promedio)= (D1 + D2 + D 3)/3

METODOLOGÍA

D: densidad m: masa v: volumen

Procedimiento 1. Se pesó en una balanza analítica 1 g de cada muestra metálica. Procedimiento 2. En una probeta de 10 ml se midieron 5 ml de agua del grifo. Procedimiento 3. Se adicionó la muestra metálica en la probeta y se midió el nuevo volumen registrado. Procedimiento 4. Se calculó la densidad de cada una de las muestras metálicas suministradas. Procedimiento 5. Se repitió 3 veces cada procedimiento. Procedimiento 6. Se pesó un picnómetro limpio y seco y luego se pesó el picnómetro lleno de etanol. Procedimiento 7. Se encontró el peso del etanol restando los valores anteriores. Procedimiento 8. Se usó el volumen reportado del picnómetro para calcular la densidad del etanol. Procedimiento 9. Se repitieron los pasos del 6 al 8 usando agua destilada. Procedimiento 10. Se pesaron 2 g de azúcar y se adicionaron a 20 ml de agua, asegurándonos de que estuviera completamente disuelta.

Tabla 1. Datos y cálculo de densidad de sólidos Metales Peso 1 (g) Peso 2 (g) Peso 3 (g) Volumen 1 (ml) Volumen 2 (ml) Volumen 3 (ml) Densidad 1 (g/ml) Densidad 2 (g/ml) Densidad 3 (g/ml) Densidad promedio (g/m)

Hierro

Cobre

Aluminio Zinc

0,5009 0,5010 0,5006

0,5016

0,5028 0,5030 0,5041

0,5016

0,5003 0,5054 0,5034

0,5010

0,1

0,1

0,3

0,1

0,1

0,2

0,35

0,1

0,1

0,25

0,3

0,1

5,0090 5,0100

1,6686 5,0160

5,0280 2,5150

1,4428 5,0160

5,0030 2,0216

1,6780 5,0100

5,0133 3,1822

1,5964

5,014

Procedimiento 11. Se repitieron los pasos del 6 al 8 para medir la densidad del agua de azúcar. 9 2

Tabla 2. Porcentaje de error de sólidos Muestra

Hierro

D (promedio) g/ml 5,0113

D (teorica) g/ml 7,87

% error 36,32

Muestra

Etanol Agua Agua azucarada Sacarosa

Cobre

3,1822

8,96

65,48

Aluminio

1,5964

2,7

40,87

Zinc

5,014

7,13

29,68

Tabla 3. Datos y cálculos de densidad se líquidos Muestra

Peso Muestra

Densidad muestra

g 20,6901

g/ml 0,8276

50,3753 Agua destilada

25,7304

1,0292

51,3165

26,6716

1,0669

Etanol

Solución azúcar

Picnómetro con muestra g 45,3350

Tabla 4. líquidos

Peso del picnómetro: 24,6449g

Porcentaje

de

error

de

Densidad experimental g/ml

Densidad teórica g/ml

% error

0,8276 1,0292

0,789 1

4,89 2,92

1,0669 -

1,2935 1,587

17,51 -

DISCUSIÓN / RESULTADOS

ANÁLISIS

DE

La densidad se define como la masa de una sustancia presente en una unidad de volumen. Es una propiedad intensiva en la que su valor depende de la temperatura y de la presión de un cuerpo. Dicha propiedad es de suma importancia, ya que nos permite identificar rápidamente de que esta hecho un objeto. [1] [2] [3] La fórmula que permite llegar a este valor es la siguiente: D = m / v: se acostumbra a expresar su valor de en g/ml o g/cm³. [1] [2] [3]

Volumen del picnómetro: 25 ml Determinación de la densidad de Sólidos:

Cálculos del peso de la muestra: Etanol: 24,6449 - 45,3350 = 20,6901 g Agua destilada: 24,6449 - 50,3753 = 25,7304 g Solución de azúcar: 24,6449 g 51,3165 = 26,6716 g

Al introducir los respectivos metales (tabla 1) en la probeta de 5ml se observó un desplazamiento de agua según cada metal. Al calcular la respectiva densidad de cada sólido y al comparar las densidades calculadas frente a las densidades consultadas en la literatura donde se encuentran tabuladas en tablas, se nota una diferencia significativa en cada uno de estos, por ello se calcula el el porcentaje de error (tabla 2). Este porcentaje de error según las fuentes consultadas (incluyendo 3

averiguaciones con docentes e ingenieros químicos) puede ser porque la lectura del menisco de la probeta no haya sido la correcta o por un mal aforo de la misma, que las muestras estuvieran húmedas lo cual causa impurezas y las impurezas tales como óxidos de hierro y silicio ocasionados por diferentes tipos de aleaciones hacen que estos cambien sus propiedades fisicoquímicas porque ya no se estaría hablando de un elemento en particular sino de un compuesto diferente. [1] [2] [3] [4] [5] [6]

También se considera que este porcentaje de error en las densidades es porque se utilizó muy poca masa de cada muestra por otro lado la apreciación de la bureta era de 0,1ml y hubiera sido mejor tener una apreciación más pequeña. Además no se contaba con un método de secado para el material utilizado, que permitiera hacer el procedimiento mas efectivo sin que la humedad y restos de muestra afectara. Por otro lado un error del experimento fue no haber pesado cada muestra determinada en la misma balanza, la cual también pudo haber influido en los resultados si se asume que no estaban bien calibradas. [1] [3] [5] [7] Determinación de la densidad de Líquidos: La densidad de los líquidos a diferencia de los sólidos se determina utilizando un picnómetro, en este caso el picnómetro utilizado marcaba un volumen de 25ml. La densidad de las muestras utilizadas (etanol, aguan y una solución azucarada) dieron como resultado un porcentaje de error muy pequeño (tabla 4), es decir que las densidades obtenidas en la práctica son muy similares en las tabuladas en la literatura. [3] [4] [5] [6]

Sin embargo, se asume que esta diferencia entre la densidad calculada y la tabulada es porque el picnómetro no estaba totalmente seco, la balanza utilizada no estaba bien calibrada y no siempre se utilizó la misma balanza para una muestra, que hubiese burbujas en el picnómetro, que se haya realizado un mal llenado del mismo. Además se utilizó el mismo picnómetro para calcular la densidad de todos los líquidos y no se contaba con un método de secado que permitiera que el experimento fuera más efectivo para cada muestra fuera más efectivo. [1] [2] [3] [4] [5] [6] Se observa que la solución azucarada es la que mayor porcentaje de error tiene entre las muestra liquidas utilizadas, esto puede ser porque el azúcar utilizada podía tener cierto grado de impureza mayor, ya que fue una muestra que cada estudiante trajo de su casa, no obstante los líquidos también pueden afectarse en su grado de pureza por diferentes condiciones como contaminación con muestras sólidas o liquidas, contaminación con el recipiente que se esté utilizando para medirlo, lo cual hace que sus condiciones o composición pueda variar y por ende su densidad. Así como el etanol grado comercial que se usó en práctica tenga un grado de pureza del 96% de este modo difiriendo un poco en cuanto a la densidad teórica; otro factor que afecta la densidad tanto de solidos como de líquidos infiriendo más en los líquidos es la temperatura, porque al someter una fuerza al calor las fuerzas intermolecular de la molécula varían, sin embargo este factor no pudo haber sido muy influyente en este experimento, ya que los procedimientos se realizaron a temperatura ambiente. [2] [3] [4] [6]

4

Por ejemplo en la siguiente tabla se observa como el agua puede variar su densidad según la temperatura a la que esté sometida. [5] La densidad de una sustancia permanece igual a [3] [4] [5] [6] temperaturas constantes.

Tabla 5. Densidades del diferentes temperaturas [5]

agua

a



Se recomienda que el material que se utilice, este limpio, seco y calibrado según sea el caso. De ser posible realizar cada experimento un una bureta diferente.



Además se comprende la importancia de verificar que los reactivos o sustancias usadas estén bien rotuladas y no haya riesgo alguno de confundirlas.

BIBLIOGRAFÍA / REFERENCIAS 1]. Chang R, Química. 9º ed. México: McGraw-Hill Interamericana: (2007): 1618.

CONCLUSIONES 

Para concluir es importante señalar que como se observa en la práctica la densidad de un líquido y un sólido no se haya de la misma manera, y que el resultado puede verse afectado por varios factores. 

Es importante calcular los porcentajes de error con el fin de poder establecer exactitud entre el resultado obtenido y el teórico, esto permitirá realizar una investigación más profunda de lo que pudo haber sucedido.

2]. Martínez M, Informe de práctica de laboratorio, determinación de densidad en sólidos y líquidos. [Trabajo en línea] Universidad Pedagógica Nacional Francisco Morazán de Tegucigalpa, Espacio Pedagógico Francisco Morazán. (2012, julio 25) https://www.academia.edu/7851632/Infor me_de_laboratorio_de_Quimica_general _-_Densidad [consulta: 2019, marzo 03]. 3]. Principio de Arquímedes: Medición de masas y densidades- Red creativa de ciencias 2002. http://www.cienciaredcreativa.org/guias/d ensidad.pdf [consulta: 2019, marzo 05]. 4]. Elementos químicos ordenados por su densidad-lentech, Copyright © 19982019 Lenntech B.V. All rights reserved Read more: https://www.lenntech.es/tablapeiodica/densidad.htm#ixzz5hVVJoPQ0 [consulta: 2019, marzo 05]. 5]. R. Petrucci, W. Harwood, G. Herring, 5

QUÍMICA GENERAL – 10 ed. Pearson educación, s. a., Madrid, 2011 pag.1317 6].Skoog, D. a; Holler, F.J. FUNDAMENTOS DE QUÍMICA ANALITICA. 9 ed. mole, una compañía de Cengage Learning México, D.F.©2014 pág. 15-39

6

7