Informe De Laboratorio 3

Determinación de la densidad de sólidos y líquidos RESUMEN Para medir la densidad de los liquidas se utiliza el picnómetro o hidrometro, y para medir la densidad de sustancias sólidas necesitamos conocer su masa y volumen, para ello recurrimos a los elementos como la probeta y la balanza ya sea analítica o granataria. Se utilizaron diferentes métodos para determinar la densidad tanto del agua y una sustancia desconocida, como de un material irregular y una esfera de hierro. La medición del volumen por medio del principio de Arquímedes es muy imprecisa e inexacta, la formula por la cual se calcula el porcentaje de error es muy útil para saber la exactitud que se tuvo en la prueba. El hidrometro es muy fácil de usar pero tiene su desventaja y es que no se puede medir a diferentes temperaturas

Jorge Andrés Puerto Fuentes Ender Adrián Pacheco 1. INTRODUCCION En el momento de registrar las densidades de cualquier sustancia ya sea sólida, liquida o gaseosa, debemos hacerlo con ciertas unidades que dependen del estado en el cual se encuentran. Para las sustancias sólidas sus unidades son g/cc, líquidos y soluciones g/mL y para gases g/L1. A la hora de determinar la densidad de un elemento o compuesto se debe conocer su masa y su volumen2. Para determinar la masa lo hacemos por medio de una balanza analítica o granataria, las cuales son las más utilizadas en el laboratorio de química. Para medir el volumen, lo hacemos dependiendo si es una sustancia líquida o un material sólido, ya que existen varios métodos para hacerlo3. La medición del volumen de los líquidos lo podemos hacer por medio de dos métodos: el primero y el más utilizado es el picnómetro, el cual consiste en una pequeña botella de vidrio aforada, con un tapón de vidrio esmerilado atravesado en el medio por un orificio capilar4. Funciona pesando previamente el picnómetro vacío y luego pesándolo con el líquido a medir, como se tiene el peso y el volumen del líquido se determina la densidad. El segundo es el hidrómetro y aunque no es tan utilizado como el primero, es mas practico ya que mide la densidad del liquido directamente sin hacer cálculos previos de masa y volumen5, su funcionamiento se basa en el principio hidrostático de Arquímedes, el cual establece que “todo cuerpo sumergido en un liquido experimenta un empuje hacia arriba igual a la masa del liquido desalojado”. La medición debe hacerse a una determinada temperatura (24oC).

Para la medición de volúmenes de sólidos se hace dependiendo de su forma, pueden ser regulares o irregulares. EL volumen de sólidos regulares lo hacemos midiendo sus dimensiones y aplicando las formulas matemáticas dependiendo de la figura geométrica, para sólidos irregulares lo hacemos por el principio de Arquímedes el cual establece “Cuando se sumerge un sólido insoluble en un liquido, el cambio de volumen aparente es igual al volumen del sólido sumergido”. Así fácilmente podemos medir densidad y volumen de cualquier sustancia aunque hay que tener en cuanta que siempre existirá el error en los cálculos y por medio del cálculo del porcentaje de error podremos saber que tan acertados estuvieron los registros observados en los diferentes elementos. 2. MATERIALES Y METODOS 2.1 PROCEDIMIENTO A LA HORA DE TOMAR MUESTRAS. Parte I Densidad del agua Pesamos con una precisión de ± 0.0001 g, un picnómetro con tapa que estaba limpio y seco. Lo llenamos con agua, lo tapamos, lo secamos y lo volvimos a pesar. La diferencia de pesos nos dio la masa del agua correspondiente al volumen del picnómetro. Registramos la temperatura del agua y calculamos la densidad. Parte II Densidad de una muestra desconocida

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N o m u e s tram a s a v o lu m e n d e n 1 3 ,5 2 3 0 g 0 .5 m L 7 ,0 4 2 3 ,5 2 2 8 g 0 ,7 m L 5 .0 3 2 3 3 ,5 2 3 2 g 0 ,4 m L 8 ,8 0 Tabla 1. Datos registrados del balín de hierro

Determinamos la densidad, pesando con una precisión de ± 0.01 g, un picnómetro con tapa que estaba limpio y seco. Lo llenamos con el líquido desconocido por medio de una pipeta y lo tapamos. La diferencia de pesos entre el picnómetro vacío y el picnómetro lleno de la sustancia nos dio la masa, y como el volumen era 5 mL se hallo la densidad. Parte III Densidad de un sólido irregular. Tomamos una probeta de 100 mL y medimos un volumen de 50 mL. Pesamos el objeto X, lo agregamos con cuidado a la probeta y registramos el aumento de volumen. Luego se peso en la balanza analítica y calculamos su densidad. Parte IV Densidad de una esfera de hierro.

Pesamos una esfera de hierro pequeña, llenamos una probeta de 100 mL con 50 mL de agua y anotamos el volumen exacto. Insertamos la esfera en la probeta y registramos el aumento de volumen en la probeta, esto nos daba su volumen. Luego se peso en la balanza analítica para registrar su peso, ahí ya pudimos calcular su densidad. Como se trataba de un material regular, se midio su diámetro por medio de un calibrador y por la formula del volumen de una esfera se calculo el volumen total de esta

2.2 METODOLOGIA

Se inicio observando el desplazamiento que hizo tanto el balín de hierro como el material irregular, el cual era una cantidad indeterminada de piedritas en 50 mL contenidos en una probeta. Luego se peso en la balanza analítica el balín de hierro, la misma cantidad indeterminada de piedritas que se uso en el desplazamiento de agua y el picnómetro vació. Justo en el momento que íbamos a medir el picnómetro lleno de agua se fue la luz, y por consiguiente tuvimos que seguir midiendo el peso del picnómetro lleno de agua en la balanza granataria la cual es muy inexacta y pudo alterar en cierto sentido los resultados esperados. Después de pesar el picnómetro lleno de agua se vació y se lleno nuevamente de cetona para evaporar el agua que quedaba, para luego volver a llenar el picnómetro por medio de una pipeta, pero esta ves de la sustancia desconocida y después ser pesada en la balanza granataria. Al final se observaron las funciones del hidrómetro. 2.3 MATERIALES -Agua de grifo -Probeta -Pipeta -Picnómetro de 5 mL -Balín de hierro -Balanza analítica -Balanza granataria -Cetona -Sustancia desconocida -Sólido desconocido

Se inicio observando el desplazamiento

No muestra Masa 1 37,1475 g 2 37,1476 g 3 37,1477 g Tabla 2. Datos y cálculos registrados del material irregular

volumen 3,5 mL 3,7 mL 2 3,8 mL

d 10 10 9,

No m uestra m asa 1 4,1132 g 2 4,2232 g 3 4,0132 g

volum en densi 5 mL 1,02264 5 mL 1,04464 5 mL 1,00264

Tabla 3. Datos y cálculos registrados del picnómetro lleno de agua

3. RESULTADOS Y DISCUSION

hallada, pero esto es solo una suposición del autor

Muestra del balín de hierro

Al hacer un análisis de la tabla 1, se puede observar que la medición de la masa no vario, siendo una medida precisa, gracias a la balanza analítica, donde el promedio no fluctuo mucho de los datos observados. Respecto al volumen desplazado por este, se puede ver la inexactitud en la medida, ya que esta se hizo a ojo y por ende se ve que no hay parecido en los resultados de los cálculos hechos de las densidades. En lo que respecta al porcentaje de error del calculo hecho entre la densidad promedio la cual fue 6.96183g/mL y la densidad teórica del hierro que es 7.87g/mL se observa claramente que esta estuvo alrededor de 11.53%, revelando el grado de imprecisión en el registro de las observaciones hechas. Muestra del material irregular En el momento de determinar la precisión del volumen desplazado por el material irregular (tabla 2) se tuvieron problemas ya que el mesón donde se trabajo estaba desnivelado y por ello se tuvieron diferente datos no parecidos entre si. Contrastando las densidades calculadas se puede identificar claramente que este material es más denso que el agua y el hierro, llegando a una densidad promedio de 10.143 g/mL, pareciera que el material extraño fuese Molibdeno el cual tiene una densidad de 10,2 g/mL, cercana a la

No muestra 1 2 3

Muestra de agua En la tabla 3 se ve como hallando la densidad experimentalmente del agua se consigue llegar a una densidad muy similar a la teórica (1g/mL). Al determinar el porcentaje de error se ve un nivel muy corto de dicho porcentaje el cual esta alrededor del 2,33%. Muestra de la sustancia desconocida En la tabla 4 sin saber el nombre sustancia, tratamos de encontrar la incógnita de la densidad con la ayuda del picnómetro, ya que pesando el picnómetro lleno de la sustancia y sabiendo que el volumen de este es 5 mL., por medio de la formula de densidad se hallo este calculo rápidamente. Con este resultado no podemos saber el nombre de la sustancia pero podemos saber que dicha sustancia es menos densa del agua. 4. PREGUNTAS Y EJERCICIOS

1. El volumen ocupado por 12.6 g de un metal es igual al volumen ocupado por 1.2 g de agua. Determine a) El peso específico del metal. b) La densidad del metal. R/: b) D = M V D = 12.6 g = 10.5 g/ml 1.2ml

masa 4,1132 g 4,2132 g 4,4132 g

Tabla 4. Datos y cálculos registrados de la sustancia desconocida

volumen 5 mL 5 mL 5 mL 3

0 0 0

a) Pe = Densidad del metal Densidad del agua

5. Una determinada masa en gramos de una sustancia A ocupa un volumen igual al de 20 g de una sustancia B y la densidad de A es 1.5 g/mL; ¿Cuál es la densidad de B?

a) Pe = 10.5 g = 10.5 1.0 g R/: 2. Un objeto de masa de 27.8 g, ocupa un volumen de 27 cc. ¿Flotará o no en agua?

A M=X V = VB

R/: D = M V R/: D = 27.8g = 1.02 27ml No flotara por que es más denso. 3. Un recipiente pesa 711.2 g. Cuando se llena con agua pesa 1678.8 g y con leche pesa 1706.3 g. Usando estos datos determine el peso especifico de la leche.

D = 1.5 g/ml 1.5g

1ml

20 g

X

X = 20g x 1 ml = 13.33 mL 1.5g

R/: g agua = 907.6 g leche = 935.1

D sustancia A = M V

D agua = 907.6g = 0.907 1000ml

1.5 g/mL = 13.33g V VA = 1.5g/mL = 0.1125 mL 13.33g

D leche = 935.1g = 0.935 1000ml Pe = Densidad de la leche Densidad del agua Pe = 0.935 = 1.03 0.907

4. ¿Cual es la densidad y el Pe de un cubo de cobre cuya arista mide 3 cm. y pesa 291.93 g R/: V cubo = a3 V cubo = 3cm elevado a la 3 = 9 cc. D = 291.93g = 32.437 g/mL 9ml

B M =20 g V = Va

VA = VB 0.1125 = VB D sustancia B = M V D sustancia B = 20 g = 177.8 0.1125ml 6. Determine la densidad de una sustancia si 1.1 litros de ella pesa lo mismo que 2.2 Kg. de agua a 4 C. R/: D = M V D= 2.2 Kg = 2 Kg/L 1.1 L

Pe = Densidad del cubo de cobre Densidad del agua Pe = 32.437 g = 32.437 g/mL 1.0 mL

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REFERENCIAS 1. BAUTISTA, Gerardo. Practicas de laboratorio de Biociencias. 1a ED. Bucaramanga, 2002.Pág. 20 2. Ibid 3.I bid 4. DR. GUZMAN, Juan M. Revista Salud. [online]. (Madrid, España). Copyright © 1998-2009 Astrolabio Networks todos los derechos reservados. Avaliable from World Wide Web: http://www.astrolabio.net/revistas/articulos/ 101416986548097.php 5. Ibid

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