Medidas Y Evaporación De Solución Salina.docx

Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química

Murcia. Código:

Laura Daniela Suarez Walteros. Código: 00837771934 Juliana Catalina Suarez 23 de febrero de 2015.

 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química Práctica No.1 Medidas y Observaciones en Ciencias La química es la ciencia encargada de estudiar las propiedades y el comportamiento de la materia. Muchas de estas propiedades son cuantitativas; están relacionadas con números y pueden ser medidas, tales como la masa, la longitud, el volumen o la temperatura. En el laboratorio de química básica existen instrumentos de medida que permiten cuantificar estas propiedades, y su correcto manejo, junto con la observación y el análisis estadístico de resultados es dispensable para un proceso experimental. Esta práctica de laboratorio se realiza con la intención de conocer dichos instrumentos y aprender a medir adecuadamente la masa, la longitud, el volumen o la temperatura de una determinada materia, y utilizar estas mediciones para calcular la densidad de una sustancia aplicando diferentes métodos. Palabras Clave: medida, masa, volumen, temperatura, densidad.

longitud,

Chemistry is the science that studies the properties and behavior of matter. Many of these properties are quantitative; they´re related to numbers and can be measured, such as mass, length, volume or temperature. In the laboratory of basic chemistry there are measuring instruments that quantify these properties, and their correct use, with the observation and statistical analysis of results are dispensable for an experimental process. This lab practice is done with the intention of getting to know these instruments and learning how to properly measure the mass, length, volume or temperature of a given matter, and use these measurements to calculate the density of a substance applying different methods. Key words: measure, mass, length, volume, temperature, density. Objetivos  Conocer los diferentes instrumentos de medida.

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 Conocer la forma adecuada para medir una masa, una longitud, un volumen y una temperatura en el laboratorio de química básica.  Realizar cálculos y reportar datos con el número apropiado de cifras significativas.  Emplear gráficas para analizar el resultado de un experimento científico.  Aprender a seleccionar un instrumento de medida. Fichas Técnicas Anexo 1. Ficha técnica del agua. Metodología 1. Medida de una masa

Hallar masa individual de solidos

Calcular sumatoria

Hallar masa de solidos juntos

Figura 1. Método para determinar masa de un solido

2. Determinación de la densidad 2.1. Determinación de la densidad de un sólido Determina r dimension es

Calcular volumen

Calcular densidad absoluta Figura 2. Método geométrico

Determina r masa

 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química

Determin ar masa de solido.

Agregar agua a probeta

Registrar volumen

Dejar caer solido

Registrar volumen

Calcular diferencia de volumen

Hallar masa de picnómetro

Adicionar líquido.

Determinar masa de picnómetro con líquido.

Calcular diferencia de masa.

Calcular densidad absoluta

Calcular densidad relativa

Figura 6. Método Picnómetro

Calcular densidad

Datos y Observaciones

Figura 3. Método de Arquímedes

1. Medida de una masa

2.2. Determinación de la densidad de un líquido

Hallar masa de probeta vacia

Agregar liquido

Hallar masa de probeta con líquido

Calcular diferencia de masas

Registrar volumen

Determinar masa de probeta con líquido.

Moneda 1 2 3 4

Calcular densidad

Figura 4. Método con probeta

Determinar masa de probeta.

Tabla 1. Datos de la medida de la masa de monedas

Adicionar líquido con pipeta.

Calcular diferencia de masa.

5 Sumatoria

Registrar volumen

Calcular densidad absoluta

Figura 5. Método con pipeta graduada o aforada

Promedio

Masa ( g )

xi−´x

( xi− ´x )

0,14

0,02

0,14

0,02

-0,06

0,004

0,04

0,002

-0,26

0,068

34,8

0,33

0,11

6,96

0,066

0,022

7,10 ± 0,02 7.10 ± 0,02 6,90 ± 0,02 7,00 ± 0,02 6,70

± 0,02

0 ± 0,04 ± 0,04

2

Desviación Estándar: 0,17 Masa de las 5 monedas pesadas al tiempo: 34,9 0 ± 0,02 g 2. Determinación de la densidad 2.1. Determinación de la densidad de un solido Descripción física del bloque metálico: cilindro pequeño, liso, duro, tenaz y de color plateado con brillo. Tabla 2. Datos del método geométrico

Medidas del Bloque ( cm )

Altura: 2,70 ± 0,05 Radio: 0,70 ± 0,05  Página 3

 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química Volumen del Bloque ( cm3 ¿ Masa del Bloque ( g ) Densidad del

g/mL ) ¿

Bloque

4,2 ± 0,3

(g/mL)

10,20 ± 0,02 2,4

3 kg /m 2400

± 0,2

Tabla 6. Datos del método con pipeta aforada

Masa de la Probeta Vacía ( g ) Masa de Probeta con Liquido ( g ) Masa del Líquido ( g ) Densidad Calculada

Tabla 3. Datos del método de Arquímedes

Volumen Inicial ( mL ) Volumen Final (

30,0

± 0,5

34,0

± 0.5

Volumen del Bloque ( mL ) Masa del Bloque ( g ) Densidad del Bloque ( g/mL)

4,0

mL

10,20 2,6

± 0,5

± 0,7 ± 0,02 3

kg /m

2600

± 0,05 mL

Masa Picnómetro Vacío ( g ) Masa Picnómetro con Disolución ( g ) Masa Picnómetro con Agua Destilada ( g ) Temperatura del Agua

7,30

± 0,02

15,90

± 0,02

Valor Real de la Densidad del Líquido (g/mL) Error Relativo Error Absoluto Porcentaje de Error ()

8,60 ± 0,03 1,02 ± 0,01

Descripción de la pipeta graduada: pipeta graduada de vidrio de 10 mL con una estimación de error de ± 0,1mL Tabla 5. Datos del método con pipeta graduada

 Página 4

± 0,02

10,10 ± 0,03 1,01 ± 0,01

7,30 ± 0,02 17,20 ± 0,02 9,90 ± 0,03 0,99 ± 0,01

11,40 ± 0,02 16,7 0 ± 0,02 16,7 0 ± 0,02 16

K

289,15

(℃) Densidad del Agua Destilada (g/mL) Densidad de la Disolución

( g/mL)

Tabla 4. Datos del método con probeta

Masa de la Probeta Vacía ( g ) Masa de Probeta con Liquido ( g ) Masa del Líquido ( g ) Densidad Calculada

17,40

± 0,02

Tabla 7. Datos del método con picnómetro

Descripción de la probeta: probeta de plástico de 10 mL con una estimación de error de

( g/mL)

7,30

(g/mL)

2.2. Determinación de la densidad de un líquido

Masa de la Probeta Vacía ( g ) Masa de Probeta con Liquido ( g ) Masa del Líquido ( g ) Densidad Calculada

Descripción de la pipeta aforada: pipeta aforada de vidrio de 10 mL con una estimación de error de ± 0,02mL

Resultados 1. Medida de una masa

1,06 ± 0,01 1,00 ± 0,02 1,01 0,01 0,01 1

 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química Tabla 10. Resultados de la densidad de un líquido.

Método

Probeta Pipeta graduada Pipeta aforada Picnómetro

Densidad calculada

mL g/¿ ¿

Porcentaje de error (%)

1,02 ± 0,01 0,99 ± 0,01

1 2

1,01

± 0,01

0

1,00

± 0,02

1

Figura 7. Resultados de la medidas de masas Tabla 8. Resultados de sumatoria de masas y masa de monedas.

Calculo de la sumatoria de las medidas ( g ¿ Medida de las monedas pesadas al tiempo ( g ¿ Diferencia ( g ¿

34,8

0 ± 0,04 34,90

± 0,02 0,1 ± 0,04

2. Determinación de la densidad 2.1. Determinación de la densidad de un solido Tabla 9. Resultados de la densidad de un sólido.

Densidad calculada por método geométrico

mL g/¿ ¿

Densidad calculada por método de Arquímedes

g ¿ mL ¿ ¿

Desviación estándar

2,4 ± 0,2

Figura 8. Densidades del líquido con diferentes métodos

Cálculos

2,6 ± 0,5

Sumatoria n

∑ xi i=1

7,10 g+ 7,10 g+ 6,90 g+7,00 g+6,70 g=34,80 g 0,14

Promedio n

2.2 Determinación de la densidad de un líquido

∑ xi

´x = i=1 n

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 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química

34,80 g =6,96 g 5

´x =

Desviación Estándar 2

xi− ´x ¿ ¿ ¿ ∑¿ ¿ S=√ ¿ S=

√

ρ ρ patron 1,06 g/mL ρr = =1,00 g /mL 1,06 g/mL ρr =

0,12 =0,17 5−4

Volumen de Cilindro 2

v =h ×r × π 0,70 cm ¿ ¿ v =2,70 cm× ¿

Propagación de Error en la Multiplicación o División

Ii xi 1,06 g /mL ± 0,01÷ 1,06 ± 0,01 g /mL 0,01 0,01 %I r = × 100=0,94 I r = × 100=0,94 1,06 1,06 %I r res =√ I 2r + I 2r donde I r= 1

2

1

2

%I r = √ 0,94 2+ 0,942 =1,77 1,77 ×1,00 I res = =0,02 100 1,00 ±0,02 g/mL res

Volumen

v =v final−v incial

v =34,0 mL−30,0 mL=4,0 mL

Error Absoluto

E=x −μ E=1,00 g /mL−1,01 g/mL=−0,01 g /mL

Error Relativo

Masa

m=m final−mincial m=15,90 g−7,30 g=8,60 g Propagación de Error en la Sustracción o Adición

I res = √ I 21+ I 22 15,90

± 0,02 g−7,30± 0,02 g

I res = √0,022 +0,022 = 0,03 8,60 ± 0,03 g Densidad Absoluta

m v 5,3 g ρ=¿ =1,06 g /mL 5 mL ρ=

Densidad Relativa

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E μ −0,01 Er= =−0,0099 1,01 Er=

Porcentaje de Error

%Error=Er × 100 %Error=0,0099 ×100=0,99

Análisis de Datos y Resultados La sumatoria de las medidas de la masa de cada moneda es de 34,80 ± 0,04 g ; la medida de la masa de las cinco monedas pesadas al tiempo es de 34,9 0 ± 0,02 g . Existe una diferencia de 0,10 ± 0,04 g entre el cálculo y la medida total de la masa de las monedas. Al tomar 34,9 0 ± 0,02 g como el valor de referencia, se puede decir que la sumatoria de las masas tiene una elevada proximidad a dicho valor; es decir, que tiene una buena exactitud.

 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química La desviación estándar de los datos de la medida de una masa es de 0,17, entonces la variación de los valores es menor al 10%; esto indica que los datos del conjunto tienen una buena precisión. Cabe resaltar que aun siendo las monedas de la misma denominación, estas presentan masas diferentes. El resultado del cálculo de la densidad del bloque metálico mediante el método geométrico es de 2,4 ± 0,2 g /mL ; mediante el método de Arquímedes es de 2,6 ± 0,07 g /mL . La desviación estándar entre ambos datos es de 0,14, entonces varían en menos de un 10%. En ese caso la medida de la densidad de un sólido se puede realizar con ambos métodos sin tener mayor diferencia en los resultados. El resultado del cálculo de la densidad del líquido mediante el uso de la probeta es de 1,02 ± 0,01 g /mL ; mediante la pipeta graduada es de 0,99 ± 0,01 g /mL ; mediante la pipeta aforada es de 1,01 ± 0,01 g /mL ; y mediante el picnómetro es de 1,00 . Con base al valor real de la ± 0,02 g /mL densidad del líquido, 1,01 g/mL : el método menos exacto para la determinación de la densidad de un líquido es el de la pipeta graduada, y el más exacto es el de la pipeta aforada. Sin embargo, este resultado es refutable con el hecho de que el picnómetro es considerado el instrumento más adecuado para la determinación. Es probable que durante la práctica de laboratorio se halla cometido un error personal por la falta de conocimiento en el manejo adecuado del picnómetro. Conclusiones  Durante la práctica de laboratorio se conocieron los siguientes instrumentos de medida: la balanza analítica y la balanza de platillo externo, para la medida de una masa; la regla, para la medida de una longitud; la probeta, la pipeta graduada, la pipeta aforada y el picnómetro, para la medida de un volumen; y el termómetro, para la medida de una temperatura.

 Para medir adecuadamente una masa, una longitud, un volumen o una temperatura en el laboratorio de química básica se debe: seleccionar el instrumento adecuado para la medición de la magnitud; conocer cómo utilizar dicho instrumento; realizar la medida ordenada y cuidadosamente; y consignar los datos en tinta en un cuaderno de laboratorio.  Al realizar una adición o sustracción de medidas, el resultado se reporta con el mismo número de cifras decimales de la cantidad que tenga el menor número de cifras decimales; al realizar una multiplicación o división, el resultado se escribe con el mismo número de cifras significativas de la cantidad que tenga el menor número de cifras significativas. Las incertidumbres se presentan con una sola cifra significativa, y al realizar cálculos se aplica la fórmula adecuada para la propagación de errores.  Las medidas de la masa de un sólido se presentan en gráficas para revelar las tendencias de los datos y las diferentes densidades del líquido, para mostrar la relación de los datos con respecto al valor real de la densidad. Esto permite presentar gráficamente los resultados.  Para seleccionar un instrumento de medida se debe tener en cuenta su confiabilidad y su validez. La confiabilidad se refiere al grado de precisión o exactitud del instrumento. La validez es el grado en que un instrumento mide la magnitud que se pretende medir. Bibliografía BROWN, LEMAY, BURSTEN. El estudio de la química. Química, la ciencia central. Méxicoi: Pearson Educación, 2004. Pg. 2 BROWN, LEMAY, BURSTEN. Unidades de medición. Química, la ciencia central. México: Pearson Educación, 2004. Pg. 13 MINISTERIO DE EDUCACION NACIONAL. Formulas químicas más usuales y datos de

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 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química importancia. Chemical terms. Librería dinámica, 1974. Pg. 74-78

Colombia:

Práctica No. 2 Evaporación de una Solución Salina La gran mayoría de la materia que rodea al ser humano consiste en mezclas de sustancias. A pesar de que se encuentren en una combinación, cada componente de una mezcla conserva su identidad química, y por tanto, sus propiedades. Algunas de ellas son únicas, y permiten distinguir una sustancia de la otra. Las diferencias entre estas características son aprovechadas para separar una mezcla en las sustancias que la componen. En la separación de una mezcla homogénea es frecuentemente utilizada la diferencia del punto de ebullición de los componentes. Esta práctica de laboratorio se realiza con la intención de separar una disolución de agua y sal (NaCl), en base a la diferencia del punto de ebullición de las dos sustancias. Así, la disolución se calienta hasta evaporar toda el agua de la disolución, y como resultado se obtiene la sal (NaCl). Palabras Clave: mezcla, propiedades de la materia, separación de mezcla, punto de ebullición, disolución, evaporación. The vast majority of the material that surrounds men consists of mixtures of substances. Although they are in a combination, each component of a mixture retains its chemical identity, and therefore its properties. Some of which are unique and distinguish a substance from another one. The differences between these characteristics are used to separate a mixture in the substances that compose it. In the separation of a homogeneous mixture the difference in boiling point of the components is frequently used. This lab practice is done with the intention of separating a solution of water and salt (NaCl), based on the boiling point difference of the

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two substances. Thus, the solution is heated to evaporate the water from the solution, and the resulting salt (NaCl) is obtained. Keywords: mixture, properties of matter, separation of a mixture, boiling point, solution, evaporation. Objetivos       

Repasar los conceptos referentes respecto a la determinación de la densidad de muestras liquidas utilizando el picnómetro. Determinación de la densidad de la solución problema Entender los procesos involucrados en la evaporación de una solución acuosa Aprender los aspectos referentes al manejo estadístico de datos. Comprender los conceptos de exactitud y precisión Calcular la incertidumbre de diferentes mediciones y las cantidades calculadas a partir de estas. Fichas técnicas

Anexo 1. Ficha técnica del agua Anexo 2. Ficha técnica de NaCl Metodología

 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química

Pesar vidrio de reloj.

Medir volumen con pipeta.

Agregar líquido a vidrio de reloj.

Pesar vidrio de reloj con líquido.

Verter agua en vaso precipitado

Colocar vidrio de reloj encima

m v 10,279 g ρ=¿ =1,028 g/mL 10.00 mL ρ=

Propagación de Error en la Multiplicación o División

Ii xi 10,279 g /mL ± 0,0003÷ 10,00 ± 0,02 g/mL 0,0003 0,02 %I r = × 100=0,03 I r = ×100=0,2 1,06 10,00 %I r res =√ I r + I r donde I r= 2

2

1

Calentar vaso precipitado

Secar disolución

Pesar vidrio de reloj con soluto

2

1

2

%I r = √ 0,03 2+0,22 =0,2 1,028 ×0,2 I res = =0,002 100 1,028 ±0,002 g/mL res

Registrar datos. Figura 9. Evaporación de una solución salina

Masa de la Disolución

m=vidrio de reloj con disolucion−vidrio de reloj m=45,8124 g−35,5334 g=10,279 g

Datos y Observaciones Tabla 11. Datos solución problema

Masa del Vidrio de Reloj Vacío ( g¿ Masa vidrio de reloj con disolución ( g ¿ Densidad de la disolución (

35,5334

mL g/¿ ¿

± 0,002

Masa de Vidrio de Reloj con residuo solido ( g ¿ Masa del Soluto ( g ¿

36,0415

Masa del Solvente ( Porcentaje en masa del soluto (%) Porcentaje en masa del solvente (%)

Cálculos Densidad Absoluta

g¿

± 0,0002

45,8124

± 0,0002 1,028

± 0,0002 0,5081

± 0,0003 9,7709

± 0,0004 4,943 95,01

Masa del Soluto

m=m vidrio de reloj con soluto−m vidrio de reloj m=36,0415 g−35,5334 g=0,5081 g Masa del Solvente

m=m disolución−m soluto m=10,279−0,5081=9,7709 g Propagación de Error en la Sustracción o Adición

I res = √ I 21+ I 22

± 0,0003 g−0,5081 ±0,0003 g I res = √0,00032 +0,0003 2 = 0,0004 9,7709 ± 0,0004 g

10,2790

Porcentaje en masa de soluto

m m soluto = ×100 m m disolucion  Página 9

 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química

m 0,5081 = × 100=4,943 m 10,279

indica que las medidas y respectivos cálculos fueron realizados correctamente.

Porcentaje en masa de solvente

m m solvente = ×100 m m disolucion m 09,7709 = ×100=4,943 m 10,279 Porcentaje de concentración de soluto (Molaridad)

moles de soluto ×100 litros de solucion NaCl=22,989+35,453=58,442 g 0,5081 g −3 Moles de Soluto= =8,694 ×10 58,442 g 8,694 ×10−3 M= × 100=0, 869 0,01 L M=

Resultados

4.94% Soluto (NaCl) Solvente (H2O)

95.06%

Figura 10, Porcentaje de soluto y solvente de la disolución

Análisis de datos y resultados La suma de la masa del soluto (0,5081 ± 0,0003 g ¿ y la masa del solvente (9,7709 ± 0,0004 g ¿ es de 10,279 ± 0,0005 g , que corresponde a la masa inicial de la solución (10,279 ± 0,0003 g ¿ ; esto reafirma la ley de la conservación de la materia de Lavoisier, e

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La masa del soluto (0,5081 ± 0,0003 g ) y su porcentaje en masa dentro de la solución (4, 946 %) indica que es efectivamente la sustancia en menor cantidad; la masa del solvente ((9,7709 ± 0,0004 g ) y su porcentaje en masa dentro de la solución (95,01%) indica que es efectivamente la sustancia en mayor cantidad. El resultado del cálculo del porcentaje de concentración molar del soluto (NaCl) es de 0,0869%; dicho resultado tiene una buena exactitud, ya que se encuentra dentro de un margen de error del 1%. Esto indica que el realizar el proceso de evaporación de una solución salina de manera correcta, permite llegar a la masa del soluto, y por ende a un resultado exacto de su concentración. Conclusiones  Los conceptos repasados dentro de la práctica, conectados con el uso del picnómetro fueron los de masa, volumen y su respectiva relación, densidad. Dichos conceptos se aplicaron en la medición de la masa y el volumen de la disolución, y el cálculo de la densidad de la disolución.  Para determinar la densidad de una solución problema se pueden utilizar diferentes métodos: con probeta, con pipeta aforada, con pipeta graduada o con picnómetro. El instrumento, y por ende, el método más exacto es del picnómetro. La densidad de la solución problema utilizando este método es de 1,028

± 0,002 g/mL .

 Para la evaporación de una solución acuosa se involucra un proceso de separación de mezclas para separar los componentes de una mezcla homogénea de sólido y líquido, aprovechando los diferentes puntos de ebullición (temperatura a la cual se pasa de estado líquido a gaseoso) de las sustancias que componen la solución. Así, para separar el líquido del solido de la solución este se

 Informe No.1 Laboratorio de Técnicas Básicas en Química evapora (convierte en vapor). En la evaporación de una solución salina, se evapora el agua para obtener la sal (Nacl).  Los datos medidos se deben informar con su respectivo margen de error, seguido de la unidad. Los cálculos se deben reportar con el debido número de cifras significativas y su margen de error debe ser hallado mediante la ecuación cuadrática para la propagación de errores. La determinación de la desviación estándar, el error absoluto, el error relativo, y el porcentaje de error es vital para el análisis de los resultados; la desviación indica la precisión de los datos y los errores informan la exactitud de los resultados.  La exactitud se refiere a que tiene un dato o el muchos datos con el valor otro lado, la precisión es la los datos entre sí.

la proximidad promedio de aceptado; por proximidad de

 La incertidumbre de la medida de la masa de vidrio de reloj vacío, la masa del vidrio de reloj con la disolución y la masa del vidrio de reloj con el residuo solido es de ± 0,0002 g ; calculada hallando la quinta parte de la división mas fina de la balanza analítica. La incertidumbre de la masa del soluto y la masa del solvente es de y ± 0,0003 g ± 0,0004 g , respectivamente; calculada mediante la fórmula cuadrática para la propagación de errores de una resta. La incertidumbre de la densidad de la disolución es de ± 0.02 g /mL ; calculada mediante la formula cuadrática para la propagación de errores de una división. Bibliografía BROWN, LEMAY, BURSTEN. Clasificaciones de la materia. Química, la ciencia central. México: Pearson Educación, 2004. Pg. 8 BROWN, LEMAY, BURSTEN. Propiedades de la materia. Química, la ciencia central. México: Pearson Educación, 2004. Pg. 9-11

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