Determinación de la densidad: método del picnómetro

I. INTRODUCCIÓN

Es sabido toda materia posee masa y volumen, y también que es capaz de

ocupar diversos volúmenes. La densidad, una propiedad física, se puede

entender como la pesadez de un objeto. Por lo tanto a mayor densidad, mayor

es el peso de este, es decir, la relación entre la masa de un cuerpo con el

volumen que este ocupa en el espacio.

La importancia del cálculo de la densidad es muy general para

diversos ámbitos, como conocer la normalidad o anormalidad de una sustancia

o fluido corporal.

Existen diferentes métodos para calcular la densidad, si se desea

determinar con mayor precisión la densidad de una sustancia liquida es común

utilizar un picnómetro, un instrumento o herramienta sencillo, utilizado para

determinar con buena precisión la densidad de líquidos. En esta práctica

conoceremos del uso de esta herramienta.

I.1. Objetivos

Determinar la densidad del agua y otros líquidos haciendo uso de

picnómetro.

Determinar la variación de la densidad con la concentración de

diferentes concentraciones de sal.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

II.1. Picnómetro y densidad

Un picnómetro es un recipiente calibrado, con el que se puede

pesar un volumen de líquido con mucha precisión, cuya característica principal

es la de mantener un volumen fijo al colocar diferentes líquidos en su interior.

Esto nos sirve para comparar las densidades de dos líquidos pesando el

picnómetro con cada líquido por separado y comparando sus masas. Es usual

comparar la densidad de un líquido respecto a la densidad del agua pura a una

temperatura determinada, por lo que al dividir la masa de un líquido dentro del

picnómetro respecto de la masa correspondiente de agua, obtendremos la

densidad relativa del líquido respecto a la del agua a la temperatura de

medición. El picnómetro es muy sensible a los cambios de concentración de

sales en el agua, por lo que se usa para determinar la salinidad del agua, la

densidad de líquidos biológicos en laboratorios de análisis clínicos, entre otras

aplicaciones.

II.2. La densidad en líquidos

Donde a es una constante experimental relacionada con las atracciones

moleculares, y b está relacionada con el volumen molecular (Universidad de

Alcalá).

II.3. Modelo de gas ideal

Para cualquier gas cuya ecuación de estado viene dada

exactamente por pv=RT, la energía interna específica depende solamente de la

temperatura. Lo que queda confirmado por las observaciones experimentales,

empezando con el trabajo de Joule, que mostró en el año 1843 que la energía

interna del aire a bajas densidades depende sobre todo de la temperatura. La

entalpía específica de un gas de ecuación pv=RT también depende sólo de la

temperatura, como puede verse combinando la definición de la entalpía, h= u

+ pv, con u=u(T) + RT. En conjunto, todas estas especificaciones constituyen el

modelo de gas ideal, que en forma resumida es:

III. MATERIALES Y REACTIVOS

Sensor GLX, marca Pasco, modelo PasPort.

1 Jeringa.

1 manguera.

Unión de mangueras.

IV. PROCEDIMIENTO

Se conecta la jeringa al sensor GLX usando la manguera y la unión de

mangueras.

Se deja la jeringa a cierto volumen de aire (vació).

Se varía progresivamente el volumen de la jeringa, a medida que el

sensor GLX mostrará variaciones en la presión ejercida sobre él.

Estas medidas se registran, para posteriormente ser evaluados y

llevados a las gráficas correspondiente.

V. ANÁLISIS

Se sabe que: PV=nRTSi T=cte.

P=nRTV

= aV

PV= a ln (PV )=ln a

ln P+ lnV=ln a

y + x = b

y = - x + b

Comparando con: y = m x + b

Si: m = -1

Modelo correcto (se procede a realizar la gráfica V vs. P).

VI. RESULTADOS

VI.1. A continuación se muestran los resultados obtenidos en el

laboratorio.

Tabla 1. Variables obtenidas de las variaciones de volumen de la jeringa

y su posterior conjunto de cálculos.

Fuente: Elaboración propia.

Gráfico Nº1. Variación directa de la presión de acuerdo al volumen.

V P lnP lnV Ln a

45 0,9304 -0,072140678 -3,101092789 3,734521812

44 0,958 -0,042907501 -3,123565645 3,741282133

43 0,9677 -0,032833157 -3,146555163 3,728366959

42 0,9902 -0,009848336 -3,170085661 3,727821282

41 1,0109 0,010841023 -3,194183212 3,72441309

40 1,0345 0,033918218 -3,218875825 3,722797672

39 1,0572 0,055623904 -3,244193633 3,71918555

38 1,0815 0,078348966 -3,270169119 3,715935126

37 1,1073 0,10192462 -3,296837366 3,712842532

36 1,1313 0,123367414 -3,324236341 3,706886352

35 1,1642 0,152034156 -3,352407217 3,707382217

34 1,1871 0,171513358 -3,381394754 3,697873883

33 1,2079 0,188883315 -3,411247718 3,685390876

32 1,2399 0,215030731 -3,442019376 3,680766634

31 1,2762 0,243886912 -3,473768074 3,677874117

30 1,3124 0,271857522 -3,506557897 3,673054904

29 1,3515 0,301215087 -3,540459449 3,668510917

28 1,3957 0,333396082 -3,575550769 3,665600592

27 1,4424 0,366308393 -3,611918413 3,662145259

26 1,4712 0,386078394 -3,649658741 3,644174932

25 1,5166 0,416470987 -3,688879454 3,635346812

24 1,5768 0,455397477 -3,729701449 3,633451307

23 1,6188 0,481685134 -3,772261063 3,61717935

Fuente: Elaboración propia.

Gráfico Nº2. Variación de los logaritmos de las variables obtenidas en el

laboratorio.

Fuente: Elaboración propia.

20 25 30 35 40 45 500

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

Volumen (ml)

Pres

ión

(atm

)

-3.9 -3.8 -3.7 -3.6 -3.5 -3.4 -3.3 -3.2 -3.1 -3-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

f(x) = − 0.826233222741343 x − 2.62619797273468R² = 0.999234583056396

LnV (l)

LnP

(atm

)

VII. CONCLUSIONES

De acuerdo al modelo de curva obtenido anteriormente, se observa

claramente que la P y V tienen una relación inversa, lo cual se verifica en la

ecuación universal y general de los gases.

Comprendiéndose además, que el valor de la pendiente obtenida es

-0.8262, la cual se acerca a -1, por lo que podemos concluir que se trata de un

modelo correcto.

VIII. BIBLIOGRAFÍA

CICESE. Termodinámica de la atmosfera. Capítulos tres. [En línea]:

(http://usuario.cicese.mx/~sreyes/LIBRO

%20METEOROLOGIA/METEO3.pdf, 28 Oct 2013).

INSTITUTO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES. 2008. Química, análisis

de principios y aplicaciones. Tomo I. 3º Ed. Lumbreras editores.

Lima – Perú.

UNEX. Escuela de Ingenierías agrarias. Termodinámica y termotecnia.

Termodinámica del aire y psicrometría. [En línea]:

(http://usuario.cicese.mx/~sreyes/LIBRO

%20METEOROLOGIA/METEO3.pdf, 28 Oct 2013).

Universidad de Alcalá. Facultad de Farmacia. Los gases. [En línea]:

(http://www2.uah.es/edejesus/resumenes/QG/Tema_6.pdf, 28

Oct. 2013).

ANEXOS

Anexo a. Los materiales empleados para la realización de la práctica.

Sensor GLX (para medir la variación de presión).

Unión de mangueras empleado.

Jeringa empleada.