informe de fisicoquímica nº 4

FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALÚRGICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

4to Informe de físico - químicaEquilibrio de Soluciones

2013

Curso: Fisico-Química

Profesor: Ing. Lobato Flores, Arturo Leoncio

Sección: R

Apellido Paterno

Apellido Materno

Nombres Especialidad Código Firma

Almeyda Atúncar Jimmy G3 20120050J

Fecha de presentación: 02/12/2013

Lima, 02 de Diciembre del 2013

INFORME DE FISICO – QUÍMICA Nº4 - EQUILIBRIO DE SOLUCIONES

EQUILIBRIODE

SOLUCIONES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALÚRGICA

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Índice

Índice pág. 03 Introducción pág. 04 Fundamento Teórico pág. 05 Informe de Laboratorio N°4 pág. 24

Objetivos pág. 24Procedimiento experimental pág. 25Cuestionario pág. 29Recomendaciones pág. 33Conclusiones pág. 34Bibliografía pág. 35

INTRODUCCIÓN


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El presente informe se encuentra dirigido a la poblacion estudiantil, especialmente a la comunidad universitaria, con el afan de promover la investigacion en los diversos ambitos de la vida cotidiana. Dando o conocer de una manera simple los procesos fisicoquimicos que se realizan en este laboratorio.

En manera de resumen se dara a conocer sobre una ciencia hasta ahora muy desconocida por la mayoria de la poblacion universitaria, la Colorimetria ciencia cuyo objetivo promordial es estudiar a profundidad la medida de los colores; en el presente trabajo se dara a conocer un breve reseña de su historia desde sus inicios como ciencia hasta la actualidad, la estructura de esta ciencia y su relacion con color su intepretacion y los diversos apsectos que con ella conlleva, asimismo se mostrara los aportes de cientificos destacados a esta ciencia como el caso de Newton y Mussel.

Tambien se destacara el metodo de la colorimetria, donde con ayuda del espectrofotometro nos podra ayudar a calcular algunas unidades muy importantes como la ¨Tramitancia¨ y la ¨Absorvancia¨ las cuales son propiedades cualitativas de las soluciones; tambien aprenderemos sus diversas relaciones de estas porpiedades y sus aplicaciones en la industria.

FUNDAMENTO TEÓRICO


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Breve historia de la colorimetría

Definición y características:La colorimetría tricromática, tal como se la conoce actualmente, no tiene muchos años de existencia, aunque los primeros intentos por medir y comprender los conceptos relativos al color se remontan a Aristóteles (384-322 a. C.).

Posteriormente aparecerían otros autores que también trataron el tema como Newton con su obra “Óptica” (1704), Dalton (1794), Young (1802), Grassmann (1853), Maxwell (1860), Rayleigh (1882), Konig (1897)... y así hasta llegar a 1913 a la creación de la Comisión Internacional de Iluminación o CIE (por las siglas francesas de Comission Internationale de l'Eclairage), y más concretamente a la reunión en Cambrigde de 1931 en que el comité técnico del CIE en “Visión y Color” definió unos patrones para la especificación numérica del color.

Podemos entender como Colorimetría la ciencia que estudia los colores, caracterizándolos mediante números, para que una vez que se encuentran cuantificados poder operar con ellos y deducir características de los colores obtenidos mediante mezclas, así como para averiguar las cantidades que hay que mezclar de varios colores elegidos y considerados como primarios para obtener el color deseado.Destacamos el descubrimiento de la descomposición de la luz de Isaac Newton en 1666: cuando un rayo de luz solar traspasaba un prisma de cristal, el rayo de luz de salida no era blanco, sino que estaba formado de un espectro continuo de colores que iban desde el violeta al rojo. Así pues el espectro del color podía dividirse en 6 regiones: violeta, azul, verde, amarillo, naranja y rojo, (aunque en realidad ningún color del espectro termina abruptamente, sino que se combina suavemente en el siguiente)

Figura 1.1 Experimento de Newton


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Básicamente, los colores que el ser humano percibe en un objeto están determinados por la naturaleza de la luz reflejada del objeto. El color del objeto no sólo depende del objeto en sí, sino de la fuente de luz que lo ilumina, del color del área que le rodea y del sistema visual humano (el mecanismo ojo-cerebro).

La luz visible se compone de una banda de frecuencias relativamente estrecha en el espectro de la energía electromagnética. Un cuerpo que refleja luz que tiene más o menos todas las longitudes de onda visibles, aparece como blanco al observador. Sin embargo, un cuerpo que es propicio a reflejar un rango limitado del espectro visible muestra algunas tonalidades de color. Por ejemplo, los objetos verdes reflejan luz con longitudes de ondas principalmente entre los 500 y 570 nm, mientras que absorben la mayoría de la energía a otras longitudes de onda.

El Tono es un atributo asociado con la longitud de onda dominante en una mezcla de ondas de luz. Así, el tono representa el color percibido por el observador; cuando llamamos a un objeto rojo, naranja o amarillo estamos especificando el tono.

La Saturación se refiere a cómo de puro es el color, es decir, cuánto blanco se mezcla con él. Se parte del color blanco hasta llegar al color totalmente saturado:

La Claridad implica la noción que percibimos de la intensidad de luz en un objeto reflectante, es decir, que refleja la luz pero no tiene luz propia. El intervalo de claridades está comprendido entre el blanco y el negro pasando por todos los grises

El Brillo se usa en lugar de la claridad para referirse a la intensidad percibida por un objeto con luz propia (emitida y no reflejada), tal como una bombilla, el Sol, etc.

La Crominancia engloba la información que aportan el tono y la saturación, por lo que podemos considerar un color caracterizado por su brillo y crominancia.


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Modelos de color

La rueda de color de newton (1700)Fue usado como un sistema cuantitativo para medir el color, usando siete tonos primarios en un círculo de la forma que muestra la figura:

Rueda de color de NewtonLuego surge la rueda de Newton modificada, que incluía púrpuras (mezcla de rojo y violeta) pero todavía no era un modelo totalmente exacto. Sin embargo, la idea era muy similar a la del sistema moderno.

Rueda de color de Newton Modificada


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Sistema Munsell (1915)Se creó a partir de datos preceptúales, no por aproximación al CIE. Se trata de asignar una variable a cada atributo, de forma que los escalones de las mismas sean perceptivamente iguales en cada una de ellas. Se obtiene la siguiente tabla:

Atributo Variable Munsell

N° de escalones

Brillo Value 0 – 10

Tono Tono 0 – 100

Saturación Croma 0 – 20 (ilimitada)

Donde el color se forma por la suma de estos tres atributos.Los tonos están contenidos en un círculo, donde 20º de rotación causan siempre el mismo cambio (que se traducen en cambios en la percepción) independientemente de donde comience el círculo, permaneciendo la saturación y el brillo inalterados. Los tonos que aparecen son R(rojo), YR(amarillo-rojo), Y(amarillo), GY(verde-amarillo), G (verde), BG(azul-verde), B(azul), PB(púrpura-azul), P(púrpura) y RP(rojo-púrpura) .La saturación se mide por la distancia desde el centro del círculo hacia el exterior, siendo más saturado cuanto más alejado desde el centro se encuentre.El brillo se mide por la altura, de forma que si nos movemos verticalmente en el mismo eje no cambian ni saturación ni tono.En el espacio 3D se pueden distinguir más niveles de saturación del azul que del amarillo.


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Espacio colorimétrico de Munsell

El libro de Color de MunsellAlgunos autores estiman que estableciendo los escalones (lo más iguales posibles) basados en los pasos mínimos perceptibles, un observador normal puede llegar a distinguir, en condiciones muy favorables de observación y por comparación directa, hasta 10 millones de colores distintos. Se confecciona entonces un atlas Munsell (ver figura) con muestras de colores clasificados (pueden añadirse más colores si fuera necesario) por los valores de las variables Munsell, de modo que pueda definirse un color de forma diferenciada del resto

Aspecto de una página de Munsell

Representación del color

Conceptos de CalorimetríaLa Colorimetría es cuantitativa, orientada a lo físico, con mediciones a través del espectro-radio (spectroradiometer) , el colorímetro (que mide la cantidad de colores primarios), etc. Podemos hacer una relación entre los términos perceptuales con los de colorimetría según la tabla:

Términos perceptuales Términos colorimétricosTono Longitud de onda

dominante.Saturación Pureza de la excitación.Claridad (objetos reflectantes)

Luminancia.

Brillo (objetos con luz Luminancia.


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propia)El efecto visual de cualquier distribución espectral puede caracterizarse por tres características (longitud de onda dominante, pureza de la excitación y la luminancia). Vamos a explicar estos conceptos:

Distribución de la energía en función de la longitud de ondaSe entiende por longitud de onda dominante a la que corresponde el tono que vemos, en la figura sería el pico de energía correspondiente a e2. Aunque la longitud de onda dominante de una distribución real puede no ser aquella de mayor amplitud. Algunos colores (como por ejemplo el púrpura) no tienen longitud de onda dominante.La pureza de la excitación es el radio de la luz monocromática de la longitud de onda dominante y la luz blanca necesario para producir el color:e1=e2, la pureza de excitación es del 0% (insaturado).e1=0, la pureza de excitación es del 100% (totalmente saturado).La luminancia se refiere a la energía total que es proporcional a la integral del producto de la distribución y la curva de respuesta del ojo (“función de eficiencia luminosa”). En este caso dependería de e1 y e 2.Si la luz es acromática (sin color), su atributo único es su intensidad, o cantidad. ( luz acromática es lo que se ve en una televisión en blanco y negro). De forma que se define una escala de grises que va desde el negro al blanco. La luz cromática se refiere a la sensación visual del color, abarca el espectro de energía electromagnética desde aproximadamente 400 a 700nm.


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Localización del espectro visible en el rango de las radiaciones

Generalmente se necesitan desde 64 a 256 niveles para dar la sensación de imagen continua sin contornos. Para describir la calidad de una fuente de luz cromática se usan 3 características: radiancia, luminancia, y brillo.

Radiancia es la cantidad total de energía que sale de la fuente de luz, y se mide en watios (W).Luminancia, medida en lúmenes (lm), da la medida de la cantidad de energía que un observador percibe de la fuente de luz. Por ejemplo, una luz emitida de una fuente que opere en la región infrarroja del espectro podría tener energía importante (radiancia), pero un observador no podría casi percibirla; su luminancia sería casi cero.Brillo es un descriptor subjetivo que es casi imposible de medir. Engloba la noción acromática de intensidad y es uno de los factores principales en la descripción de la sensación del color

Otros conceptos del colorDos colores son metámeros si proceden de estímulos distintos pero son percibidos como colores iguales. Sin embargo, dos colores distintos procederán siempre de estímulos (distribución espectral) distinta.En el caso en que las distribuciones espectrales de dos estímulos sean iguales, esos colores se denominan isómeros y siempre producen la misma sensación de color.

Mezcla aditiva de colorCuando sobre nuestro ojo incide una determinada radiación, sea una única frecuencia o sea un conjunto de varias frecuencias, percibimos algo que denominamos color. Si modificamos la radiación, añadiéndole una o varias frecuencias más, hemos realizado una mezcla aditiva, pues sobre el ojo


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incide, aparte de la primitiva radiación, las radiaciones nuevas que le hemos añadido. Si se combinan dos fuentes de luz con densidades espectrales de potencia (luminancia) C1( λ) y C 2( λ), la luz resultante, C (λ), se obtiene como:

C ( λ )=C1 ( λ )+C2(λ)Como las luces se suman, este método recibe el nombre de "Sistema Aditivo de Color". De este modo, si sumamos fuentes luminosas con diferentes longitudes de onda (λ), podemos generar muchos colores diferentes. Existen tres colores denominados primarios del sistema de mezcla aditiva de color, que son el Rojo, el Verde y el Azul. La razón por la que se utilizan estos colores es que combinándolos de forma adecuada se puede conseguir una gama de colores distintos más amplia que para otras combinaciones de colores.Como el color de las luces monocromáticas varía gradualmente, es difícil especificar cuál es el punto exacto que corresponde al color rojo (R), verde (G) y azul (B). Por eso, el C.I.E. ha escogido los valores:

Color Longitud de Onda (λ)Rojo (R) 700 nm

Verde (G) 546.1 nmAzul (B) 435.8 nm

La mezcla aditiva se representa así:

Se define como colores complementarios la pareja de colores que mezclados aditivamente proporciona el blanco (W)

Mezcla substractiva de colorConsiste en eliminar componentes espectrales de la radiación para conseguir nuevos colores, por ejemplo mediante el filtrado o sustracción de algunas longitudes de onda y reflejando otras. Este


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proceso, denominado sustracción, se produce porque ciertas moléculas (denominadas pigmentos) absorben zonas particulares del espectro luminoso. Los pigmentos se quedan con unas ciertas longitudes de onda, y una mezcla de dos tipos diferentes de pigmentos dará como resultado una luz reflejada con menos longitudes de onda.

Los tres Colores Primarios de los sistemas sustractivos son el Amarillo, el Cyan y el Magenta, que son los colores complementarios de los sistemas aditivos. Mezclando las cantidades adecuadas de estos tres colores podemos conseguir una amplia gama de colores. Si los mezclamos en proporciones iguales obtenemos como resultado el color Negro (Bl) (en este caso, los pigmentos absorben todas las longitudes de onda).

Es importante resaltar que la mezcla sustractiva es fundamentalmente diferente a la de los sistemas aditivos. En los sistema aditivos, a medida que añadimos colores, el resultado se traduce en una luz que tiene cada vez más longitudes de onda. En cambio, el resultado de una mezcla sustractiva es una luz que posee menos longitudes de onda que la original.

Axiomas del colorLas cantidades de rojo, verde y azul que se necesitan para formar cualquier color en particular se llaman valores triestímulo y se denotan X , Y y Z , respectivamente. Un color se identifica por tanto, por sus coeficientes tricromáticos, definidos como:

x= XX+Y +Z

y= YX+Y +Z

z= ZX+Y +Z

De estas ecuaciones: x+ y+z=1.El color blanco tiene los tres valores triestímulo iguales.


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Para cualquier longitud de onda de la luz del espectro visible, los valores triestímulo que se necesitan para producir el color correspondiente a esa la longitud de onda se puede obtener directamente de curvas o tablas que han sido contrastadas de muchos resultados experimentales.Las Leyes de Grassman son un conjunto de ocho axiomas que definen la mezcla tricromática de colores y que sirven de base para medir cuantitativamente un color.

1. Mezclando tres fuentes luminosas, escogidas convenientemente, en proporciones determinadas, se pueden imitar todos los colores.

2. El ojo humano no puede resolver las componentes de una mezcla de colores.

3. Cuando dos colores son sensorialmente iguales, la igualdad se mantiene si la luminancia de cada uno de ellos se multiplica o se divide por el mismo factor.

4. La luminancia total de un color es igual a la suma de las luminancias de sus componentes.

5. Ley de la Adición: Si el color M coincide con el color N y el color P coincide con Q, entonces el color M combinado con el color P coincide con el color N combinado con Q.

6. Ley de la Sustracción: Si la mezcla del color M y el P coincide con la mezcla del color N y el Q, y si P coincide con Q, entonces M coincide con N.

7. Propiedad Transitiva: Si el color M coincide con a N y si el color N coincide con P, entonces el color M coincide con P.

8. Adaptación de Colores:

a. C unidades del color C coinciden con la mezcla de M unidades de M, con N unidades de N y con P unidades de P.

b. La mezcla de C unidades de C con M unidades de M dan el mismo color resultante de la mezcla de N unidades de N con P unidades de P.


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c. La mezcla de C unidades de C con M unidades de M y con N unidades de N coinciden con P unidades de P.

Espacio colorimétrico. Sistemas estándar xyzActualmente se emplean distintos sistemas de coordenadas para especificar el color, dependiendo de la aplicación para la que estén pensados. Cada sistema de coordenadas permite representar los colores en lo que se llama un diagrama de cromaticidad. La CIE ha estandarizado algunos de estos sistemas de coordenadas. Lo que se pretende con ellos es conseguir representar la mayor cantidad de colores posibles con coeficientes triestímulo positivos (para que se puedan obtener los colores de forma aditiva). Es un estándar del CIE que pretende representar la mayor cantidad de colores posible mediante valores triestímulo positivos. Sus coordenadas ‘x’, ‘y’ y ‘z’ (obtenidas a partir de los primarios ‘X ’, ‘Y ‘ y ‘Z’ donde la componente ‘Y ’ representa el factor de luminancia) cumplen x+ y+z=1 (‘x’, ‘y’ y ‘z’valores entre 0 y 1)Diagrama de cromaticidadUna aproximación para especificar los colores es el diagrama cromático o de cromaticidad, que muestra la composición del color como función de ‘x’ e ‘y’. Para cada valor de ‘x’ e ‘y’, el correspondiente valor de ‘z’ se obtiene de la ecuación z=1−(x+ y ). Las posiciones de varios colores del espectro - desde violeta a 380 nm a rojo 780 nm- se indican alrededor del límite del diagrama cromático con forma de dedo pulgar. El diagrama de cromaticidad que se obtiene con el sistema de coordenadas XYZ es lo más amplio posible y tiene el siguiente aspecto:


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Diagrama de Cromaticidad

Algunos aspectos de esta representación

El punto de igual energía es el color blanco.

Un segmento recto que una 2 puntos cualesquiera del diagrama define todas las distintas variaciones del color que se puedan obtener combinando estos 2 colores al sumarlos. Por ejemplo, si consideramos una línea recta desde el rojo hasta el verde, y hay más luz roja que verde, el punto exacto que represente el nuevo color estará en la línea del segmento, pero estará más cerca del punto rojo que del verde.

Si se dibuja una línea desde el punto de igual energía a cualquier punto del límite de la gráfica se definirán todas las tonalidades de ese color del espectro.

Para determinar el rango de colores que se puede obtener de 3 colores cualesquiera del diagrama de cromaticidad, simplemente dibujamos líneas que conecten cada uno de los 3 puntos de color. El resultado es un triángulo, y cualquier color


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dentro del triángulo se puede producir por varias combinaciones de los tres colores iniciales.

Un triángulo cuyos vértices sean 3 colores fijados (rojo, verde y azul en la figura) no englobará nunca toda la gráfica. Esta observación prueba gráficamente que no todos los colores se pueden obtener con tres colores primarios.

El punto que representa al color blanco se llama punto de igual energía, y se llama así porque corresponde a la mezcla de los tres colores primarios en igual proporción.

Los colores más puros son los que se encuentran en la periferia del diagrama de cromaticidad, puesto que no contienen nada de blanco. A medida que el punto se aleja del límite y se acerca al punto de igual energía, se añade más luz blanca al color, y pasa a ser menos saturado. El punto de igual energía (color blanco) tiene saturación cero y cromaticidad nula.

En el exterior de la curva no hay colores físicos, por lo que es imposible colorear esas zonas. Dichos colores tienen sentido matemático, pero no lo tienen físico. En concreto, los primaros del espacio XYZ se encuentran fuera de la curva, en los vértices del triángulo rectángulo de cateto unidad.

La luminancia no está reflejada en el diagrama, de manera que dos colores con la misma cromaticidad pero distintos valores de luminancia se representan en el mismo punto.

Para que dos colores sean complementarios han de estar colocados en el diagrama de cromaticidad sobre una recta que pase por el blanco cuyos coeficientes son x= y=z=1/3 y han de tener los componentes con amplitudes tales que la suma de los dos colores caiga precisamente en el blanco.


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En la figura se aprecian dos colores complementarios respecto del punto de igual energía.No todos los colores espectrales puros tienen color complementario espectral puro, teniendo en su lugar una mezcla.Otros sistemas de coordenadas (rgb, cmy, yiq, etc)

Sistemas de coordenadas RGBEs el más intuitivo. Emplea como coordenadas los colores primarios rojo, verde y azul, que se utilizan de forma aditiva para representar cada color.

Cubo de coordenadas RGBLa línea diagonal de puntos representa la escala de grises, que se extiende desde el blanco (1,1,1), hasta el negro (0,0,0).

Sistemas de coordenadas CMY


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Sistema de coordenadas cartesianas que usa como colores base los complementarios del sistema RGB: cyan, magenta y amarillo. Estos colores se obtienen restando su complementario del color blanco (por ejemplo: amarillo = blanco – azul).

Colores primarios substracticos y sus mezclas

Sistemas de coordenadas HSVConsiste en un subconjunto hexagonal de un sistema cilíndrico, tal y como muestra la figura. Las coordenadas son: tono (HUE), saturación (S), y brillo (V).El plano V=1 es el sistema RGB visto anteriormente.Desplazamientos verticales hacia el negro implican un oscurecimiento del color, mientras que para brillo (V) constante, cuanto más nos alejemos del eje más saturados serán los colores. El tono se representa como el ángulo de rotación partiendo desde el rojo (0º) sobre un plano V cte.

Cono hexagonal simple del modelo de color HSV


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Comparativa de los modelos

RGBVentajas

Es un sistema de coordenadas cartesianas, lineal.Basado en los valores triestímulo.

DesventajasNo cubre toda la gama de valores perceptibles.No es uniforme, ya que las distancias geométricas entre colores no se corresponden con distancias percibidas.

Sistemas CIEVentajas

Lineal.Basados en la percepción humana, ya que se han obtenido de experimentos.Cubren toda la gama de colores perceptibles

Desventajas:No uniformes.El diagrama de cromaticidad no muestra la luminancia de los colores.

Temperatura del colorLa radiación luminosa puede ser provocada de muy diversas formas, pero en principio una clasificación puede ser por fuentes térmicas y por fuentes no térmicas. Las fuentes térmicas generan una radiación en la que parte de ella es captada por los sensores de la piel, obteniéndose sensación de calor. Estas radiaciones se encuentran en la zona del infrarrojo y a ellas es sensible la piel, pero si el cuerpo se calienta a temperatura muy alta, su espectro de radiaciones se expande hacia la zona superior y penetra en la zona del espectro visible, activando a los sensores del ojo, lo que sucede alrededor de los 500 ºC. Se denomina cuerpo negro a aquel que absorbe todas las radiaciones, independientemente de la longitud de onda que éstas tengan, no reflejando ninguna. En buena lógica, este mismo cuerpo será un radiador integral, puesto que todo lo que él radie será generado por él mismo y nunca reflejado de las radiaciones externas a él.


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Curva de colores que adquiere el cuerpo negro con la temperatura

Si a este cuerpo negro se le calienta por encima de los 500 ºC, comienza a tomar color rojizo. Si se le calienta más, después de pasar por una tonalidad amarillenta, su tono se vuelve blanquecino y para temperaturas mucho más altas toma un color azulado.Si sobre el diagrama de cromaticidad dibujamos el lugar geométrico de los puntos que describe su color al hacer variable la temperatura, aparece la curva representada en la figura.Por extensión de este concepto, cuando queremos caracterizar un color cualquiera que se encuentre cerca de esta curva, se le suele asociar, para identificarlo, la temperatura más cercana sobre dicha curva y su color puede expresarse en grados Kelvin (ºK).Por tanto, al decir que la temperatura de un color es de To ºK, no quiere decir que se encuentre a esa temperatura, sino que el tono del color que presenta es similar al que presentaría el cuerpo negro si se calentase a esa temperatura.Donde más aplicación encuentra este concepto es para definir la luz blanca, normalmente en iluminaciones, indicándose con la temperatura de color si es una luz blanca-rojiza, blanca o blanca-azulada. Suele utilizarse esta terminología en estudios de fotografía o de televisión para definir el blanco de referencia que se va a utilizar.A continuación se dan las temperaturas de color de algunos iluminantes ampliamente conocidos:Bujía ordinaria 1900 °KLámpara de petróleo 2000 °KLámpara de acetileno 2100 °KLámpara eléctrica de incandescencia

2400 °K

Lámpara de atmósfera gaseosa

2700 °K

Blanco patrón (A) 2850 °KLuna 4100 °K


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Blanco patrón (B) 4780 °KSol 5500 °KBlanco patrón (W) equienergético

5500 °K

Luz diurna, con sol y cielo claro

6000 °K

Blanco patrón (D) 6500 °KBlanco patrón (C) 6770 °KLuna con cielo cubierto 6800 °KCielo azul claro 25000 °K(A) Corresponde a las lámparas incandescentes de baja potencia.(B) Corresponde a lámparas incandescentes de gran potencia.(C) Luz difusa de cielo nublado.(D) Combinación de luz diurna directa y luz difusa de cielo nublado.Aplicaciones y consideracionesLa percepción del color depende de lo que lo rodea. En el cuadro siguiente, por ejemplo, se usa la técnica basada en puntos de color separados, pero en la distancia los 17colores se mezclan aditivamente. La mezcla de pigmentos en sí es substractiva y oscurece el dibujo, por eso el puntillismo da la apariencia de más brillo en los colores.

“The Channel at Gravelines”(1890) por George Seurat.El color afecta a la percepción del tamaño: por ejemplo, los objetos de color rojo se ven más largos que objetos verdes.Los colores se refractan de forma diferente al pasar por las lentes de unas gafas confundiendo el sentido de profundidad: el rojo da sensación de más cercanía, el azul de lejanía.Dos colores se dicen complementarios cuando su mezcla aditiva da el color blanco. En el caso de los colores primarios, son complementarios entre sí el rojo y el cyan, verde y magenta, y azul y amarillo.


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El tono que se percibe de un color depende de la adaptación del observador. Por ejemplo, la bandera de los Estados Unidos no aparece inmediatamente roja, blanca y azul si el observador ha estado antes sometido a una intensa luz roja. En este caso, los colores de la bandera parecerán cambiar de matriz desde el complementario del rojo (el cyan) hasta sus verdaderos colores. La explicación de este fenómeno es que cuando desaparece súbitamente un color de la retina, aparece el complementario. Esto se debe al cansancio de los conos sometidos a excitación, que pierden su sensibilidad al desaparecer el color, activándose los complementarios. Se puede realizar el siguiente experimento para comprobarlo: mire fijamente a la imagen. Después de un momento pase la imagen y mire a la pantalla en blanco. Verá cómo aparece la flor con los pétalos rojos y las hojas y el tallo, verdes.método colorimétricoEl colorímetro es un aparato basado en la ley de absorción de la luz habitualmente conocida como de "Lambert-Beer". En realidad, estos dos autores nunca llegaron a colaborar puesto que un siglo separa el nacimiento de cada uno. Johann Heinrich Lambert (1728-1777) realizó sus principales contribuciones en el campo de la matemática y la física y publicó en 1760 un libro titulado Photometria, en el que señalaba la variación de la intensidad luminosa al atravesar un rayo de luz un número "m" de capas de cristal podía considerarse como una relación exponencial, con un valor característico ("n") para cada cristal. En 1852, August Beer (1825-1863) señaló que esta ley era aplicable a soluciones con diversa concentración y definió el coeficiente de absorción, con lo que sentó las bases de la fórmula que sigue siendo utilizada actualmente:

ln IIo

=−kcd

Dónde:k es el coeficiente de absorción molecular, característico de la sustancia absorbente para la luz de una determinada frecuencia. c es la concentración molecular de la disolución d es el espesor de la capa absorbente o distancia recorrida por el rayoEsta propiedad comenzó a ser utilizada con fines analíticos gracias a los trabajos de Bunsen, Roscoe y Bahr, entre otros. El colorímetro más antiguo de la colección de la Universidad de Valencia es semejante al propuesto en 1870 por Jules Duboscq (1817-1886), un fabricante de instrumentos ópticos de París. Es un buen ejemplo de lo que Gaston Bacherlard denominaba “theorèmes réifiés” para hacer referencia a los instrumentos científicos. Dado que su forma y sus características muestran claramente las bases teóricas de su funcionamiento, este tipo de instrumentos resulta particularmente adecuado para ser empleados en la enseñanza, por ejemplo, en el estudio de las leyes de la colorimetría.


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Espectrofotómetro o Colorímetro

Transmitancia y absorvancia

TransmitanciaLa transmitancia o transmitencia es una magnitud que expresa la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en la unidad de tiempo (potencia).

Transmitancia ópticaLa transmitancia óptica que se define como la fracción de luz incidente, a una longitud de onda especificada, que pasa a través de una muestra.Su expresión matemática es:

T=I oI

Dónde:I o es la intensidad del rayo incidente.I es la intensidad de la luz que viene de la muestra.La transmitancia de una muestra está normalmente dada porcentualmente, definida como:

T %=I oIx100 %

La absorbanciaEs la cantidad de luz que absorbe una muestra. Está definida como:

A=log 100T %


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Informe de Laboratorio Nº 04:Equilibrio de soluciones

Objetivos:

Determinar y analizar cualitativamente y cuantitativamente las sustancias preparadas por medio del método del calorimétrico, el cual se basa en la propiedad intensiva que posee cada sustancia de absorber la emisión de luz.

Adiestrar en el buen uso del aparato de medición de la intensidad de una sustancia a estudiar, espectrofotómetro.

Analizar el funcionamiento del espectrofotómetro, basándose en la ley de Beer.

Reconocer las diversas relaciones que poseen la Absorbancia con respecto a las concentraciones de las sustancias.

Reconocer los diversos usos y aplicaciones de la Tramitancia y la Absorbancia en la industria.

Procedimiento experimental


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Preparación de la solución estándar Pesar exactamente 1g de cobre electrolítico, disolviéndolo con ácido nítrico (HNO3) 16 N una vez disuelto añadirle de 2 a 5 gotas de hidróxido de amonio (NH4OH) verter la solución en una fiola de 1000 ml y enrasar con agua destilada; finalmente mezclar homogéneamente obteniéndose la solución patrón.

Determinación de la curva de trabajoUna vez hallada la solución patrón, preparar soluciones en las fiolas con las siguientes concentraciones 50, 100, 300, 450 y 600 mgr/ml en fiolas de 100 ml cada una, haciendo uso de la siguiente ecuación: C1V 1=C2V 2

Examinamos para cada concentración el volumen requerido de la sustancia Patrón:

50 mgr/mlC1V 1=C2V 2

1000 xV 1=50 x100V 1=5ml


1000 xV 1=100 x100V 1=10ml


1000 xV 1=300 x100V 1=30ml


1000 xV 1=450 x100V 1=45ml

600 mgr/ml


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C1V 1=C2V 2

1000 xV 1=600 x 100V 1=60ml

Con estos volúmenes obtenidos los ponemos en las fiolas de 100 ml y completamos el volumen con agua destilada para obtener las soluciones.

Luego de obtener todas las concentraciones pedidas sacar una muestra de cada una de ellas en los tubos de ensayo para obtener el porcentaje de transmitancia de cada muestra.

Para cada medida se debe llevar el espectrofotómetro al 100 % usando la solución incolora de agua destilada debido a que el colorímetro es muy sensible a las variaciones en temperatura y en la corriente eléctrica. Ajustar el selector de longitudes de onda a 620nm.Y finalmente medir la transmitancia de cada concentración, recordar que el espectrofotómetro nos dará el porcentaje de transmitancia.


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TransmitanciaUna vez hecho las medidas de la transmitancia se obtienen los siguientes datos, los cuales son organizados en una tabla:

Concentración Transmitancia %0 100

50 81100 68300 48450 26600 21

Para poder analizar el comportamiento de estas dos medidas realizamos una gráfica

0 100 200 300 400 500 600 7000

20406080

100120

f(x) = 94.3865817724392 exp( − 0.0025942976615691 x )

T vs C

Concentración

Tran

smita

ncia

AbsorbanciaCon la definición dada en el fundamento teorico podemos proceder a calcular cada una de las absorbancias a diferentes concentraciones:

0 mgr/mlA=log 100

T %

A=log 100100

A=050 mgr/mlA=log 100

T %

A=log 10081

A=0.09151100 mgr/ml


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A=log 100T %

A=log 10068

A=0.16749300 mgr/mlA=log 100

T %

A=log 10048

A=0.31876450 mgr/mlA=log 100

T %

A=log 10026

A=0.58502600 mgr/mlA=log 100

T %

A=log 10021

A=0.67778Los datos obtenidos los organizamos en una tabla, para su mejor entendimiento

Concentración Transmitancia % Absorbancia0 100 0

50 81 0.09151100 68 0.16749300 48 0.31876450 26 0.58502600 21 0.67778

Para poder analizar el comportamiento de estas dos medidas realizamos una gráfica


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0 100 200 300 400 500 600 7000

0.10.20.30.40.50.60.70.8

f(x) = 0.00112668793103448 x + 0.0250880172413793

A vs C

Concentración

Abso

rban

cia

Cuestionario

1. Describa en forma básica las partes de un fotómetro y como funciona.Solución:El fotómetro mide la atenuación de un haz de luz, debido a la absorción de electrolito coloreado en una solución, éste parámetro depende de la concentración de la especie responsable de la absorción.

Para su funcionamiento, primero se coloca el patrón en la en la otra celda y se ajusta el instrumento al 100% de trasmitancia.Después se retira el patrón y se mide el %T de las muestras con un instrumento de doble haz, el rayo de luz generalmente se divide en dos; una parte se dirige a través del patrón y la otra a través de la muestra en forma simultánea. Así un instrumento de doble haz compensa los cambios a corto plazo en la intensidad de la lámpara y en la respuesta del detector.

2. Una solución X que contiene de 1.54 x 10-4 M tiene una transmitancia de 0.0874 cuando se mide en una celda de 2 cm. Que concentración de X permitirá tener una transmitancia 3 veces mayor si se utiliza una celda de 1 cm.

Solución:Se tiene

Ao=−logTAo=−log 0.0784Ao=1.0585

Si:


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Ao=ε . c .11.0585=(ε ) x (1.54 x10−4).(2)

ε=3435.6511Luego:

Ao=−logTAo=−log 0.2622Ao=0.5814

Entonces:Ao=ε . c .1

0.8514=(3436.6511) x (c ).(1)c=0.69x 10−4M

3. Trate sobre la importancia de las soluciones coloreadas para un químico analítico.Solución:El análisis espectroquímico por emisión es el método instrumental de análisis más antiguos; por eso a sido muy estudiado y los modernos espectrómetros recogen toda la experiencia de muchos años de avance tecnológico en éste campo.De aquí que su área de aplicación sea tan extraordinariamente amplia que abarca desde análisis cualitativo y cuantitativo de minerales y de rocas, al de productos metálicos y siderúrgicos, aleaciones de todo tipo y productos comerciales diversos.

La espectrografía de emisión aventaja a las demás técnicas instrumentales en el análisis cualitativo rápido particularmente en la identificación de impurezas y trazas. Además, permite efectuar el análisis por un método prácticamente no destructivo ni alterable de la muestra, bastando cantidades de esta del orden inorgánico.


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Recientemente su campo de aplicación se ha ampliado con la incorporación, como fuente de excitación de la llamada “antorcha o soplete de plasma”.El plasma es un gas ionizado con igual número de electrones que de iones positivos, es conductor de la electricidad y sensible a un campo magnético.Cuando se genera un plasma se libera una gran cantidad de energía que da lugar a temperaturas muy altas. Así con argón puro en estado de plasma se ha alcanzado temperaturas hasta de 16.000°K. A estas temperaturas tan elevadas se excitan muchos elementos, incluso aquellos que por los métodos convencionales de excitación (llama, arco o chispa) no originan líneas espectrales por ejemplo con los compuestos de niobio, tantalo y titanio o bien otros, como ciertos compuestos de fósforo o de boro difícilmente excitables.

4. Defina los siguientes términos: Transmitancia, Absorbancia, Absortividad y Absortividad Molar.Solución:Transmitancia: Unidad adimensional que mide la fracción o radiación incidente transmitida por una solución, por lo general esta se expresa en porcentaje. Absorbancia: Cifra sin dimensiones que indica hasta qué punto absorbe una sustancia la luz de una determinada longitud de onda lamda. Se define como el logaritmo negativo de la fracción de luz de longitud de onda que pasa a través de una muestra de solución. Su valor depende de la longitud del paso de luz, la concentración de la solución y el coficiente de extinción de la sustancia a esa longitud de onda.Absortividad: Se denomina absortividad a la medida de la cantidad de luz absorbida por una disolución, definida como la unidad de absorbancia por unidad de concentración por unidad de longitud de la trayectoria de luzAbsortividad molar: Posee el mismo concepto que la absortividad solo que esta esta unidad está hecha para una mol de sustancia.

5. Qué principio general trata la ley de Beer

Solución:

La ley de absorción de la luz habitualmente conocida como de "Lambert-Beer". En realidad, estos dos autores nunca llegaron a colaborar puesto que un siglo separa el nacimiento de cada uno. Johann Heinrich Lambert (1728-1777) realizó sus principales contribuciones en el campo de la matemática y la física y publicó en 1760 un libro titulado Photometria, en el que


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señalaba la variación de la intensidad luminosa al atravesar un rayo de luz un número "m" de capas de cristal podía considerarse como una relación exponencial, con un valor característico ("n") para cada cristal. En 1852, August Beer (1825-1863) señaló que esta ley era aplicable a soluciones con diversa concentración y definió el coeficiente de absorción, con lo que sentó las bases de la fórmula que sigue siendo utilizada actualmente:

ln IIo

=−ε . c . l

Dónde:ε es el coeficiente de absorción molecular, característico de la sustancia absorbente para la luz de una determinada frecuencia. c es la concentración molecular de la disolución l es el espesor de la capa absorbente o distancia recorrida por el rayoEsta propiedad comenzó a ser utilizada con fines analíticos gracias a los trabajos de Bunsen, Roscoe y Bahr, entre otros. El colorímetro más antiguo de la colección de la Universidad de Valencia es semejante al propuesto en 1870 por Jules Duboscq (1817-1886), un fabricante de instrumentos ópticos de París. Es un buen ejemplo de lo que Gaston Bacherlard denominaba “theorèmes réifiés” para hacer referencia a los instrumentos científicos. Dado que su forma y sus características muestran claramente las bases teóricas de su funcionamiento, este tipo de instrumentos resulta particularmente adecuado para ser empleados en la enseñanza, por ejemplo, en el estudio de las leyes de la colorimetría.

6. En cuanto al Equipo usado Que controles son los más importantes (calorímetro usado: spectonic-20 Bauseh y Lom )Solución:Los controles más importantes del equipo son:

Calibrador de la lectura de transmitancía

Calibrador de la longitud de onda (620nm) del rayo incidente.


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Recomendaciones:

Cuando usemos el espectrómetro de haz simple, el control de 100% de transmitancia debe reajustarse cada vez que se modifica la longitud de onda debido a la respuesta del detector que puede obtenerse a cada longitud de onda, las lecturas posteriores se escalan a la lectura del 100%.

La exactitud de los datos espectroscópicos depende sustancialmente del cuidado que se tenga del uso y mantenimiento de las celdas, las huellas, la grasa u otras manchas que pueden afectar los cálculos o afectar la transmisión de una celda por tanto es imprescindible que las celdas se limpien perfectamente antes como después de usarlas.


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Conclusiones:

Concluimos que la absorbancia de una solución depende linealmente de su concentración, si hallamos dicha relación, podremos hallar concentraciones desconocidas de la misma solución.

El color de una solución es el complemento de la luz que absorbe.

La ley de Beer también se aplica a soluciones que contengan más de una clase de especie absorbente (suponiéndose que no hay interacción entre ellas).

En el colorímetro la señal de la célula fotovoltaica es lineal respecto a la potencia de radiación que recibe, por ende se mide una relación ósea la T en %.

La muestra más coloreada (de concentración más alta) presenta mayor A y menor T.


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Bibliografia:

Fisico - química. Segunda edición. Gilbert W. Castellan. Addison Wesley Longman.

Fisico - química. Levine Mc Gaw - Hill.

Fisico - química. Jhon H. Meiser.

Introducción a la metalurgía física. Sidney H. Avner.

Fisico - química. Gaston Ponz Muzzo.

Fisico - química. Castellan.


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informe de fisicoquímica nº 4

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