Facultad de qumica e ingeniera qumica

Escuela acadmica profesional de qumica

Curso: laboratorio de qumica general I

TEMA: Determinacin de la densidad de solidos y lquidos

Practica: N 3

Grupo: N4

Horario: viernes de 1 5 pm

Integrantes:

Quintero Paredes , Alvaro Patricio

Alfaro Cruz , Luis Rodrigo

Mezarina Montenegro , Renato Alessio

Fecha de realizacin: 27/04/15

Fecha de entrega: 30/04/15

Tabla de contenidos pg.

Resumen. 3

Introduccin.. 4

Fundamento terico 5

Detalles experimentales. 7

Anlisis y discusin 13

Conclusiones 17

Recomendaciones... 18

Bibliografa. 19

Apndice..20

Resumen

Con la presente prctica de laboratorio deseamos comprender mejor las propiedades de la Materia. Refrindonos principalmente a la masa, el volumen y la densidad. Para ello haremos uso de diferentes instrumentos de laboratorio como son: la balanza analtica, probetas, pipetas, vaso de precipitados, muestras liquidas y solidas.

Haremos uso del mtodo de Arqumedes para la determinacin de los volmenes en las muestras solidas y poder as determinar su densidad posteriormente, en el caso de las muestras liquidas determinaremos la densidad con la relacin de masa-volumen. Luego de determinar las densidades de las muestras solidas y liquidas procederemos a determinar su grado de error, para ello haremos uso de una relacin entre el valor terico y el valor experimental de las densidades de las muestras (error absoluto o porcentaje de error).

De los resultados obtenido en la siguiente practica podemos darnos cuenta que la densidad es una propiedad de la materia que presenta cierto grado de precisin ya que lo factores ambientales juegan un rol importante en la determinacin de esta lo que no nos permite obtener resultados iguales siempre.

Introduccin

La qumica se basa en el estudio de la materia y sus propiedades, elementos caractersticos de cada especie. Las propiedades fsicas no varan dentro de la misma especie al ser medidas, pero si lo hacen cuando estas estn bajo diferencia de Presin y Temperatura. Las propiedades qumicas presentan cambios en la naturaleza de las sustancias cuando se someten a mediciones. Todo esto hace preciso unificar formas de obtener valores comparables para las diferentes propiedades de la materia. Esto se ha logrado mediante el establecimiento de patrones internacionales obtenidos con el ajuste de los resultados de las experiencias de la comunidad cientfica, unificado en el S.I. (sistema internacional de medidas). As tambin se han obtenido definiciones para cada uno de los objetivos medidos.

La prctica nos ayudo a entender de una manera diferente las propiedades de la materia y poder apreciar la relacin que tiene esta con el medio que nos rodea, ya que todos estamos bajos sus efectos.

Tambin pudimos aprender a utilizar correctamente algunos instrumentos de laboratorio como la balanza analtica y mejorar el manejo de otros instrumentos ya conocidos.

Fundamento Terico:

Masa:

La masa es una de las magnitudes fundamentales de la fsica. De hecho, muchos fenmenos de la naturaleza estn, directa o indirectamente, asociados al concepto de masa.

Un primer acercamiento al concepto de masa se puede expresar al decir que masaes la cantidad demateriaque tiene un cuerpo.

Entender esa afirmacin requiere, sin embargo, conocer el concepto de materia.

Los cientficos suelen definir materia como todo aquello que poseeinercia, y aqu aparece el concepto deinercia.

Por el momento, solamente diremos que un cuerpo tieneinerciasi para modificar su estado, entindase como cambiar sumovimiento, requiere de que sobre l se aplique unafuerzaneta. Una fuerza que tenga un valor distinto de cero.

Materia, entonces, al ser todo aquello que posee inercia, sera todo aquello que requiera una fuerza para detenerse o iniciar su movimiento, ahora aparece el concepto defuerza.

El kilogramo prototipo esta hecho de una aleacin de platino e iridio. Se conserva en un depsito de seguridad en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas que s en encuentra en Sevres, Francia. En 2007 se descubri que la aleacin ha perdido en gorma misterioso aproximadamente 50ug.

Peso:

El peso de un cuerpo es una magnitud vectorial, el cual se define como la fuerza con la cual un cuerpo acta sobre un punto de apoyo, a causa de la atraccin de este cuerpo por la fuerza de la gravedad. La situacin ms corriente, es la del peso de los cuerpos en las proximidades de la superficie de un planeta como la Tierra, o de un satlite. El peso de un cuerpo depende de la intensidad del campo gravitatorio y de la masa del cuerpo. En las proximidades de la Tierra, todos los objetos materiales son atrados por el campo gravitatorio terrestre, estando sometidos a una fuerza (peso en el caso de que estn sobre un punto de apoyo) que les imprime un movimiento acelerado, a menos que otras fuerzas acten sobre el cuerpo.

Masa y Peso:

Aunque los trminos masa y peso suelen usarse indistintamente, en sentido estricto se trata de cantidades diferentes. Mientras que la masa es una medicin de la cantidad de materia de un objeto, el peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. Una manzana que cae de un rbol es atrada hacia abajo por la gravedad de la Tierra. La masa de la manzana siempre ser constante mientras que el peso depende de la aceleracin de la gravedad. Por ejemplo en la Luna la manzana pesara un sexto de lo que pesara en la tierra ya que la gravedad lunar es apenas una sexto que la de la Tierra. Por extrao que parezca, el proceso de medir la masa se llama pesada.

VOLUMEN:

El volumen es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una funcin derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones de longitud.

DENSIDAD:

La densidad de una sustancia, simbolizada habitualmente por la letra griega , es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. Es la magnitud que expresa la relacin entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cbico (kg/m), aunque frecuentemente se expresa en g/cm. La densidad es una magnitud intensiva.

= densidad

m= masa

V= volumen

Detalles experimentales:

1.- Los siguientes aparatos que usaremos:

Probeta: Es un instrumentovolumtricoque consiste en un cilindro graduado de vidrio que permite contener lquidos y sirve para medir volmenes de forma aproximada.

En los siguientes experimentos usaremos tanto de plstico como de vidrio.

Pipeta: Es un instrumentovolumtricode laboratorio que permite medir el volumen de un lquido con bastante precisin. Suelen ser devidrio. Est formada por un tubo transparente que termina en una de sus puntas de forma cnica, y tiene una graduacin (una serie de marcas grabadas) con la que se indican distintos volmenes.

Vaso Precipitado: Es unrecipientecilndricode vidrio borosilicado fino que se utiliza muy comnmente en ellaboratorio, sobre todo, para preparar o calentar sustancias y traspasarlquidos.

Balanza:

Es uninstrumento que mide la masa de un cuerpo o sustancia qumica, utilizando como medio de comparacin la fuerza de la gravedad que acta sobre el cuerpo. La palabra proviene de los trminos latinos:

Densmetro: Undensmetroes uninstrumento de medicinque sirve para determinar ladensidad relativade los lquidos sin necesidad de calcular antes sumasay volumen. Normalmente, est hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posicin vertical

*Los siguientes materiales que usaremos:

- Lquidos:

Agua Potable

Alcohol

Sulfato Cprico

-Slidos:

Hierro

Aluminio

Plomo

2.-

Experimento 1: Determinacin de las densidades de los siguientes lquidos con el mtodo del picnmetro.

a) Pesamos una probeta graduada de 50mL limpia y seca.

b) Aadimos con una pipeta de 10mL del lquido y luego pesamos nuevamente.

c) Repetimos la operacin aumentando cada vez 10mL hasta llegar a 50mL, pesando en cada aumento del volumen.

d) Elaboramos una tabla para registrar las medidas que obtengamos con el experimento como masa volumen, etc.

e) Repetimos todos estos procedimientos con las diferentes muestras que nos brinda el profesor(a).

-Diagrama de flujo del mtodo del picnmetro:

- Tabla:

Lquido

V(mL)

Mprobeta (g)

Mprobeta + Mlquido (g)

Mlquido (g)

PLquido(g/mL)

Agua potable

10

20

30

40

50

98.87g

98.87g

98.87g

98.87g

98.87g

108.80g

118.73g

128.57g

138.53g

148.46g

9.93g

19.86g

29.70g

39.66g

49.59g

0.993 g/mL

0.993 g/mL

0.990 g/mL

0.992 g/mL

0.992 g/mL

Alcohol

10

20

30

40

50

98.87g

98.87g

98.87g

98.87g

98.87g

106.90g

114.89g

122.83g

130.83g

138.80g

8.03g

16.02g

23.96g

31.96g

39.93g

0.803 g/mL

0.801 g/mL

0.799 g/mL

0.799 g/mL

0.799 g/mL

Sulfato Cprico

10

20

30

40

50

98.87g

98.87g

98.87g

98.87g

98.87g

108.98g

11909.g

129.19g

139.29g

149.33g

10.11g

20.22

30.32

40.42

50.46

1.011 g/mL

1.011 g/mL

1.011 g/mL

1.011 g/mL

1.010 g/mL

*Experimento 2: determinacin de las densidades de los slidos con el mtodo de Arqumedes.

a) En una probeta de plstico de 100mL aadimos 50mL de agua potable.

b) Pesamos el slido en la balanza, colocamos cuidadosamente el slido dentro de la probeta con agua y el nuevo volumen menos el volumen original es el volumen del slido. A esto se le llama tambin volumen de desplazamiento.

c) Elaboramos una tabla para registrar las medidas que obtengamos con el experimento como masa volumen, etc.

e) Repetimos todos estos procedimientos con las diferentes muestras que nos brinda el profesor(a).

-Diagrama de flujo del mtodo del picnmetro:

- Tabla:

Slido

VH2O (mL)

Mslido (g)

VH2O + Vslido (mL)

Vslido (mL)

Pslido (g/mL)

Hierro (Fe)

50mL

50mL

50mL

23.58g

42.64g

60.33g

53.0mL

55.4mL

58.0mL

3.0mL

5.4 mL

8.0 mL

7.86 g/mL

7.90 g/mL

7.54 g/mL

Aluminio (Al)

50mL

50mL

50mL

9.01g

17.35g

26.65g

53.0mL

56.1mL

59.9mL

3.0 mL

6.1 mL

9.9 mL

3.00 g/mL

2.84 g/mL

2.69 g/mL

Plomo (Pb)

50mL

50mL

50mL

64.08g

126.95g

178.31g

55.9mL

61.1mL

66.1mL

5.9 mL

11.1 mL

16.1 mL

10.86 g/mL

11.44 g/mL

11.08 g/mL

Anlisis y discusin de resultados:

*Para el experimento 1:

-Promedio Aritmtico: Con un promedio aritmtico de las densidades experimentales determinamos la densidad promedio experimental de los siguientes lquidos:

Agua Potable

Alcohol

Sulfato Cprico

Densidad Promedio (g/mL)

0.992 g/mL

0.800 g/mL

1.011 g/ml

-Margen de error: el margen de error de la experimentacin lo calculamos mediante la siguiente frmula:

% de Error= (Vt Ve) x100 Donde: Vt= valor terico

Vt Ve= valor experimental

Nota: el % puede ser (+) por defecto o (-) por exceso

Agua Potable

1.001 g/mL

Alcohol

0.810 g/mL

Sulfato Cprico

1.011 g/mL

*El valor terico de los lquidos los tomamos con el densmetro de la siguiente manera:

Valores tericos:

Tabla de margen de errores:

Agua Potable

% de Error= (1.001 0.992) x100= 0.899 % , margen de error

1.001 por defecto

Alcohol

% de Error= (0.810 0.800) x100= 1.234 % , margen de error

0.810 por defecto

Sulfato Cprico

% de Error= (1.011 1.011) x100= 0 % , margen de error

1.011

-Factores que alteraron una ptima medicin de ciertos puntos en la grfica:

Agua Potable: las condiciones ambientales cambiantes que haba en laboratorio

Sulfato Cprico: en la grafica hubieron dos puntos que quedaron fuera de la grafica , lo mas probable es que haya habido algn error ala hora de medir la cantidad de liquido dentro de la probeta

*Para el experimento 2:

-Promedio Aritmtico: Con un promedio aritmtico de las densidades experimentales determinamos la densidad promedio experimental de los siguientes lquidos:

Hierro

Aluminio

Plomo

Densidad Promedio (g/mL)

7.77 g/ml

2.84 g/ml

11.12 g/ml

-Margen de error: el margen de error de la experimentacin lo calculamos mediante la siguiente frmula:

% de Error= (Vt Ve) x100 Donde: Vt= valor terico

Vt Ve= valor experimental

Nota: el % puede ser (+) por defecto o (-) por exceso

*La densidad de terica de los slidos la obtendremos con la ayuda de la tabla peridica.

Hierro

Aluminio

Plomo

Densidad terica (g/mL)

7.87 g/mL

2.70 g/mL

11.30 g/ml

Tabla de margen de errores:

Hierro

% de Error= (7.87 7.77) x100= 1.27% , margen de error

7.87 por defecto

Aluminio

% de Error= (2.70 2.84) x100= -5.18 % , margen de error

2.70 por exceso

Plomo

% de Error= (11.30 11.12) x100= 1.59 % , margen de error

11.30 por defecto

-Factores que alteraron una ptima medicin de ciertos puntos en la grfica:

Hierro:

Aluminio: (1) un punto es que queda fuera de la grafica del aluminio, que se mide ala falta de precisin ala hora de observar la cantidad de lquido desplazado.

Plomo: (1) en este punto de la grfica, la poca precisin para llegar a la densidad correcta fue que al no inclinar lo suficiente la probeta este debido a que es ms denso que los dems hizo que cayera muy bruscamente y salpicara un poco de agua por el todas la pared de la probeta.

CONCLUSIONES

Podemos concluir de que la formula densidad=masa/volumen no es solo terica tambin se puede aplicar en la realidad, observamos que mediante una serie de experimentos se puede hallar la densidad terica con un cierto porcentaje de error como por ejemplo: Utilizamos 50 mililitros de agua en la probeta y pusimos un cierto gramaje de hierro, el volumen del agua aumento indicando que ese es el volumen del hierro y usando la formula densidad=masa/volumen hallamos una densidad que se acercaba al valor terico de la misma manera repetimos el proceso de agregar hierro sumar la masa total y dividirlo con el volumen total aumentado dndonos una densidad aproximada al valor anterior o incluso nos dio la misma cantidad,

Se repiti el proceso 2 veces, hicimos el promedio de los 3 valores de densidad que obtuvimos y nos da lo que llamamos densidad experimental, y usando la formula (densidad terica densidad experimental)/densidad terica x 100% esto nos da el porcentaje de error que hemos tenido con respecto a la densidad terica.

Tambin se concluye de que para hallar la densidad terica de un lquido con un densmetro, primero debemos de observar el intervalo de valores del densmetro para saber si estn dentro de los valores de densidad experimental que obtuvimos de lo contrario el densmetro no podr medir la densidad porque no contiene los valores a los que la densidad experimental pertenezca.

De esta manera colocando el densmetro en el lquido tendremos que esperar a que llegue a un estado de reposo y observar a que lnea llega el tope del lquido, tendremos que dar un valor segn el rango de valores del densmetro y as es como obtenemos la densidad terica de un lquido.

RECOMENDACIONES

Las recomendaciones que como grupo brindamos es que al momento de querer obtener una densidad experimental y porcentaje de error cuando trabajemos con los lquidos es de suma importancia tener los objetos a utilizar totalmente secos, porque la mas mnima gota de agua o de cualquier lquido alteraran el volumen y por eso se alterara totalmente el porcentaje de error, mantener secos los objetos nos ayudaran a tener una mayor exactitud con respecto a la densidad terica, tambin al manipular slidos preferible cogerlos con pinzas ya que si lo agarramos con la mano le aadiremos peso.

Y al querer medir la densidad de un lquido con un densmetro es importante tener en cuenta que el valor de la densidad experimental pertenezca a el rango de valores del densmetro con, ya que la densidad experimental contendr un valor que se acerca al real.

Bibliografa:

Qumica de Raymond Chang y Kenneth A. Goldsby Capitulo 1.6; 1.7

http://www.instrumentosdelaboratorio.net/

http://www.tplaboratorioquimico.com/

http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Dens%C3%ADmetro

http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-04-07-Densidad.pdf

http://quimicaparatodos.blogcindario.com/2009/08/00055-determinacion-experimental-de-la-densidad.html

Apndice

CUESTIONARIO:

1. En la siguiente tabla, figuran datos para dos muestras obtenidos por tres grupos de estudiantes en la determinacin de la densidad del Pb(11,3 g/cm3)

Grupo de

estudiantes

Vol. del solido

Masa del solido

D=Relacin

M(g) / V(cm3)

A

3,40 cm3

40,20 g

11,8 g/ cm3

9,12 cm3

104,40 g

11,4 g/cm3

B

4,20 cm3

48,00 g

11,4 g/cm3

8,21 cm3

93,20 g

11,3 g/cm3

C

2,13 cm3

25,10 g

11,8 g/cm3

5,65 cm3

66,56 g

11,8 g/cm3

Defina el concepto de precisin y exactitud y demuestre que grupo obtuvo datos de densidad ms precisos y que grupo los ms exactos.

PRECISION: La capacidad que tiene un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones.

EXACTITUD: Es la capacidad del instrumento de acercarse al valor de la magnitud real.

Ni ms precisos ni ms exactos:

Grupo A: No obtuvieron los datos ms exactos debido al que el valor de la densidad terica es 11,3 g/cm3 mientras que ellos obtuvieron de densidad experimental 11,6 g/cm3 y de % de error -2.65% y tampoco obtuvieron los datos ms precisos debido a que ningn valor de densidad obtenido se repite.

Ms exactos:

Grupo B: obtuvieron los datos ms exactos ya que fueron los que ms se acercaron al valor de la densidad terica (11,3 g/cm3), ellos obtuvieron de densidad experimental 11,4 g/cm3 y de % de error -0,88%, y no son las ms precisos ya que ningn valor de densidad obtenido se repite.

Ms precisos:

Grupo C: No obtuvieron los datos ms exactos debido a que el valor de la densidad terica (11,3 g/cm3) y la densidad experimental que ellos obtuvieron fue 11,8 g/cm3 y el % de error obtenido es -4.42% y si son los ms precisos debido a que sus valores de densidad se repiten.

2. Con los datos obtenidos en el laboratorio determinar, analtica y grficamente la densidad de cada solido, compare estos resultados con los valores tericos determine en cada caso el % de error.

(Est escrito en la hoja milimetrada de graficas)

3. En las grficas obtenidas para la densidad de slidos encuentre, por interpolacin las masas de cada solido para un volumen de 5 cm3 y determine la densidad en cada caso

4. La masa de una probeta vaca es 120.5 g, se agrega 60 mL de agua, 56.5 g de perdigones de plomo y finalmente se completa con limaduras de hierro hasta leer un volumen total de 85 mL. Cul es la masa total de la probeta y su contenido?

Mprobeta=120.5 g V=60 mL de agua Mplomo: 56.5 g Vtotal= 85

Datos: DH2O= 1 g/mL Dplomo= 11,3 g/mL Dhierro= 7,86 g/mL

Volumen total= Vagua + Vplomo + Vhierro

Masa total = Magua + Mplomo + Mhierro + Mprobeta

Vagua= 60 pero D=m/V 1 g/mL= m/60mL

magua=60 g

Mplomo= 56,5 g pero D=m/V 11,3 g/mL=56,5 g/V

Vplomo = 5 mL

Del volumen total =85 = Vagua + Vplomo + Vhierro

85 = 60mL + 5mL + x

Vhierro= 20 mL

Vhierro=20 mL pero D=m/V 7,86 g/ml= m/20 mL

mhierro= 157,2 g

Masa total= 60 g + 56,5 g + 157,2 g + 120,5 g

RPTA: 394,2 g

5. La densidad de un aceite de olivo es 0,92 g/mL. Cuntos recipientes de 0,5 L se necesitan para envasar 9290 kg de aceite de olivo?

1 Recipiente = 500 mL

Densidad = cantidad de masa en un determinado volumen

0,92 g/mL= m/500 mL

m= 460 g

9290 kg / 460 g para determinar en cuantos recipientes debo vertir los 9290 kg de aceite de olivo.

RPTA: 2,0 x 1000 recipientes.

6. Cmo se fabrica un densmetro?

fabricacin de forma tradicional :

Qu necesitamos?Pajitas SalVaso de aguaPinzasCmo lo hacemos?Ablandamos uno de los extremos de una pajita calentndolo con un mechero, cuidado que no arda el plstico!, y apretamos con unas pinzas hasta que se cierre. Metemos en la pajita una pequea cantidad de sal o arena y antes de cerrar el otro extremo, comprobamos que la pajita quede flotando cuando la colocamos en un vaso alto con agua, si no es as modificamos la cantidad de sal o arena. Hacemos una marca con rotulador en el punto de la pajita que est justo en la superficie del agua. Sacamos la pajita y la cerramos por el otro extremo, el densmetro tiene ya una marca que tomaremos como referencia.Pero ms que conocer el valor exacto de la densidad, nos interesa comparar si un lquido desconocido es ms o menos denso que el agua, solo tenemos que observar dnde queda la marca, por encima de la superficie, si el lquido es ms denso (agua salada) y por debajo si lo es menos (alcohol).Podemos calibrar el densmetro colocndolo en otros lquidos de densidad conocida y poner otras marcas. Los valores de la tabla nos pueden servir como referencia, teniendo en cuenta que son aproximados:Gasolina: 0,7 Alcohol: 0,8 vino: 0,9 Agua: 1, leja: 1,1En qu nos basamos?En este experimento estamos aplicando el principio de Arqumedes: "todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado".Cuando introducimos la pajita en el lquido actan sobre ella dos fuerzas, su peso hacia abajo y el empuje del lquido hacia arriba, del resultado de aplicar ambas fuerzas depende que un cuerpo flote o se hunda. El peso de la pajita siempre ser el mismo pero el empuje no. Un lquido ms denso que el agua hace que el empuje sea mayor y veremos la marca por encima de su superficie (agua salada), por el contrario si es menos denso, el empuje es menor y veremos la marca por debajo de la superficie (alcohol).

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