CALCULO DE DENSIDAD

Calor de dilución del acido muriático / octubre 2010

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Y COMERCIO EXTERIOR

CALCULO DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS

INTEGRANTES: o LEONARDO LOPEZ WILSONo PACHECO URRUTIA YUVERo VILLEGAS CAMPOS ROSINALDOo MERA CAMPOS JOSÉ ANTONYo QUINTANA VASQUEZ JHENNIFERo OCHOA OCAÑA LUIS

AREA: FISICOQUÍMICA

DOCENTE: WILLIAM LORENZO ALDANA JUÁREZ

CICLO: IV – 2010-02

Pimentel noviembre del 201

Cálculo de densidad de líquidos / noviembre 2010

MEDICIONES DE MASA, VOLUMEN Y DENSIDAD

I.- INTRODUCCION

Esta práctica se realizó con activa participación de nosotros los estudiantes y el

docente, calculando la densidad de líquidos (agua), haciendo uso de formula (ρ=m/v).

Para determinar la masa del líquido se utilizo una balanza digital y para la

determinación del volumen del líquido utilizamos el picnómetro y la pipeta.

El picnómetro es un instrumento es un recipiente calibrado, con el que se puede pesar

un volumen de líquido con mucha precisión, se utiliza para determinar la densidad de

líquidos. Su 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 una sustancia homogénea es una propiedad física que la caracteriza y

está definida como el cociente entre la masa y el volumen de la sustancia que se trate.

Esta propiedad depende de la temperatura, por lo que al medir la densidad de una

sustancia se debe considerar la temperatura a la cual se realiza la medición. En el

caso de sustancias no homogéneas lo que obtenemos al dividir la masa y el volumen

es la densidad promedio. En esta práctica se determina la densidad de un líquido y un

sólido homogéneos y se calcula la incertidumbre obtenida con los instrumentos

empleados.


II.- OBJETIVOS

Determinar la densidad de líquidos utilizando dos métodos diferentes.

Discutir, a partir de los resultados experimentales, cuál de los métodos

es el más exacto para medir la densidad de líquidos.

Utilizar instrumentos con mayor precisión para obtener masa y

volúmenes, con la finalidad de calcular su densidad.

Desarrollar destrezas para determinar numéricamente las densidades

de cuerpos sólidos y líquidos.

Determinar la variación de la densidad con la concentración de

diferentes soluciones de sal.

III.- JUSTIFICACION

Este laboratorio experimental tiene como finalidad que el alumno aplique los

conocimientos adquiridos en la ciencia de la fisicoquímica, en lo referente al cálculo de

densidades ya sea en solidos o líquidos, que es de gran importancia en el manejo de

soluciones, etc. En la agroindustria.

El mercado de trabajo, demanda hoy día, de un personal capaz de aplicar

creativamente sus conocimientos, capaz de transformar la realidad, de realizar

verificaciones, pruebas y experimentos.


IV.- FUNDAMENTO TEÓRICO

La densidad de los líquidos se mide de una manera similar a como se midió la

densidad de los sólidos. En este caso también se emplearán tres métodos: el del

picnómetro, el de la probeta y el del principio de Arquímedes. Es necesario tener en

cuenta la temperatura porque ésta influye en el valor de la densidad: a medida que

aumenta la temperatura, la densidad del líquido se hace ligeramente menor. ¿Por

qué?

Un picnómetro es un pequeño frasco de vidrio de volumen exacto y conocido (Vp). Se

pesa vacío (wp), luego se llena completamente (incluído el capilar) con el líquido cuya

densidad se desea determinar y finalmente se pesa (wpl). Con estos datos se puede

calcular la densidad del líquido:

Soluciones

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más componentes. A aquél

componente que se encuentra en mayor cantidad se conviene en llamarlo solvente y a

los demás solutos. Cuando uno de los componentes es el agua, entonces la solución

se denomina acuosa y el solvente es el agua. Cuando la solución tiene únicamente

dos componentes se llama binaria.

Picnómetro

La concentración de un soluto en una solución es la cantidad relativa del soluto con

respecto a una determinada cantidad de solvente o de solución. Una de las formas

más usadas para expresar la concentración es el porcentaje peso a peso que se

calcula como:


Porcentaje p/p =

Así por ejemplo, una solución de NaCl de concentración 2.5% p/p indica que por cada

100 g de la solución hay 2.5 g de NaCl. La densidad de una solución acuosa se mide

del mismo modo como se mide la densidad de un líquido puro.

La medición: es el procedimiento por el cual se determina cuantitativamente el valor

de una propiedad o de una magnitud. Una magnitud es todo aquello susceptible de ser

medido. Por ejemplo, la masa, la temperatura, la densidad, etc. Se debe tener

presente que toda medición es inexacta, es decir siempre existe una diferencia entre lo

medido y lo real. Esta diferencia depende en algunos casos del operador y en otros

casos del instrumento de medida.

Otra definición importante es que una medición es una transferencia de información en

términos de unidades patrón, la información puede transmitirse seres o a maquinas.

Cualquier medición culmina en una sensación, el incremento sensor puede ser el ojo

humano o un instrumento. El proceso de medición va acompañado de cierto grado de

incertidumbre la cual se acentúa entre menor sea el tamaño del cuerpo en que se

mida.

El error: existe en toda medición que se realiza, siempre existe un margen pequeño

de error. Se define error como la diferencia que existe entre el valor obtenido en la

práctica y el valor verdadero o real. Según la teoría estadística existen dos clases de

error.

a) Error absoluto (EA): viene a ser la diferencia que existe entre el valor

medido y el valor real. El error absoluto puede ser positivo o negativo.

Matemáticamente se expresa como:

EA= VM – VR

EA: Error absoluto.

VM: Valor medido (practica)

VR: Valor real (teórico)


b) Error relativo:(ER): Es el cociente obtenido al dividir el error absoluto

entre el valor real. El error relativo siempre se debe expresar en

porcentajes. Matemáticamente se expresa:

ER= VM-VR X 100

VR

Es muy importante que el estudiante conozca que el error relativo es a

dimensional; y para una medición correcta este error no debe exceder el 5%.

La Masa: la masa se define como una medida de la cantidad de materia que

tiene un cuerpo. La masa se considera una magnitud invariable y se puede

determinar haciendo uso de la balanza. Uno de los instrumentos más

importantes en el laboratorio de química es la balanza con la cual se pueden

pesar materiales con gran magnitud y precisión. Hoy en día se conocen

diversos tipos de balanzas. Existen balanzas cuya precisión es del orden

0.0001 g. llamadas balanzas de precisión o balanzas analíticas; y otros

balanzas con menor precisión es decir solamente de 0.1 g. como la balanza de

triple brazo.

Antes de usarla observe las siguientes precauciones:

a) No coloque las sustancias químicas directamente sobre el platillo de la

balanza, coloque primero un papel o recipiente para evitar la corrosión

de los platillos.

b) Limpie cualquier material que se quede en o cerca de la balanza

después de pesar.

c) Antes de pesar cualquier objeto, asegúrese que la balanza este

nivelada y al pesar tratar de respirar lo menos posible; ya que podría

influir en el pesado, mas aun si es el caso de usar balanzas analíticas.

Para realizar una pesada existen dos métodos conocidos que son:


Pesada directa

Pesada indirecta

Medición de Volúmenes.- para conocer el volumen de un cuerpo, se tiene que tener

en presente si se encuentra en estado sólido o líquido.

a. Volumen de sólidos.- para determinar el volumen de un cuerpo sólido se debe

tener en cuenta que clase de sólido es. Si se trata de un sólido de forma

regular su volumen se calcula por fórmulas geométricas. Si se Trata de un

sólido irregular (sólido amorfo), el volumen de agua que desplaza es igual al

volumen del cuerpo.

b. Volumen de Líquidos.- para la medición volumétrica de líquidos se debe tener

presente que los vasos de precipitación, matraces y balones se utilizan para

indicar solamente volúmenes aproximados, si queremos medir el volumen de

un líquido con mayor exactitud se debe utilizar probetas, buretas, pipetas. Todo

líquido dentro de un recipiente forma en su superficie un menisco. Si el

menisco es cóncavo la lectura correcta se leerá en la parte inferior del menisco,

y si el menisco es convexo la lectura correcta es la parte superior del menisco.

c. Unidades de volumen de áridos.- también llamadas tradicionalmente

unidades de capacidad. Éstas unidades fueron creadas para medir el

volumen que ocupan las cosechas (legumbres, tubérculos, forrajes y frutas)

almacenadas en graneros y silos. Estas unidades fueron creadas porque hace

muchos años no existía un método adecuado para pesar todas las cosechas

en un tiempo breve, y era más práctico hacerlo usando volúmenes áridos.

Actualmente, estas unidades son poco utilizadas porque ya existe tecnología

para pesar la cosecha en tiempo breve.

La densidad; es una propiedad inherente de cada sustancia y es muy útil en su

identificación. Se define densidad como la relación que existe entre la masa de una

sustancia y el volumen que ocupa. Matemáticamente se expresa:


Densidad = Masa del Cuerpo

Volumen

Las sustancias se caracterizan por sus densidades, porque es raro que dos sustancias

diferentes tengan las mismas densidades. La densidad de sólidos y líquidos se

expresa usualmente en g /cm3, Kg/L, TM/m3. La exactitud de la medida de la densidad

de una sustancia depende de la exactitud empleada para medir la masa y el volumen

del cuerpo.

V.- MATERIALES, EQUIPOS Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

MATERIALES Y EQUIPOS

Una balanza analítica

Una probeta graduada de 100ml.

Una pipeta de 10ml.

Un frasco lavador

Agua destilada

Un picnómetro

Una varilla

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Determinación de la densidad por el método del picnómetro

Se usará el picnómetro para medir el volumen del líquido. Para ello necesitamos las

mediciones de las siguientes variables.

Temperatura del líquido (T): __________ ºC

Peso del picnómetro vacío (wp): __________ g

Volumen del picnómetro (Vp): __________10cm3

1. Llenar el picnómetro hasta la superficie, no sin antes de haber tomado su masa

de dicho instrumento.

2. Después nuevamente se toma la masa del picnómetro más la muestra (agua).

3. Se realizan los cálculos.


Medición de masa y volumen en probeta

1. Tarar la masa de la probeta y medir 3 volúmenes diferentes del líquido (agua)

con la pipeta y vertirlos a la probeta.

2. Posteriormente medir la masa de cada volumen de líquido respectivamente.

3. Finalmente realizar los cálculos mediante la fórmula:

VI.- RESULTADOS

DATOS EXPERIMENTALES

DEMOSTRACION DE LA TEMPERATURA DE EBULLICION: El agua presente en el

balón fue sellado herméticamente y luego fue llevado al caño y se le adiciono agua

por la parte exterior del balón, inmediatamente comenzó a hervir el agua presente en

la parte inferior, demostrándose así que no puede hervir con una sola temperatura.

CÁLCULO DE DENSIDAD DEL AGUA UTILIZANDO EL PICNÓMETRO

Masa del picnómetro= 8.837g

Volumen del picnómetro= 10

Masa del picnómetro más la masa del agua= 19.049g

Temperatura del agua= 25 ºC

Presión= 1 atm

CÁLCULO DE DENSIDAD DEL AGUA UTILIZANDO LA PROBETA PARA

RECEPCIONAR EL LÍQUIDO Y LA PIPETA PARA MEDIRLO


Para este caso la masa de la probeta se tara y se agrega el agua ya medida con la

pipeta, dado que la masa de la probeta más la del agua no se puede medir ya que

sobrepasa del límite de la balanza.

DENSIDAD Nº 1

Volumen= 20

Masa= 19.905g

Temperatura= 24 ºC

Presión= 1 atm

DENSIDAD Nº 2

Volumen= 30

Masa= 29.879g

Temperatura= 24 ºC

Presión= 1 atm

DENSIDAD Nº 3

Volumen= 40

Masa= 39.768g

Temperatura= 24 ºC

Presión= 1 atm

CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE SAL PRESENTE EN LA SOLUCIÓN Nº 2


Se utilizo un picnómetro para calcular el volumen de solución y una balanza digital

para calcular su masa. El volumen de la solución inicial era 60 ml, el cálculo que se

realizó utilizando los instrumentos ya mencionados era para 10 ml y para calcular la

masa total se tiene que utilizar regla de tres simple.

Masa del picnómetro= 8.837g

Masa del picnómetro mas la masa de la solución= 20.282g

Volumen de la solución= 10

Hallamos la densidad de la solución:

Hallamos la cantidad de sal presente en los 10 ml de solución que utilizamos

para el cálculo de la solución:

msol=20.284g-8.837g =11.447g

magua= 10.212g

1.235g de sal está presente solo en 10 de solución, para conocer la cantidad

de sal presente en 60 de solución, seria:

1.235g sal 10 de solución

X 60 de solución


OBSERVACIÓN: La cantidad de sal obtenida (7.41g), no coincidió con la cantidad de

sal agregada a la solución en un comienzo; esto se debió a que al momento de

agregar la solución al picnómetro no se le agito con la varilla y esto permito que la sal

se sedimentara en el fondo del vaso de precipitado.

VII.- DISCUSIONES

7.41 g de sal presentes en 60 ml de agua, fue el resultado que obtuvimos al

momento de realizar los cálculos correspondientes; el cual no coincidió con la

cantidad real de sal añadida en un inicio.

La no coincidencia de estos resultados se debió a que no se removió la solución con

la varilla antes de extraer los 10 ml, provocando que la sal se sedimente en la

superficie inferior del vaso de precipitado.

El agua presente en el balón fue sellado herméticamente y se le adiciono agua del

caño por la parte externa del balón y comenzó a hervir. Este fenómeno se da debido a

que la parte interior del balón está a menos de 1 atmosfera de presión, por lo tanto la

temperatura de ebullición va ser menor.

VIII.- CONCLUSIONES

Mediante la masa del agua y la masa de una solución calculada haciendo el

uso de la balanza analitica y su volumen medido a traves de un instrumento de

precision como es el caso del picnómetro; por diferencia se puede obtener la

cantidad de soluto presente y mediante una regla de tres simple se halla la

cantidad de soluto total presente.

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

volumen de líquido con mucha precisión.

El método de medición en probeta no es recomendable ya que no es muy

preciso; pero si es utilizado, es un método de forma indirecta en el cual se


miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la

densidad, este método se utiliza poco en lo que es industria.

IX.- RECOMENDACIONES

Tener en cuenta al momento de llenar el líquido al picnómetro, este debe estar

a ras o que sobresalga, para así asegurarse del volumen correcto del líquido

en el picnómetro.

El menisco del agua debe quedar tangente a la marca del volumen que se

estudia para disminuir los errores asociados al proceso de medición.

Procurar que no quede líquido en las paredes externas e internas de la

probeta, picnómetro; para no alterar la medición de volumen y masa


X. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Osorio R. “Manual de técnicas de laboratorio químico”

www.educasites.net/quimica.htm

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad"

Categoría: Magnitudes físicas

Categoría oculta: Wikipedia: Artículos con pasajes que requieren

referencias

http://es.wikipedia.org/wiki/Categor%C3%ADa:Wikipedia:Art%C3%ADculos_con_pasajes_que_requieren_referencias

http://es.wikipedia.org/wiki/Categor%C3%ADa:Wikipedia:Art%C3%ADculos_con_pasajes_que_requieren_referencias

http://es.wikipedia.org/wiki/Categor%C3%ADa:Magnitudes_f%C3%ADsicas

http://es.wikipedia.org/wiki/Especial:Categor%C3%ADas

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

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