Resumen_ en esta práctica tiene como objetivo principal el uso adecuado de la balanza analítica, empleando la calibración del matraz volumétrico de 25ml como base para determinar la precisión de la balanza, para así garantizar si el proceso de calibración es exacto. En la primera parte de la práctica se pesó 4 veces el matraz volumétrico con tapa y vacío, luego, se llenó de agua hasta enrasar y pesamos varias veces. Posteriormente tomamos los datos de pesaje y de temperatura del agua.

Palabras claves_ balanza analítica, laboratorio, calibración, temperatura, pesaje.

Abstract_ this practice has as main objective the proper use of the analytical balance, using calibration 25ml volumetric flask as the basis for determining the accuracy of the balance, to guarantee if the calibration is accurate. In the first part of the practice was weighed 4 times the volumetric flask with lid and empty, then it was filled with water to the mark and weigh several times subsequently take the weight data and temperature water and take weighing data .

Keywords_ analytical balance, laboratory, calibration, temperature, weighing.

I. OBJETIVOS

identificar y evaluar errores que se cometen en el trabajo experimental

expresar de forma correcta los resultados de un experimento

determinar la incertidumbre asociada a las medidas experimentales

aprender el manejo del matraz volumétrico

II. INTRODUCCIÓN

Es fundamental tener claro en la práctica de laboratorio los principales términos de la ciencia física para emplearlos en los resultados obtenidos; ya que si no lo conocemos no podemos evidenciar un completo análisis de los valores logrados. Es por esto que antes de hacer la práctica se debió no solo interpretar estos conceptos sino analizarlos.

Básicamente esta práctica de laboratorio trato sobre una calibración del volumen de un matraz volumétrico; para el método de calibración es necesario apreciar la exactitud, la precisión y por último el porcentaje de error para la determinación final del volumen. Es por esto que para comprender estos resultados y llegar a un valor especifico debemos entender las siguientes definiciones o conceptos como lo dije anteriormente, ya que en el momento de aplicarlos debemos tenerlos en cuenta:

• Medición: es un proceso básico de la ciencia que consiste en comparar un patrón seleccionado con el objeto o fenómeno cuya magnitud física se desea medir para ver cuántas veces el patrón está contenido en esa magnitud. En nuestro experimento lo que se hizo fue medir volúmenes con ayuda de un matraz volumétrico.

•Calibración: Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones especificadas, la relación entre los valores de magnitudes indicados por un instrumento o sistema de medición, o valores representados por una medida materializada o un material de referencia y los correspondientes valores aportados por patrones

De igual forma se desprenden otros conceptos básicos como:

Tecnología química. Universidad del valleCali, Colombia

_sebastianarangoquiroga@gmail.com cristiand_97@hotmail.com

Medida y tratamiento estadístico de datos calibración de un matraz volumétrico

S. Arango, C. Fernández

1

• Precisión: es la correspondencia entre las medidas efectuadas usando un mismo método o técnica de medición.

• Exactitud: es la concordancia entre cada medida obtenida y el valor real.

• Error: es la diferencia entre el valor real y el valor de resultados, este se conoce por medio de la ecuación:Error relativo= (valor observado – valor real)/ valor real = error absoluto/ valor real.

Precisión y desviación: es la diferencia entre el valor promedio aritmético de varias medidas y del valor de una medida individual se llama desviación absoluta, ecuación:Desviación absoluta= valor de una medida – valor promedio de varias medidas

• cifras significativas: en toda descripción cuantitativa es deseable dar la mayor cantidad posible de información y esto entraña no solo en especificar el valor número de la cantidad, sino también indicar los límites de incertidumbre de la medida.

III. MANEJO DE MATERIAL Materiales y Equipos

termómetro de 0-100 °C matraz volumétrico de 25ml balanza de un platillo sensible hasta 0.01 gramos Erlenmeyer de 125 ml gotero

1.5. PROCEDIMIENTO

Se calibra el volumen de un matraz volumétricoDe 25ml al enrasar hasta la marca indicada este volumen. Para este método de calibración se debe apreciar su exactitud, su precisión y expresar los resultados de la medida con el número correcto de cifras significativas que permita el instrumento utilizado. Al finalizar se calcula el porcentaje de error para la determinación experimental del volumen.

Se utiliza la balanza la cual nos da una precisión de +/- 0.1 gramos, se pesa, de acuerdo al procedimiento, se toma cuatro datos individuales del peso y luego se calcula el promedio del peso del matraz vacio. Se llena con agua el matraz hasta el enrase de 25 ml y se pesa. Se hace esta

operación 4 veces individuales; se anota los resultados y se calcula el promedio del peso del matraz con agua.

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Datos de la calibración del matraz volumétrico 25 ml mediante el método de pesaje de un líquido cuya densidad es conocida. Obteniendo de igual manera la temperatura del líquido, en este caso agua y su temperatura fue de 26 °C y con una densidad de 0.99678 g/cm3

Peso del matraz vacío

Peso del matraz lleno

Lec. Peso(g)

Lec. Peso (g)

1 31.85 1 56.65

2 31.86 2 56.69

3 31.85 3 56.70

4 31.86 4 56.70

promedio 31.86 promedio 56.59

Al obtener todos los datos correspondientes por las 8 medidas procedimos a sacar el promedio del matraz volumétrico vacío y del matraz volumétrico lleno con agua, para obtener este dato tenemos que sumar todos los valores obtenidos en las mediciones y al final dividirlo por la cantidad de muestras que se tomaron en la práctica experimental, estos son los resultados que nos fueron arrojados: Promedio de peso del matraz vacío:31.85+31.86+31.85+31.86=31.855 g ≈ 31.86 g

Promedio de peso del matraz con agua:56.65+56.69+56.70+56.70=56.685 g ≈ 56.69 g

Temperatura del agua:Para poder medir la temperatura del agua usamos un termómetro este nos arrojó la temperatura del agua que fue de 26°C

2

Teniendo nuestro promedio procedemos a hacer nuestros cálculos del peso del agua y del peso del matraz volumétrico.Calculo del peso del agua:

Para obtener el peso del agua simplemente llevamos a cabo una sustracción donde restamos el promedio del matraz con agua menos el promedio del matraz vacío y eso nos quedaría de esta forma:

56.69 g-31.86 g=24.83 g

Los que nos dice que 24.83 es nuestro peso del agua correspondiente

Calculo del volumen del matraz volumétrico hasta el enrase:

Para hallar el volumen del matraz volumétrico debimos emplear una formula diferente ya que debido a que el agua estaba a 26°C el vidrio del matraz de 25 ml se dilata y eso es un inconveniente para nuestro trabajo por esta razón aplicamos la siguiente ecuación

V= wll−wvdag−dai

Dónde:Wll es la masa del instrumento lleno Wv es la masa del instrumento vacío Dag es la densidad del agua Dai es la densidad del aire

Posteriormente debemos encontrar la densidad del aire para poder obtener el volumen que deseamos encontrar; Lo hallaremos en la siguiente ecuación:

ρ=p . M A

Z . R .T [1−XV .(1−M V

M A )]ρ : Densidad del aire en kg/m3

P: presión atmosférica PaM A: Masa molar del aire seco 0.0289635 kg/mol (para aire con una fracción molar de CO2 Xco2= 0.0004)Z: Factor de compresibilidad dimensionalR: Constante T : Temperatura termodinámica en k1 T = t + 273.15 (t°C)X v .: Fracción molar de vapor de agua, adimensional M V : Masa molar del vapor de agua 0.0180154 Kg/mol

Aplicando la formula obtenemos que la presión del aire es igual:Presión atmosférica= 1010.16 hPa

Incertidumbre 0.1 hPaTemperatura ambiente=29 °C

Incertidumbre 1.0 °CHumedad relativa en porcentaje= 70 %

Incertidumbre 10%Presión del aire = 1.1527 kg/m3

Incertidumbre 0.0041 kg/m3

Ya que las unidades obtenidas son de Kg/m3 realizamos la conversión de unidades con análisis dimensional:

1.152kgm3 ( 1000 g

1 Kg )( 1 m3

1000 L )( 1 L1000 cm3 )=0.001152 g/cm3

0.001152 g/cm3 ≈ 0.0012 g /cm3 Redondeamos

Mediante esta fórmula podemos obtener el volumen del matraz. Teniendo los datos necesarios para poder aplicar la formula como la densidad del agua que se conoce muy exactamente a varias temperaturas como se puede apreciar a 26°C la densidad es de 0.99678 g/cm3. La densidad del aire es de 0.0012 g/cm3

V= 56.69 g−31.86 g0.99678 g/cm3−0.0012 g/cm3 = 24.94 cm3

V. PREGUNTAS

1.asumiendo que el valor real del volumen del matraz volumétrico hasta el enrase es 25.00 cm3 calcule el porcentaje de error de su calibración

El promedio del peso del matraz vacío en la calibración fue de 31.86 g y el del matraz lleno de agua hasta el enrase es de 56.69 g

Peso del agua=56.69 g -31.86 g=24.83Temperatura del agua= 26°cDensidad (g/cm3) correspondiente= 0.99678

Para obtener el volumen, la fórmula es:

3

V= M/D, Entonces:

V= 24.830.99678

= 24.91

R/Error relativo = (valor observado –valor real)/ valor real = error abs. / Valor real.

Si es porcentaje debemos multiplicarlo por 100.

• Error relativo = (24.91-25.00) /25.00= 0.09/25.00 x 100= 0.36%

2.explique tres posibles causas de error en su calibración del matraz volumétrico

Generalmente tenemos 3 tipos de causas de error:Errores instrumentales: mala calibración de la pesa por ejemplo en nuestro casoErrores de método: el método utilizado o la técnica para llenar el agua en nuestro, no estén bien desarrollados.Errores personales: en nuestro caso podríamos descartar las dos anteriores, tendríamos que nuestras causas personales podrían ser

a) mala limpieza en las paredes o en el contenido del matraz volumétrico antes de ser pesado, modificando su masa.b) En el momento de tomar temperaturas no hacerlo de manera inmediata o adecuadamente.c) Mala utilización de los instrumentos.

3. para la siguiente serie de datos determine, mostrando su razonamiento determine, mostrando su razonamiento el dato rechazable. Calcular el porcentaje de desviación relativa. Indique el mejor valor del resultado de la serie de medidas

R: rechazable (2.82%)

2.71% = 0.0271 - 0.0271=02.73% = 0.0273 + - 0.0271 = 0.0022.69% = 0.0269 - 0.027 = 0,002

= 0.0813/3 = 0,0271 promedio

= 0.004/3 = 1.3333 desviación promedia

Desviación relativa= (1.3333)/0.0271)*100 = 4.91%

4. Un frasco vacío se pesa en una balanza de un platillo obteniéndose 15.62 g como su peso. El frasco lleno de agua a 25°c se pesó en una balanza analítica y su peso dio 43.3562g. calcular el volumen del frasco en cm3 con el numero correcto de cifras significativas

Frasco vacío 15.62 gFrasco con el H2O a 25 °CPeso = 43.3562gDensidad= 0.99707Cm3=?

V=m*d v= 43.35622g-15.62g = 27.7362 masa del agua

V= 27.7362g*0,099707g/ cm3

Gramos se cancelan y esto da = v= 27,65cm3

5. tomar los pesos y estaturas de los integrantes del curso. Calcular las desviaciones con respecto al promedio y discutir los resultados.

Nombre Peso (Kg) Estatura(m)francisco 75 1.80Daniela 47 1.60Cristian 55 1.73Brian 75 1.75Juan José 65 1.74Deiby 63 1.70Brian 60 1.62Felipe 60 1.65Jeison 62 1.72julio 55 1.76Kevin 76 1.77Tatiana 53 1.60Carlos 58 1.68Kelly 72 1.67Sebastián 73 1.87Cristian 78 1.75Andrés 106 1.76Lubian 65 1.80Lorena 38 1.50Laura 48 1.56

4

Julieth 65 1.53promedio 64.23 1.69

Nombre Peso (Kg) desviación promedia

resultados

francisco 75 75-64.23 10.77Daniela 47 47-64.23 17.23Cristian 55 55-64.23 9.23Brian 75 75-64.23 10.77Juan José 65 65-64.23 0.77Deiby 63 63-64.23 1.23Brian 60 60-64.23 4.23Felipe 60 60-64.23 4.23Jeison 62 62-64.23 2.23julio 55 55-64.23 9.23Kevin 76 76-64.23 11.77Tatiana 53 53-64.23 11.23Carlos 58 58-64.23 6.23Kelly 72 72-64.23 7.77Sebastián 73 73-64.23 8.77Cristian 78 78-64.23 13.77Andrés 106 106-64.23 41.77Lubian 65 65-64.23 0.77Lorena 38 38-64.23 26.23Laura 48 48-64.23 16.23Julieth 65 65-64.23 0.23promedio 64.23 205.46 9.78

El promedio de los pesos es 64.23 La suma de los resultados dividido por el número de estudiantes nos da el promedio nos da 9.78 eso es igual a la desviación.

NombreEstatura(m) Desviación

promediaresultados

francisco 1.80 1.80-1.69 0.11Daniela 1.60 1.60-1.69 0.09Cristian 1.73 1.73-1.69 0.04Brian 1.75 1.75-1.69 0.06Juan José 1.74 1.74-1.69 0.05Deiby 1.70 1.70-1.69 0.01Brian 1.62 1.62-1.69 0.07Felipe 1.65 1.65-1.69 0.04Jeison 1.72 1.72-1.69 0.03julio 1.76 1.76-1.69 0.07Kevin 1.77 1.77-1.69 0.08Tatiana 1.60 1.60-1.69 0.09Carlos 1.68 1.68-1.69 0.01Kelly 1.67 1.67-1.69 0.02Sebastián 1.87 1.87-1.69 0.18Cristian 1.75 1.75-1.69 0.06

5

Andrés 1.76 1.76-1.69 0.07Lubian 1.80 1.80-1.69 0.11Lorena 1.50 1.50-1.69 0.19Laura 1.56 1.56-1.69 0.13Julieth 1.53 1.53-1.69 0.16promedio 1.69 1.508 0.071

El promedio de las estaturas es de 1.69 La suma de las estaturas menos el promedio es de 1.508 dividido por la cantidad de estudiantes nos da la desviación=0.071

6. ¿qué es el agua mili-Q?

El agua mili-Q se refiere a agua ultra pura; grado de laboratorio, que ha sido filtrada y purificada por osmosis inversa

7. ¿Cuál es la densidad del patrón del acero inoxidable utilizando la verificación de la calibración de la balanza?

6