Fisicoquimica lab 3
21
1 LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA “LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA” “PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS” Integrantes: Julio Cesar Juyo Challco Jhonatan León, Bendezu Huamani José Luis Gonzales Centeno Profesor: Hugo Alarcón Cavero Sección: C11- A 2012– I
description
Laboratorio el mas entrenidooo
Transcript of Fisicoquimica lab 3
1
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
“LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA”
“PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS”
Integrantes:
Julio Cesar Juyo Challco Jhonatan León, Bendezu Huamani José Luis Gonzales Centeno
Profesor: Hugo Alarcón Cavero
Sección: C11- A
2012– I
2
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
Tema:
“PROPIEDAD DE LOS LÍQUIDOS”
OBJETIVOS:
Identificar el densímetro y el picnómetro.
Evaluar la densidad y la viscosidad de los líquidos.
Estudiar la dependencia de la densidad de los líquidos con el cambio de
concentración.
Estudiar la dependencia de la viscosidad de los líquidos con el cambio de
temperatura.
Evaluar la exactitud de los métodos empleados para medir densidad.
INTRODUCCIÓN
Uno de los estados de agregación de la materia, que toman forma dependiendo
de un contenedor o recipiente en el cual se le deposite, son los líquidos o fluidos.
Estos líquidos están formado por moléculas que se encuentra en movimientos
contrastante y desordenado, en la cuales están chocando miles de ellas en un
lapso muy pequeño.
MARCO TEÓRICO
3
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
Densidad
La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y
el volumen que ocupa. Así, como en el S.I. la masa se mide en
kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se
medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). Esta unidad de
medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado
pequeña.
Entre los instrumentos más comunes para la medida de densidades tenemos:
El densímetro, que permite la medida directa de la
densidad de un líquido. El densímetro se introduce
gradualmente en el líquido para que flote libre y verticalmente.
A continuación se observa en la escala el punto en el que la
superficie del líquido toca el cilindro del densímetro. Los
densímetros generalmente contienen una escala de papel
dentro de ellos para que se pueda leer directamente la
densidad específica.
El picnómetro, o botella de gravedad específica, es un
frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone de un
tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que
puede obtenerse un volumen con gran precisión. Esto
permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de
un fluido de densidad conocida como el agua o el mercurio.
Normalmente, para la determinación de la densidad de
algunos productos especiales como las pinturas, se utilizan
picnómetros metálicos. Si el frasco se pesa vacío, luego lleno
de agua, y luego lleno del líquido problema, la densidad de
éste puede calcularse sencillamente.
4
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
Viscosidad:
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un
fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos
conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una
aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad sólo se
manifiesta en líquidos en movimiento.
Tensión Superficie:
En un líquido, cada molécula se desplaza siempre bajo influencia de sus
moléculas vecinas. Una molécula cerca del centro del líquido, experimenta el
efecto de que sus vecinas la atraen casi en la misma magnitud en todas
direcciones. Sin embargo, una molécula en la superficie del líquido no está
completamente rodeada por otras y, como resultado, solo experimenta la atracción
de aquellas moléculas que están por abajo y a los lados. Por lo tanto la tensión
superficial actúa en un líquido perpendicular a cualquier línea de 1cm de longitud
en la superficie del mismo. Para la tension superficial tenemos lo siguiente:
Donde:
r = Radio del tubo capilar.
h = Altura medida desde el nivel del líquido en el tubo de ensaye, hasta el
nivel del líquido en el tubo capilar.
g = Aceleración de la gravedad.
θ = Angulo de contacto en el liquido con las paredes del tubo capilar.
γ = Tensión superficial
Lista de Materiales
n1n2 = ρ1.t 1ρ2.t 2
5
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
PROCESO EXPERIMENTAL:
Parte Experimental:
EXPERIMENTO 1: Determinación de la densidad usando el densímetro.
1. Llene con el líquido problema, una probeta de 500 mL limpia y seca, hasta
cm del borde superior.
2. Introduzca suavemente el densímetro dejándolo flotar.
Picnómetro Tubo capilar Densímetro Probeta
Viscosímetro
6
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
3. Debe observar el punto inferior del menisco de la superficie del líquido y la
escala del densímetro. Esta coincidencia indica la densidad buscada.
RESULTADOS:
100mL de sal
+
400 mL de agua
introducimos el densímetro
Observamos las medidas.
y lo dejamos flotar, luego
Resultado: la densidad para este caso es de 0.92 g/ml
7
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
OBSERVACIONES:
Si se dispone de un densímetro, se puede calcular directamente la densidad de un
líquido. Se sumerge el densímetro en el líquido aplicando un rotación de manera
que caiga girando. Cuando se pare (no debe tocar las paredes del recipiente), se
toma la lectura en la escala procurando que la superficie del líquido quede a la
altura de los ojos.
EXPERIMENTO 2: Determinación de la densidad utilizando el picnómetro.
1. Pesar el frasco y su tapa en una balanza de precisión, perfectamente limpia y
seca, enjuagada con alcohol o acetona para eliminar residuos orgánicos o grasa.
Observamos y anotamos la temperatura a la cual trabajamos.
2. Llenar el recipiente con agua destilada, a una temperatura levemente inferior a la
especificada y tapar el recipiente dejando abierto el orificio de rebalse.
3. Retirar inmediatamente el exceso de agua o el agua acumulada en las
depresiones lavando con acetona o alcohol etílico y secando con un material
absorbente. Evitar que queden burbujas de aire dentro del recipiente.
4. Llevar el recipiente y su contenido a la temperatura especificada usando el baño
de temperatura constante. Esto puede producir un leve flujo de agua en el orificio
de rebalse debido a la expansión del agua producida con el aumento de la
temperatura.
5. Eliminar el flujo de agua secando cuidadosamente con un material absorbente,
evitando absorber agua atreves del orificio, e inmediatamente tapar el tubo de
rebalse cuando este exista y si es necesario secar el lado exterior del recipiente.
8
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
6. Una vez alcanzada la temperatura deseada, no se debe eliminar el agua que
rebalse después de la primera limpieza. Pesar inmediatamente el recipiente lleno y
registrar la masa, m, en gramos con aproximación a 1 mg.
RESULTADOS:
Nuestro picnómetro tiene una masa de: 13,58g al añadirle agua esta aumenta a
38,62. Por lo tanto con estos dos datos podemos hallar la densidad
matemáticamente.
Masa total = 38,62 g
Masa del picnómetro = 13,58 g
Volumen = 25ml
Entonces:
Densidad = 38,62−13.58
25 = 1,0016 g/ml
OBSERVACIONES:
El tampón del frasco del picnómetro sirve básicamente para obtener mayor
precisión de los datos, esto permite medir la densidad de los diversos líquidos.
9
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
EXPERIMENTO 3: Relación entre la densidad ( ρ ) y la concentración de una
solución.
Disponemos de siete frascos de soluciones acuosas a distintas
concentraciones.
Debemos de medir la densidad de cada una de ellas.
Llenamos el picnómetro con cada solución para poder determinar su
densidad.
Para esta parte del experimento, dimos uso del picnómetro una herramienta
del laboratorio que ayudo a calcular la densidad de algunas soluciones.
RESULTADOS:
Frasco de
soluciones
Masa del
picnómetro
Volumen Masa Total Densidad
ρ
Solución 1 13,58 g 25 ml 37,87 g 0,9716 g/mL
Solución 2 13,58 g 25 ml 36,96 g 0,9352 g/mL
Solución 3 13,58 g 25 ml 37,31 g 0,9492 g/mL
Solución 4 13,58 g 25 ml 38,43 g 0,994 g/mL
Solución 5 13,58 g 25 ml 35,39 g 0,8724 g/mL
Solución 6 13,58 g 25 ml 36,4 g 0,9128 g/mL
Solución 7 13,58 g 25 ml 37,2 g 0,9448 g/mL
OBSERVACIONES:
Para que podamos calcular al densidad de cada solución tuvimos que restar la
masa total picnómetro con la solución menos el picnómetro vacio entre su
volumen.
densidad ρ = masatotal – masa picn ómetro
volumen picn ómetro
10
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
El picnómetro es uno de los instrumentos con mayor precisión en los cálculos
de densidades.
EXPERIMENTO 4: Determinación del coeficiente de viscosidad de un líquido problema.
Llenamos el bulbo del viscosímetro la ¾ parte con agua.
Con la bombilla de jebe (propipeta) succionamos el líquido por el tubo del extremo
del bulbo superior.
Retiramos la bombilla , luego tomamos control del tiempo y quitamos el dedo
tapado en el orificio del viscosímetro en el instantes que el liquido caiga por
completo del bulbo del viscosímetro
RESULTADO:
OBSERVACIONES:
Para poder calcular la viscosidad de las soluciones debemos tomarnos
referencia del agua su densidad y viscosidad a temperatura ambiental.
n1n2 = ρ1.t 1ρ2.t 2
Agua Solución 3 Viscosidad
Tiempo Densidad Tiempo Densidad n agua 25ºC n solución 3
685 s 1,0016 1585 s 0,9492 0.8909 cP 1,953579 cP
735 s 1,0016 1605 s 0,9492 0.8909 cP 1,843656 cP
705 s 1,0016 1565 s 0,9492 0.8909 cP 1,87420 cP
708,33 s 1,0016 1585 s 0,9492 0.8909 cP 1,88923 cP
11
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
Podemos decir respecto a esta tabla que mientras menor es el tiempo en
deslizar el agua y la solución del bulbo el l viscosímetro mayo va ser la
viscosidad calcula mediante la ecuación dada.
La temperatura en la que se trabajo fue a 25 ºC , y a esa misma
temperatura se tomo la viscosidad del agua en centipoises.
EXPERIMENTO 5: Determinación de la Tensión superficial
Coger un vaso de precipitados al cual debemos pegarle un pedazo de
papel milimetrado de tal formar que nos sirva para la medición.
Conseguirse un capilar el cual se introducirá en dicho vaso de
precipitados con el agua.
Repetir el mismo procedimiento con 2 muestras ,las cuales se
trabajaron en el experimento 3, y determinar su tensión superficial.
RESULTADOS:
12
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
CONCLUCIONES
Se pudo identificar diversos tipos de instrumentos que sirven para medir la
densidad de los líquidos, tales como el densímetro y el picnómetro.
Logramos medir experimentalmente la densidad y la viscosidad de los
líquidos, trabajados en la experiencia.
Se corroboró la dependencia dependencia de la densidad de los líquidos
con el cambio de concentración.
Se corroboro la dependencia de la viscosidad de los líquidos con el cambio
de temperatura.
En la realización de este experimento pudimos reconocer la relación que
hay entre cada liquido de acuerdo a sus propiedades, es decir cada liquido
responde de diferente manera en cuanto a su viscosidad y su tensión
superficial; además de esto pudimos ver que cuando se aumenta la
temperatura a un liquido este tiende a fluir de una manera más rápida.
CUESTIONARIO:
1. ¿Por qué el hielo flota sobre el agua? Explique
El agua al congelarse ocupa un mayor volumen que el agua líquida, cuando este
se congela el hielo se expande aproximadamente al 10% de su volumen, y
mientras su masa se mantenga constante y su volumen aumente la densidad del
hielo va disminuir y flotara sobre el agua ,Esto cumple con la ley de Arquímedes.
2. El poise es una unidad común de viscosidad, ¿Cuál es su equivalencia
en unidades SI?
1 poise = 100 centipoise = 1 g/(cm·s) = 0,1 Pa·s
3. Explique de manera sencilla las clases de viscosidad.
Existen cuatro tipos de viscosidad: la viscosidad dinámica, la viscosidad
cinemática y laviscosidad aparente.
13
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
La viscosidad dinámica o absoluta, denominada “μ” se ha visto anteriormente. Existe
otro término de viscosidad denominada viscosidad cinemática “ν“, que relaciona la
viscosidad dinámica con la densidad del fluido utilizado. En cambio,
la viscosidad aparente“η” se define como el cociente entre el esfuerzo cortante y la
velocidad de deformación para fluidos de comportamiento no lineal. Este término
es el que se utiliza al hablar de “viscosidad” para fluidos no newtonianos. Si se
representa la curva de fluidez (esfuerzo cortante frente a velocidad de
deformación) se define también como la pendiente en cada punto de dicha curva.
4. ¿Qué es la viscosidad intrínseca?
La viscosidad intrínseca [η] de una disolución es básicamente la medida del
tamaño o extensión en el espacio de las moléculas de un polímero y se relaciona
empíricamente con el peso molecular para polímeros lineales.
Obviando el procedimiento experimental, la [η] se puede determinar haciendo un gráfico
donde se extrapolan las viscosidades de una serie de soluciones de polímero a dilución infinita
empleando la ecuación de Huggins:
14
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
5. ¿A que se llama flujo y a que flujo turbulento?
Las partículas se desplazan siguiendo trayectorias paralelas, formando así en
conjunto capas o láminas de ahí su nombre, el fluido se mueve sin que haya
mezcla significativa de partículas de fluido vecinas. Este flujo se rige por la ley
que relaciona la tensión cortante con la velocidad de deformación angular.
El flujo turbulento es mas comúnmente desarrollado debido a que la naturaleza
tiene tendencia hacia el desorden y esto en términos de flujos significa tendencia
hacia la turbulencia. Este tipo de flujo se caracteriza por trayectorias circulares
erráticas, semejantes a remolinos. El flujo turbulento ocurre cuando las
velocidades de flujo son generalmente muy altas o en fluidos en los que las
fuerzas viscosas son muy pequeñas.
15
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
ANEXOS:
Calculando la Viscosidad Intrínseca de la resina PET?
La empresa Plastic Technologies (PTI) - Ohio, ha lanzado una aplicación en
iPhone/iPad para calcular la Viscosidad Intrínseca (VI) final de la resina PET.
La aplicación es la primera de su clase para la industria del embalaje plástico, de
acuerdo a la compañía.
"Cuando compramos resina PET, el fabricante ya ha indicado cual debería ser la
VI ideal de procesamiento. Sin embargo, debido a a la naturaleza básica del PET,
la resina habrá absorbido humedad, la cual es la razón por la que necesita ser
secado antes del procesamiento," dijo Scott Steele, vicepresidente global de PTI
para proyectos empresariales, entrenamiento,laboratorios analíticos.
"Mediante la experiencia de secado y de procesamiento, generalmente hay un
estimado de cual es la viscosidad real al momento del procesamiento. sin
embargo, sin conocer la VI real, se corre el riesgo de crear embalaje que llenara
las especificaciones de desempeño."El Nomograma de Degradación Hidrolítica
usa una representación gráfica de los valores numéricos para producir un calculo
final. El usuario indica la VI inicial deslizando un punto de ploteo sobre una escala
vertical hasta el valor apropiado. Lo mismo se hace para el porcentaje de
humedad. Los dos puntos de ploteo están conectados por una linea movible.
La intersección de esa linea, sobre un plano vertical, es la VI final del material.
