Densidad de Solidos (3)

5/26/2018 Densidad de Solidos (3)

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Universidad Central del Ecuador

Facultad de Ingeniera Qumica

Escuela de Ingeniera Qumica

Laboratorio de Fsico - Qumica

PRCTICA No. 4

DENSIDAD DE SOLIDOS

Tercer Semestre.

Paralelo Primero.

Grupo 1 Profesor: Ing. Renn CriolloAyudante: Elizabeth Ibarra

Alumno: Landeta Avellaneda

Gabriel Alejandro

Fecha de la Prctica: 19 de Noviembre de 2009

Fecha de Entrega del Informe: 26 de Noviembre de 2009

QuitoEcuador

20092010


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RESUMEN

Se determin la densidad de diferentes slidos metlicos a unatemperatura determinada, con el fin de adiestrar al estudiante con el

manejo de equipos tan sensibles como lo es la balanza analtica, ascomo en la determinacin de constantes fsicas. Para la prctica seutiliz del mtodo del picnmetro, conociendo el volumen del

picnmetro y determinando el peso del picnmetro con y sin las

muestras metlicas tanto lleno como vaco, fue posible conocer las

densidades de los slidos mediante clculos matemticos, esta accin serepiti para cada slido. Al final de la prctica se concluy que la

densidad es una funcin de la temperatura y que es un buen referente

para la identificacin de sustancias.

DESCRIPTORES:SOLIDOS/ DENSIDAD/ PICNOMETRO/ TEMPERATURA/


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Practica #4

DENSIDAD DE SOLIDOS

1. OBJETIVO1.1.Determinar la densidad de slidos metlicos usando el mtodo del picnmetro

2. TEORA2.1. Principio de Arqumedes

Sobre una partcula en una solucin lquida actan, dos fuerzas fundamentales.

Una de las fuerzas,Fab, dirigida hacia abajo, est dada por la diferencia entre el

peso de la partcula de suelo y el lquido desplazado:

Fab g ms ml

Donde g es la aceleracin de la gravedad y ms y ml son las masas de lapartcula de suelo y del lquido desplazado, respectivamente.

Considerando que la partcula tiene forma perfectamente esfrica, la ecuacin

anterior puede ser escrita como:

Fab gX s l

Donde s y son las densidades de las partculas y del lquido respectivamente.

Al sumergirlas en un lquido flotan, cumplindose que el peso del volumen delquido desalojado es igual al peso de todo el aparato; por tanto, se hundirn

ms o menos segn sea la densidad del lquido.

2.2.Solido Metlico

2.2.1. SlidoManteniendo constante la presin a baja temperatura los cuerpos se

presentan en forma slida y encontrndose entrelazados formando

generalmente estructuras cristalinas. Esto confiere al cuerpo la

capacidad de soportar fuerzas sin deformacin aparente. Son, por tanto,agregados generalmente rgidos, incompresibles (que no pueden ser

comprimidos), duros y resistentes. Poseen volumen constante y no se

difunden, ya que no pueden desplazarse.(1)

EC: 2.1.-1

EC: 2.1.-2
http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cristalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cristalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n


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2.2.2. Slido MetlicoCada puntode su red est ocupado por un tomo del mismo metal. Los

cristales metlicos son del tipo cubico centrados en el cuerpo, cbicoscentrados en las caras o hexagonales compactos. Los tomos se hallan

unidos por medio de enlaces metlicos. Son suaves o duros, de bajos aaltos puntos de fusin, buenos conductores de calor y de la electricidad.

Ej. Todos los elementos metlicos como el Fe, Cu, Mg, etc.(2)

2.3. Mtodos Para Encontrar Densidades de Slidos

2.3.1. Utilizando la Balanza MarcyLa balanza Marcy est constituida principalmente por una balanza

graduada provista de un recipiente metlico capaz de contener unvolumen fijo de 1000 cm3. La balanza debe ser colgada de manera tal

que quede suspendida libremente en el espacio.

Calibracin:

Llene el recipiente con 1000 cm3 de agua pura y culguelo del gancho

de la balanza. La aguja de la balanza deber marcar 1.000 g en el anillo

exterior del dial, quedando en posicin vertical. Si fuese necesario girela perilla de ajuste ubicada en la parte inferior, hasta obtener los 1000 g

en ese momento la balanza estar calibrada.

Determinacin de gravedad especifica, % slidos y densidad de pulpa:Preparar una muestra de material representativa, seca entre -10 y +100,

cuelgue el recipiente vaco v seco de la balanza y empiece a llenarlo

hasta que la aguja indique 1000 gr. en el anillo exterior del dial. Vace lamuestra en algn receptculo.

Llene un tercio del volumen del recipiente asegurndose que cada

partcula se moje completamente y se eliminen las burbujas de aire.Cuelgue el recipiente de la balanza y complete el volumen con agua

hasta las perforaciones de rebalse. Lea la gravedad especfica del slido

directamente en el anillo interior del dial. Al determinar la gravedad

especfica del slido, le permitir medir % de slidos y densidad depulpa.

La balanza Marcy permite medir porcentajes de slidos y densidades de

pulpa para diferentes escalas de densidad de slidos.

2.3.2. Utilizando el Matraz Le ChatelierMaterial: balanza (0,1 g), matraz Le Chatelier, embudo, pincel y mineralcon granulometra de 100 %. Se puede utilizar agua o parafina, si el

material es soluble se utilizar parafina.


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El agua o parafina introducida dentro del matraz Le Chatelier limpio yseco.

Se enrasa a cero o a cualquier volumen (1era lectura de volumen).

Cualquier gota adherida en una seccin del vstago es removida conpapel toalla.

Se tara la balanza y se agrega el mineral al matraz por medio de unembudo cuidadosamente.

Cualquier partcula de mineral adherida a la parte del vstago del

matraz, es cuidadosamente escobillada dentro del matraz con un pincel.

El matraz es entonces tapado y es agitado con la mano hasta que todaslas burbujas son removidas y el mineral es mojado homogneamente. Se

mide el volumen (2da lectura de volumen).

Luego se pone en la balanza, para saber el peso de mineral agregado:

2.3.3. Utilizando el PicnmetroMaterial: balanza (0,0001 g), Picnmetro, embudo, pincel y mineral con

granulometra menor que 1 mm.

Se puede utilizar agua destilada, parafina o alcohol.Limpiar bien el Picnmetro, su limpieza se puede efectuar con

Amoniaco o algn disolvente de grasa, enseguida se enjuaga con agua

destilada y se seca en estufa.La muestra de ensayo puede estar con su humedad natural o seca en la

estufa (a 80C hasta obtener masa constante).

Pesar el Picnmetro seco, vaco y tapado, se anota su peso W1.Se retira de la balanza se agrega el mineral problema dentro del

Picnmetro y se pesa nuevamente W2.

Se le agrega algo de lquido cuidadosamente evitando la formacin de

burbujas, hasta alcanzar aproximadamente de la capacidad delPicnmetro.

Remover el aire atrapado por uno de los siguientes procedimientos:

1.- someter el contenido a un vaco parcial (menor de 100 mmHg, paraevitar burbujeo excesivo, se aplica en forma gradual hasta llegar al

mximo, el cual deber mantenerse durante 10 a 15 minutos paraconseguir un desairado completo. El Picnmetro debe agitarsesuavemente para ayudar a la remocin del aire.

2.- Calentar o hervir por lo menos 10 minutos haciendo girar

ocasionalmente el

EC: 2.3.2.-2


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Picnmetro para ayudar a la remocin del aire. En este caso debeesperarse que el Picnmetro alcance nuevamente la temperatura

ambiente para conseguir la prueba.

Agregar agua destilada hasta llenar el Picnmetro. Limpiar y secar elexterior con papel toalla y pesar nuevamente W3.

Finalmente se vaca todo el contenido y se lava bien el Picnmetro, sevuelve a llenar completamente con el lquido, se seca exteriormente y se

pesa W4.

2.4. Densidad Aparente

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el

suelo, los cuales forman cuerpos heterogneos con intersticios de aire u otrasustancia normalmente ms ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es

menor que la densidad del material poroso si se compactase.

En el caso de un material mezclado con aire se tiene:

La densidad aparente de un material no es una propiedad intrnseca del material

y depende de su compactacin.

2.5. Densidad Bruta

Nmero de unidades por unidad de superficie, en que la superficie a considerar

es la del predio en que se emplaza el proyecto, ms la superficie exterior, hasta

el eje del espacio pblico adyacente, sea ste existente o previsto(3)

2.6.Densidad Relativa

En fsica, la densidad relativa es una comparacin de la densidad de una

sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. La densidadrelativa es adimensional (sin unidades), ya que queda definida como el cociente

de dos densidades.

(4)

A veces se la llama gravedad especfica, tal denominacin es incorrecta, por

cuanto que en la Fsica el trmino "especfico"significapor unidad de masa.

La densidad relativa est definida como el cociente entre la densidad de unasustancia y la de otra sustancia tomada como referencia, resultando

EC: 2.3.3.-1

EC: 2.4.-1
http://es.wikipedia.org/wiki/Suelohttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Espec%C3%ADficohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sustanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sustanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Espec%C3%ADficohttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Suelo


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3. PARTE EXPERIMENTAL3.1.Materiales y Equipos

3.1.1. Picnmetro (Capacidad:10mL)3.1.2. Balanza Analtica (Ap: 0.0001g Rango:0g - 210g)3.1.3. Termmetro (Rango: 0C-300C Ap:1C)3.1.4. Vasos de Precipitacin (Capacidad: 250mL Ap: 50mL)

(Capacidad: 50mL Ap: 10mL)

3.2. Sustancias y Reactivos

Frmula

3.2.1.

Agua Destilada H2O3.2.2. Acero(Aleacin) Fe.C3.2.3. Nquel Ni

3.3. Procedimiento

3.3.1. Verificar la calibracin de la balanza, utilizando las respectivas pesaspara esto, dependiendo del rango que se quiere pesar.

3.3.2. Lavar el picnmetro con agua, secarlo y pesarlo con exactitud.3.3.3. Pesar el picnmetro con la muestra metlica3.3.4. Llenar el picnmetro con agua destilada hasta rebosar, taparlo, secar el

exceso y dejarlo reposar en el vaso de precipitacin que contiene agua

durante tres minutos hasta que se estabilice la temperatura de equilibrio,sacarlo, secarlo y pesarlo.

3.3.5. Llenar el picnmetro con agua destilada hasta rebosar, colocar en suinterior la muestra metlica y taparlo, secar el exceso y dejarlo reposar

en el vaso de precipitacin que contiene agua durante tres minutos hastaque se estabilice la temperatura de equilibrio, sacarlo, secarlo y pesarlo.

3.3.6. Repetir la experiencia para cada solido metlico dispuesto.3.4.Fundamento del Mtodo

La determinacin de la densidad por el mtodo del picnmetro se fundamenta

en la diferencia de pesos, as relacionando sus pesos con un lquido dereferencia teniendo en cuenta la temperatura del sistema a la cual se est

trabajando.

EC: 2.6.-1


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4. DATOS4.1. Datos Experimentales

Tabla 4.1-1

Datos Experimentales

W1(g)

W2(g)

tC

W3(g)

tC

W4(g)

Acero 10.8281 12.8749 20 20.9591 20 22.7341

Nquel 10.8281 11.0263 20 20.9591 20 21.1115

W1= Peso del picnmetro vacio

W2= Peso del picnmetro ms la muestra metlicaW3= Peso del picnmetro ms Agua

W4= Peso del picnmetro, agua y muestra metlica

4.2. Datos Adicionales

Tabla 4.2-1

Densidad Terica de los Slidos Metlicos

Material Densidad, g/mL t, CAcero 7.86137 20.0

Nquel 8.90137 20.0

Fuente: Manual del Ingeniero Qumico, John Perry, Capitulo 2, Pgina 120,

Editorial: McGraw-Hill, 2003

Tabla 4.2-2

Densidad del Agua y Temperatura

Fuente: Manual del Ingeniero Qumico, John Perry, Capitulo 2, Pgina 91,

Editorial: McGraw-Hill, 2003

5. CALCULOS5.1.Clculo de la densidad de los Slidos Metlicos

( )( ) ()

Densidad,g/mL

t, C

0.998204 20.0

0.998204 20.0

E.C: 5.1.-1


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Donde:W1= Peso del picnmetro vacio

W2= Peso del picnmetro ms la muestra metlica

W3= Peso del picnmetro ms AguaW4= Peso del picnmetro, agua y muestra metlica

H2O=Densidad del agua a temperatura experimental

()() ()

()() ()

5.2. Resultados Parciales

Tabla: 5.2.-1

Resultados de la Densidad de los Materiales Metlicos

Material g/mL t, CAcero 7.5170 20.0

Nquel 4.3197 20.0

6. ERRORES6.1. Errores Cualitativos

6.1.1. Errores AleatoriosEn la prctica se trato de cometer los menores errores posibles, uno deellos es la variacin de la temperatura al sacarlo del bao para llevarlo a

la balanza, variacin en el volumen de agua que contena el picnmetro,

errores por la observacin en el termmetro y el uso incorrecto de la

balanza, ya que solo la debera utilizarla una sola persona pero en laprctica fue manipulada por muchas personas.

6.1.2. Errores SistemticosError en la posible falta de calibracin de la balanza, poca apreciacin

de los termmetros usados, el volumen del picnmetro no era el

indicado, el slido metlico no era el indicado.


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E.C: 6.2.1.-3

6.2. Errores Cuantitativos

6.2.1. Error de Dependencias= s(W1, W2, W3, W4, H2O)

SW1, SW2, SW3, = 1x10

-3

S H2O= 1x10-5

De la ecuacin 5.1.-1 Obtenemos las siguientes derivadas

()

( )

()( )

( )( )

( )( )

()( ) Clculo Modelo Para el Acero

()()

()()

()()

()()

()()

E.C: 6.2.1

E.C: 6.2.1.-2

E.C: 6.2.1.-4

E.C: 6.2.1.-5

E.C: 6.2.1.-6


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De la misma manera procedemos para el NquelTabla: 6.2.1.-1

Resultados Parciales de los Errores de Dependencia Para Cada Solucin

Material Acero 23.9838 -23.9838 -27.6564 7.5305 27.6564

Nquel 72.5226 -72.5226 -94.3174 4.3275 94.3174

Reemplazando estos datos en la ecuacin E.C: 6.2.1.-1 Obtenemos:Tabla: 6.2.1.-2

Resultados Parciales del error de Precisin

6.2.2. Error de Precisin

Calculo Modelo Para el Acero


Resultados del Error de Precisin

6.2.3. Error de Exactitud

Materiales SyAcero 0.0518

Nquel 0.1683

Material e Acero 0.6891

Nquel 3.8961

E.C: 7.2.2.-1

E.C: 7.2.3.-1


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Calculo Modelo Para el Acero


Resultados Parciales del error de Exactitud

6.3. Resultados Generales

Tabla: 6.3.-1Resultados de Densidades para los Materiales Slidos

7. DISCUSINEl mtodo de encontrar la densidad de slidos por el mtodo del picnmetro, no esmuy confiable ya que depende de varios factores entre ellos el ms crtico, la

temperatura, ya que dependiendo de la temperatura cambiar el volumen del solidoas como el del agua y por ende las densidades varan obteniendo un error, que al

final afecta a nuestros resultados. Otro de los problemas observados y al cual se le

atribuye un aumento en el error es la manipulacin constante y por varias personas

de la balanza que seguramente a lo largo de la practica esta se des calibr, para locual sera aconsejable que mximo una persona la manipulara, pero esto no sera

posible dadas las condiciones de trabajo. El error obtenido en el nquel es

demasiado grande, esto se debe a posibles fallas en el momento del secado del

picnmetro, burbujas de aire en el interior del picnmetro o simplemente a que tal

vez el material entregado no corresponda a nquel en un 100%, sino que era algntipo de aleacin o recubrimiento de nquel. El error tambin se atribuye a que en

esta prctica solo se realizo una vez la mediacin de los correspondientes pesos, loaconsejable siempre es tener un amplio espectro de mediciones para luego escoger

las que ms se acerque a la realidad. Adems se trabaj con densidades

referenciales tericas, calculadas, ya que en los manuales no existen densidades de

slidos a las temperaturas experimentales, por ello se procedi a interpolar de ungrupo de ellas, pero hay que considerar que es posible la existencia de un error en

Material %EAcero 4.3805

Nquel 51.4715

Material (g/mL) Sy ep(%) E (%)Acero 7.5170 0.0518 0.6891 4.3805

Nquel 4.3197 0.1683 3.8961 51.4715


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la interpolacin pero este debe ser mnimo por ello no lo tomamos en cuenta yconsideramos a las densidades como reales.

8. CONCLUSIONES8.1.La densidad en su mayora es una funcin de la temperatura, ya que esta haceque cualquier cuerpo o sustancia se dilate aumentando su volumen y por ende

bajando su densidad, aunque en slidos este efecto no es muy notable.

8.2.La densidad es un excelente referente para conocer la composicin de unmaterial

8.3.La determinacin de densidades por el mtodo del picnmetro no es muyconfiable por los diversos factores que la afectan; pero bien realizada es un buen

referente de densidad del sistema estudiado.

8.4.Solo en condiciones estrictas vamos a obtener una densidad precisa y exacta deun material, para en base de este conocer su composicin y propiedades.

8.5.Los mtodos para determinar el peso en este experimento son los ms precisosy el grado de incertidumbre se puede reducir con una buena calibracin en los

equipos

9. APLICACIONES9.1.Para la determinacin de densidades aparentes de slidos porosos aplicadas al

muestreo de suelos con el fin de categorizarlos en la industria de la

construccin.

9.2. Toda sustancia solida, tiene su densidad o su peso especifico, esto sirve comoparte de las pruebas de identificacin de materias primas y control de calidad,

para comprobar la densidad de plsticos, de gomas, de metales sinterizados, de

cermica, de vidrio y de otros materiales no metlicos.

9.3.Durante las distintas etapas del proceso, se mide su densidad para conocer lasdistintas alteraciones que sufridas por el slido durante sus transformaciones.

9.4.Especialmente en aleaciones metlicas, la densidad es un referente de lacomposicin con el fin de cumplir un requerimiento tcnico especfico, segn

los componentes y el uso que se le d a este.

10.REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS10.1.Bibliografa

10.1.1.http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad10.1.2.http://es.wikipedia.org/wiki/Picnometro


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10.1.3.Daniel Schaum, FISICA GENERAL, Editorial: McGraw-Hill, 196910.1.4.Manual del Ingeniero Qumico, John Perry, Capitulo 2, Editorial:

McGraw-Hill, 2003

10.1.5.http://es.mt.com/es/es/home/applications/Laboratory_weighing/Density_1.html

10.1.6.http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/02practicas/practica02.htm

10.1.7.http://es.wikipedia.org/wiki/Acero10.2.Citas Bibliogrficas

(1)(2)Gerardo Armendaris, QUIMICA GENERAL, Editorial: Holos, 2004,

pag.25

(3)(4)Daniel Schaum, FISICA GENERAL, Editorial: McGraw-Hill, 1969, pag 94

11.ANEXOS

11.1.Diagrama del Equipo (Ver Anexo 1)11.2.Grafico: Densidad-Temperatura Para Diferentes Slidos (Ver Anexo 2)

12.CUESTIONARIO12.1.Determinar las propiedades fsicas y qumicas de los siguientes metales y

aleaciones

12.1.1.HierroEs unelemento qumico de nmero atmico 26 situado en el grupo 8,periodo 4 de latabla peridica de los elementos.Su smbolo es Fe (del

latinferrum) y tiene una masa atmica de 55,6u.

Este metal de transicin es el cuarto elemento ms abundante en la

corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, slo elaluminio es ms abundante. Igualmente es uno de los elementos ms

importantes del Universo, y el ncleo de la Tierra est formado

principalmente por hierro y nquel, generando al moverse un campo

magntico.Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades

magnticas; es ferromagntico a temperatura ambiente y presin

atmosfrica. Es el elemento ms pesado que se produceexotrmicamente por fusin, y el ms ligero que se produce a travs de

una fisin, debido a que su ncleo tiene la ms alta energa de enlace por

nuclen (energa necesaria para separar del ncleo un neutrn o un

protn); por lo tanto, el ncleo ms estable es el del hierro-56 (con 30neutrones).El hierro es el metal ms usado, con el 95% en peso de la

produccin mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%)

no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su
http://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_at%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%ADnhttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_masa_at%C3%B3micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corteza_terrestrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Universohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tierrahttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ferromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nucle%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Nucle%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ferromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tierrahttp://es.wikipedia.org/wiki/Universohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corteza_terrestrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_masa_at%C3%B3micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%ADnhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementoshttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_at%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico


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potencial magntico. El hierro tiene su gran aplicacin para formar losproductossiderrgicos,utilizando ste como elemento matriz para alojar

otros elementos aleantes tanto metlicos como no metlicos, que

confieren distintas propiedades al material. Se considera que unaaleacin de hierro esacero si contiene menos de un 2,1% decarbono;si

el porcentaje es mayor, recibe el nombre defundicin.

12.1.2.CobreEl cobre, de smbolo Cu (dellatn cuprum), es elelemento qumico de

nmero atmico 29. Se trata de unmetal de transicin de color rojizo ybrillo metlico que, junto con laplata y eloro,forma parte de la llamada

familia del cobre, caracterizada por ser los mejores conductores de

electricidad. Gracias a su alta conductividad elctrica, ductilidad y

maleabilidad,se ha convertido en el material ms utilizado para fabricarcables elctricos y otros componentes elctricos y electrnicos. Es de

color rojizo y de brillo metlico y, despus de la plata,es el elementocon mayor conductividad elctrica y trmica. Es un material abundanteen la naturaleza; tiene un precio accesible y se recicla de forma

indefinida; formaaleacionespara mejorar las prestaciones mecnicas y

es resistente a la corrosin y oxidacin. Tanto el cobre como sus

aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fciles demecanizar.El cobre posee muy buenaductilidad y maleabilidad lo que

permite producir lminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal

blando, con un ndice de dureza 3 en laescala de Mohs (50 en laescala

de Vickers)y su resistencia a latraccin es de 210MPa,con unlmiteelstico de 33,3 MPa. Admite procesos de fabricacin de deformacin

como laminacin o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones

adquieren propiedades diferentes con tratamientos trmicos comotemple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas

temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicacionescriognicas.

Expuesto al aire, el color rojo salmn inicial se torna rojo violeta por la

formacin de xido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente

por la formacin dexido cprico (CuO)

12.1.3.AluminioEl aluminio es unelemento qumico,de smbolo Al y nmero atmico

13. Se trata de un metal no ferromagntico.Es el tercer elemento ms

comn encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio

forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en lamayora de las rocas, de la vegetacin y de los animales.

Es un metal ligero, cuya densidad es de 2700 kg/m3 (2,7 veces la

densidad delagua), un tercio de la delacero.Tiene un punto de fusinbajo: 660 C (933K). Elpeso atmico del aluminio es de 26,9815u.
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Es de color blanco brillante, con buenas propiedades pticas y un altopoder de reflexin de radiaciones luminosas y trmicas. Tiene una

elevada conductividad elctrica comprendida entre 34 y 38 m/( mm2)

y una elevada conductividad trmica (80 a 230 W/(mK)). De fcilmecanizado debido a su baja dureza. Muy maleable, permite la

produccin de lminas muy delgadas. Bastante dctil, permite lafabricacin decables elctricos.

Material blando. Lmite de resistencia en traccin: 160-200 N/mm2

[160-200 MPa] en estado puro, en estado aleado el rango es de 1400-

6000 N/mm2. El duraluminio fue la primera aleacin de aluminio

endurecida que se conoci, lo que permiti su uso en aplicaciones

estructurales. Para su uso como material estructural se necesita alearlo

con otros metales para mejorar las propiedades mecnicas, as comoaplicarle tratamientos trmicos. Permite la fabricacin de piezas por

fundicin, forja y extrusin. Material soldable. Con CO2 absorbe el

doble del impacto. Debido a su elevado estado de oxidacin se formarpidamente al aire una fina capa superficial de xido de aluminio

(Almina Al2O3) impermeable y adherente que detiene el proceso de

oxidacin, lo que le proporciona resistencia a la corrosin y durabilidad.

Esta capa protectora, de color gris mate, puede ser ampliada porelectrlisis en presencia deoxalatos.

12.1.4.ZincEl zinc o cinc es unelemento qumico denmero atmico 30 y smbolo

Zn situado en el grupo 12 de la tabla peridica de los elementos.La

etimologa de zinc parece que viene del alemn, Zincken o Zacken, paraindicar el aspecto con filos dentados del mineral calamina, luego fue

asumido para el metal obtenido a partir de l. Es un metal de color

blanco azulado que arde en aire con llama verde azulada. El aire seco nole ataca pero en presencia de humedad se forma una capa superficial de

xido o carbonato bsico que asla al metal y lo protege de la corrosin.

Prcticamente el nico estado de oxidacin que presenta es el +2.

Reacciona concidos no oxidantes pasando al estado de oxidacin +2 yliberando hidrgeno y puede disolverse en bases y cido actico. El

metal presenta una gran resistencia a ladeformacin plstica en fro que

disminuye en caliente, lo que obliga a laminarlo por encima de los100 C. No se puede endurecer por acritud y presenta el fenmeno defluencia a temperatura ambiente, al contrario que la mayora de los

metales y aleaciones y pequeas cargas.

12.1.5.AceroEs unaaleacin dehierro ycarbono,donde el carbono no supera el 2,1%

en peso de la composicin de la aleacin, alcanzando normalmente
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porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2,0% decarbono dan lugar a lasfundiciones,aleaciones que al ser quebradizas y

no poderseforjara diferencia de los aceros, se moldean.

El acero en sus distintas clases est presente de forma abrumadora ennuestra vida cotidiana en forma de herramientas, utensilios, equipos

mecnicos y formando parte de electrodomsticos y maquinaria engeneral as como en lasestructuras de lasviviendas que habitamos y en

la gran mayora de los edificios modernos. En este contexto existe laversin moderna de perfiles de acero denominadaMetalcn.

Los fabricantes de medios de transporte de mercancas (camiones)y losdemaquinaria agrcola son grandes consumidores de acero.

Tambin son grandes consumidores de acero las actividades

constructoras de ndole ferroviario desde la construccin de

infraestructuras viarias as como la fabricacin de todotipo de materialrodante.Otro tanto cabe decir de la industria fabricante de armamento,

especialmente la dedicada a construir armamento pesado, vehculosblindados y acorazados. Tambin consumen mucho acero los grandesastilleros constructores debarcos especialmentepetroleros,y gasistas u

otros buquescisternas.

12.1.6.BronceEs toda aleacin metlica de cobre y estao en la que el primero

constituye su base y el segundo aparece en una proporcin de entre el 3y el 20%.

Las aleaciones constituidas porcobre yzinc se denominan propiamente

latn;sin embargo, dado que en la actualidad el cobre se suele alear conel estao y el zinc al mismo tiempo, en el lenguaje no especializado ladiferencia entre bronce y latn es bastante imprecisa.

Densidad: 8,90 g / cm3. Punto de fusin: 830 a 1020 C. Coeficiente detemperatura: 0,0006 K

-1. Resistividad elctrica: 14 a 16 Ohm/cm.

Coeficiente de expansin trmica: entre 20 y 100 C es: 17,00 x 10-6

K-1

.

Conductividad trmica a 23 C: 42 a 50 Wm-1

Elongacin: < 65%.Dureza Brinell:70 a 200.Mdulo de elasticidad:80

a 115 GPa. Resistencia a la cizalla: 230 a 490 MPa. Resistencia a latraccin:300 a 900MPa

12.1.7.LatnTambin conocido como cuzin, es una aleacin de cobre,cinc (Zn) y, en

menor proporcin, otros metales. Se obtiene mediante la fusin de suscomponentes en un crisol o mediante la fusin y reduccin de menas

sulfurosas en un horno de reverbero o de cubilote. En los latones

industriales, el porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior a 50%. Su

composicin influye en las caractersticas mecnicas, la fusibilidad y la
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EC. 12.2.-7

capacidad de conformacin porfundicin,forja y mecanizado.En fro,los lingotes obtenidos se deformanplsticamenteproduciendolminas,

varillas o se cortan en tiras susceptibles de estirarse para fabricar

alambres. Su densidad depende de su composicin y generalmenteronda entre 8,4 g/cm

3y 8,7 g/cm

3.

Las caractersticas de los latones dependen de la proporcin de

elementos que intervengan en la aleacin de tal forma que algunos tiposde latn son maleables nicamente en fro, otros exclusivamente en

caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de

latones se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperaturaprxima alpunto de fusin.

El latn es ms duro que el cobre, pero fcil de mecanizar, grabar y

fundir. Es resistente a la oxidacin, a las condiciones salinas y esmaleable,por lo que puede laminarse en planchas finas. Su maleabilidad

vara la temperatura y con la presencia, incluso en cantidades mnimas,de otros metales en su composicin.

12.2.Demuestre la ecuacin que utilizo para calcular la densidad del solido por elmtodo del picnmetro

( )

()

( )( )

()

( )( )

W1 = Peso del picnmetro

W2 = Peso del picnmetro ms la muestraW3 = Peso del picnmetro ms agua

W4 = Peso del picnmetro ms agua y muestra

EC. 12.2.-1

EC. 12.2.-2 EC. 12.2.-3

EC. 12.2.-4

EC. 12.2.-5

EC. 12.2.-6

EC. 12.2.-8
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12.3.Distinguir entre solido amorfo y solido cristalino12.3.1.Solido Amorfo

Es unestado slido de la materia, en el que las partculas que conforman

el slido carecen de una estructura ordenada. Estos slidos carecen deformas y caras bien definidas.

12.3.2.Solido CristalinoUn slido cristalino es aqul que tiene una estructura peridica yordenada, como consecuencia tienen una forma que no cambia, salvo por

la accin de fuerzas externas. Cuando se aumenta la temperatura, los

slidos se funden y cambian al estado lquido. Las molculas ya no

permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellassiguen siendo suficientemente grandes para que el lquido pueda cambiar

de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptndose alrecipiente que lo contiene.

12.4.Explique los sistemas de cristalizacin de un slido, como se diferencia cadauno de ellos.

Son una disposicin infinita de puntos discretos cuya estructura es invariante

bajotraslaciones.En la mayora de casos tambin se da una invariancia bajo

rotaciones osimetra rotacional. Estas propiedades hacen que desde todos los

nodos de una red de Bravais se tenga la misma perspectiva de la red. Se diceentonces que los puntos de una red de Bravais son equivalentes.

Medianteteora de grupos se ha demostrado que solo existe una nica red de

Bravais unidimensional, 5 redes bidimensionales y 14 modelos distintos deredes tridimensionales, siendo para cada solido un sistema cristalogrfico

diferente lo cual permite su identificacin por su forma.

Tabla: 12.4.-1Sistemas Cristalogrficos

Fig: 12.4.-1
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12.5.Qu mtodos se emplean industrialmente para determinar la densidad deslidos?

En la industria principalmente usan los mtodos de la balanza Marcy, elMatraz Le Chatelier y el mtodo del picnmetro; anteriormente descritos en la

seccin de teora del presente informe, aunque en la actualidad se estnusando capada vez ms las bsculas de densidad que determinan la densidad

en slidos segn el mtodo de impulso ascensional. En principio estasbsculas de densidad son bsculas electrnicas de una gran precisin. La

medicin de la densidad en lquidos se realiza midiendo el impulso

ascensional con un determinado cuerpo de cristal. La medicin de la densidaden slidos se realiza a travs del peso y el volumen de una muestra. El

dispositivo de pesado de las bsculas de densidad determina el peso, el

volumen se calcula por el empuje de la muestra dentro de un lquido, para lo

que deber conocerse la densidad de este lquido de referencia.

12.6.Defina propiedades extensivas e intensivas y Cules son?

12.6.1.Propiedades intensivasSon las cualidades de la materia independientes de la cantidad que se

trate, es decir no dependen de la masa no son aditivas y, por lo general,resultan de la composicin de dos propiedades extensivas. El ejemplo

perfecto lo proporciona la densidad, que relaciona la masa con el

volumen. Ejemplos: punto de fusin, el punto de ebullicin, el

coeficiente de solubilidad, el ndice de refraccin, el mdulo de Young,densidad, etc.

12.6.2.Propiedades extensivasSon las cualidades de la materia dependientes de la cantidad que se trate.

Son aditivas y de uso ms restringido para caracterizar a las clases de

materia debido a que dependen de la masa y las que dependen de lacantidad de materia. Ejemplos: volumen, masa, carga elctrica, etc.

12.7.Un anillo de oro de 14 quilates tiene un peso de 1.80g. Determinar la densidaddel anillo y su composicin en peso si se considera que adems de orocontiene plata. (Nota: un anillo de oro puro se dice que es de 24 quilates)

Au=19.3 g/cm3

Ag=10.5 g/cm3

Definicin de Quilate

1 Qutale = 1 g de Au/24g de muestra = 4.1667% en peso de oro24 Quilates = 24g de Au/24g de muestra = 100% en peso de oro


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14 Quilates = 14 g de Au/24g de muestra = 58.333% en peso de oro

Tabla: 12.7.-1

Composicin del Anillo

Material Peso %Peso X pesoOro 1.0499 58.33 0.5833

Plata 0.7501 41.67 0.4167

Total 1.80 100 1

12.8.Un recipiente de vidrio pesa 25.60g estando vacio y 35.55g cuando se llenacon agua a 20C. La densidad del agua a esta temperatura es de 0.998 g/cm

3.

Cuando se colocan 10.20g de municiones de plomo en el recipiente y se llenaeste nuevamente con agua a 20C, resulta un peso total de 44.83g Cul es la

densidad del plomo?

W1= 25.60g (recipiente vacio)

W2= 35.80g (recipiente ms municiones)W3= 35.55g (recipiente ms agua)W4= 44.83g (recipiente ms agua y municiones)

H2O=0.998 g/cm3

T= 20C

( ) ( ) ( )

()

( ) ( )

EC. 12.7.-1

EC. 12.7.-2

EC. 12.8.-1

Densidad de Solidos (3)

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