lab 2 quimica

Laboratorio N°2 INFORME UNMSM

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIALE.A.P. INGENIERIA TEXTIL Y CONFECCIONES

I N F O R M E D E L L A B O R A T O R I O D E Q U Í M I C A

G E N E R A L

Laboratorio Nº 2:

Determinación de la densidad de sólidos y líquidos – Uso de la balanza

OBSERVACIONES1. Falta completar las conclusiones con respecto a la densidad de solidos. 2. Falta completar el cuestionario3. Insisto en que deben de presentar sus resultados de erros en tablas, solo la parte

de cálculos expresar como texto, pero los resultados resumidos en cuadro y/o tabla.

4. La bibliografía mal expresada y no teien las paginas de consulta

Nota = 12

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INDICE

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………. [3]

OBJETIVOS……………………………………………………………………………………[4]

LA DENSIDAD Y EL USO DE LA BALANZA………………………………………….[5]

MATERIALES Y REACTIVOS……………………………………………………………..[6]

RESULTADOS – DENSIDAD LÍQUIDOS……………………………………………..[7]

Determinación de la densidad del agua……………………………………………..[7]

Determinación de la densidad de la solución de NaCl………………………….[9]

RESULTADOS – DENSIDAD SÓLIDOS……………………………………………….[11]

Determinación de la densidad del Aluminio………………………………………..[11]

Determinación de la densidad del Plomo……………………………………………[12]

RECOMENDACIONES……………………………………………………………………….[14]

BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………………..[15]

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1.1. INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Al momento de manipular cualquier tipo de materia, sean sólidos o líquidos, no nos damos cuenta espontáneamente los diversos fenómenos que ocurren con respecto a la masa y al volumen que ocupan. Estos fenómenos se explican de una forma concreta y empírica con la densidad.

Podríamos citar una experiencia que ocurrió en la antigua Grecia aproximadamente en el año 250 a.C., cuando un matemático llamado Arquímedes recibió la tarea de averiguar si un artesano había defraudado al rey de su pueblo cuando cambió una medida de oro en la corona del rey por una de plata.Arquímedes reflexionó sobre el problema cuando se relajaba en su bañera.Se preguntaba por qué al ingresar a la bañera, el agua se derramaba por los extremos.Al hacer cálculos descubrió que la cantidad de agua derramada era igual en volumen al espacio que ocupaba su cuerpo. De repente descubrió el método para diferenciar una corona hecha de una aleación de una corona de oro puro, ya que la medida de la plata ocupaba más espacio que el equivalente de la medida de oro.Arquímedes puso la corona del artesano y una corona de oro puro en dos tubos idénticos con agua que estaban a su vez en dos recipientes con marcas de medida. Encontró que se derramaba más cantidad de agua en el tubo donde estaba la corona del artesano. Resultaba que el artesano había estado defraudando al rey.

La leyenda cuenta que Arquímedes estaba tan entusiasmado por su descubrimiento que salió corriendo de su bañerasin percatarse que iba sin ropa gritando la famosa frase ¡Eureka, Eureka!, que significa “lo encontré”.

Arquímedes había usado el concepto de densidad para exponer este fraude. La densidad es una propiedad física de la materia que describe el grado de compacidad de una substancia. La densidad describe cuán unidos están los átomos de un elemento o las moléculas de un compuesto. Mientras más unidas están las partículas individuales de una substancia, más densa es la substancia. Puesto que las diferentes substancias tienen densidades diferentes, las medidas de la densidad son una vía útil para identificarlas.

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2.2. OBJETIVOSOBJETIVOS

Resolver de una manera experimental los problemas que aquejan a los estudiantes en relación a la densidad.

Determinar experimentalmente la densidad de sólidos, líquidos y soluciones.

Adquirir experiencia en la estimación de las dimensiones, volúmenes y pesos.

Conocer y adquirir experiencia en el uso de los diferentes tipos de balanzas, estableciendo sus características, diferencias y posibilidades.

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3.3. LA DENSIDAD Y EL USO DE LALA DENSIDAD Y EL USO DE LA BALANZABALANZA

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuentemente se expresa en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva.

Donde: ρ es la densidad, m es la masa y V es el volumen del determinado cuerpo.

También podemos referir el famoso principio de Arquímedes:

Donde: ρf es la densidad del fluido, ges la aceleración de la gravedad y V es el volumen del cuerpo sumergidoSu principio se enuncia de la siguiente forma:“Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del líquido desalojado”.

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, y entre los diversos tipos de balanza tenemos:

Balanzas que pesan con una aproximación de 0.1g; pueden ser de triple brazo o balanzas de brazos iguales.

Balanzas eléctricas digitales con aproximación al 0.01g. Balanzas analíticas digitales con un platillo y con una sensibilidad de

hasta 0.0001g.

Mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos.

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4.4. MATERIALES Y REACTIVOSMATERIALES Y REACTIVOS

4.1. MATERIALES:

1 balanza con 0.1g de aproximación.

1 densímetro o aerómetro. 1 pipeta cilíndrica de 10mL. 3 probetas graduadas de: 50, 100 y 500mL.

4.2. REACTIVOS:

Sólidos:Aluminio (Al); Cobre (Cu); Plomo (Pb) y Hierro (Fe). Soluciones: Agua (H2O); Sulfato de Cobre (CuSO4) y alcohol de 96°

(C2H5OH).

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5.5. RESULTADOS –Densidad líquidosRESULTADOS –Densidad líquidos5.1. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL AGUA:

Calculamos la masa de la probeta de 50mL con la balanza electrónica48.9g

Graduamos la cantidad de H2O por cada 10mL más, calculando las respectivas masas.

Ahora para calcular la relación g/mLnecesitamos la masa del líquido, en este caso H2O, y el volumen aplicado en cada pesada. Pero al pesar el H2O, realmente estamos calculando la masa del líquido junto con la probeta.

Como sólo necesitamos la masa del líquido, realizamos una simple diferencia:

Masa(g) del H2O = Masa (g) de la probeta con el líquido – Masa (g) de la probeta

Tenemos la siguiente tabla de datos:

MUESTRA Vol. (mL) de H2O

Masa (g) de la

probeta

Masa(g) de la probeta +

H2O

Masa (g) del

H2ORelación

g/mL

H2O10 28.2 37.8 9.6 0.960020 28.2 47.7 19.5 0.975030 28.2 57.5 29.3 0.976740 28.2 67.9 39.7 0.9925

Determinación del error para la densidad por cada pesada:

Error abs. = Vt – Ve donde, Vt = valor teóricoVe = valor experimental

Sabemos que el valor teórico de la densidad del H2O es 1.000g/mL

Para 10mL:Error abs. = 1.000g/mL – 0.96g/mL = 0.04g/mL%Error = 0.0400g/mL x 100 = 4%

1.000g/mL Para 20mL:

Error abs. = 1.000g/mL – 0.975g/mL = 0.025g/mL%Error = 0.025g/mL x 100 = 2.5%


Error abs. = 1.000g/mL – 0.9767g/mL =0.0233g/mL%Error = 0.0233g/mL x 100 = 2.33%



1.000g/mL

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Hallamos la densidad media a partir de las densidades parciales obtenidas de la tabla de datos; éstas son:ρ1 = 0.96g/mL ; ρ2 = 0.975g/mL ; ρ3 = 0.9767g/mL y ρ4 = 0.9925g/mL

ρm = ρ1 + ρ2 + ρ3 + ρ4 = 0.96g/mL + 0.975g/mL + 0.9767g/mL + 0.9925g/mL

4 4

Por lo tanto: ρm = 0.97605g/mL

A continuación una gráfica de la funciónVolumen (mL) vs. Masa (g):GRÁFICA N.1

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5.2. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE LA SOLUCIÓN DE NaCl:

Realizamos los mismos pasos que hicimos con el aguay tenemos la siguiente tabla de datos:

MUESTRA Vol. (mL) de NaCl

Masa (g) de la

probeta

Masa(g) de la probeta +

NaCl

Masa (g) del NaCl

Relación g/mL

NaCl(Sol.)

10 48.9 58.87 9.97 0.99720 48.9 68.79 19.89 0.994530 48.9 78.74 29.84 0.994740 48.9 88.59 39.69 0.9923


Valor teórico de la densidad de la solución de NaCl (10°C) 1.0041g/mL

Para 10mL:Error abs. = 1.0041g/mL – 0.997g/mL = 0.0071g/mL%Error = 0.0071g/mL x 100 = 0.7071%


Error abs. = 1.0041g/mL – 0.9945 g/mL = 0.0096g/mL%Error = 0.0096g/mL x 100 = 0.9561%


Error abs. = 1.0041g/mL – 0.9947g/mL =0.0094g/mL%Error = 0.0094g/mL x 100 = 0.9362%



1.0041g/mL Hallamos la densidad media a partir de las densidades parciales

obtenidas de la tabla de datos; éstas son:ρ1 = 0.997g/mL ; ρ2 = 0.9945g/mL ; ρ3 = 0.9947g/mL y ρ4 = 0.9923g/mL

ρm = ρ1 + ρ2 + ρ3 + ρ4 = 0.997g/mL + 0.9945g/mL + 0.9947g/mL + 0.9923g/mL

4 4


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Tenemos que el valor de la densidad media obtenido experimentalmente se aproxima al valor teórico; esto es:

Ve ≈ Vt 0.994625g/mL ≈ 1.0041g/mLDonde el error absoluto es de: 0.009475mLy el % de error es: 0.943631%


Lo siguiente es una gráfica del comportamiento de la masa de solución de NaCl cuando el volumen se incrementa de 10mL a 40mL:

GRÁFICA N.2

Ahora una comparación entre las dos gráficas en intervalos muy pequeños:

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En la gráfica N.2 se observa que la curva presenta pendiente positiva por lo que nos hace concluir que la masa varía de manera directa con respecto al volumen. En la gráfica N.3 las curvas se acercan en el intervalo [10,40].

6.6. RESULTADOS –Densidad sólidosRESULTADOS –Densidad sólidos6.1. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL ALUMINIO:

Para determinar la densidad de los sólidos se utiliza el principio de desplazamiento de volumen llamado Principio de Arquímedes.

En una probeta de 50 mL se añade 30mL de H2O y pedazos de aluminio medidos gradualmente.

Por fines prácticos hemos obviado el procedimiento, ya que es similar al caso de los líquidos.

Sólo hay que tener en cuenta que para hallar la relación g/mL para sólidos es necesario el volumen del sólido, es decir, la diferencia:

Volumen (mL) del sólido = Desplazamiento de volumen en la probeta

Tenemos la siguiente tabla de datos:

MUESTRASÓLIDA

Vol. (mL) de H2O

Masa (g) del sólido

Vol. (mL) del sólido +

H2O

Vol. (mL) del

sólido

Relación g/mL

Aluminio(Al)

10 18.83 17 7 2.6920 26.89 30 10 2.68930 35.09 43 13 2.699

Promedio: 2.69267


Valor teórico de la densidad del Aluminio 2.7g/mL


2.7g/mL Para 20mL:


2.7g/mL Para 30mL:

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Error abs. = 2.7g/mL –2.699g/mL =0.001g/mL%Error = 0.001g/mL x 100 = 0.037%

2.7g/mL

Hallamos la densidad media a partir de las densidades parciales obtenidas de la tabla de datos; éstas son:ρ1 = 2.69g/mL ; ρ2 = 2.689g/mL y ρ3 = 2.699g/mL

ρm = ρ1 + ρ2 + ρ3 = 2.69g/mL + 2.689g/mL + 2.699g/mL 3 3


A continuación una gráfica de la función Volumen (mL) vs. Masa (g):

GRÁFICA N.4

6.2. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL PLOMO:

Tenemos la siguiente tabla de datos para el plomo:

MUESTRASÓLIDA

Vol. (mL) de H2O

Masa (g) del sólido

Vol. (mL) del sólido +

H2O

Vol. (mL) del

sólido

Relación g/mL

Plomo (Pb)

10 56.99 15 5 11.3980020 68.379 26 6 11.3965030 91.183 38 8 11.39788

Promedio: 11.39746

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Valor teórico de la densidad del Plomo 11.4g/mL


11.4g/mL Para 20mL:


11.4g/mL Para 30mL:


11.4g/mL

Hallamos la densidad media a partir de las densidades parciales obtenidas de la tabla de datos; éstas son:ρ1 = 11.398g/mL ; ρ2 = 11.3965g/mL y ρ3 = 11.39788g/mL

ρm = ρ1 + ρ2 + ρ3 = 11.398g/mL + 11.3965g/mL + 11.39788g/mL 3 3


A continuación una gráfica de la función Masa (g) vs. Volumen (mL):

GRÁFICA N.5

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Tenemos de los resultados experimentales:ρaluminio = 2.69267g/mLρplomo = 11.39746g/mLLo cual confirma el grado de densidad del plomo sobre el aluminio El plomo es más denso que el aluminio.

7.7. RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

- PARA EL USO DE LA BALANZA:

Se obtiene mejores resultados siempre y cuando la balanza esté completamente libre de residuos que puedan afectar los cálculos.

Es preferible pesar un objeto a la vez y apuntar acumulando los datos en una tabla.

- PARA EL USO DE LAS PROBETAS:

Se recomienda el uso de la pipeta para graduar el volumen en las probetas, ya que es mucho más exacta que las marcas en las probetas.

Secar bien las probetas (por eso es recomendable usar más de una) para así poder obtener una “buena pesada”.

- PARA EL MANEJO DE LAS TABLAS:

Los alumnos que hayan concluido antes su experimento deben explicar detalladamente a través de tablas a sus compañeros de grupo para concretar así la experiencia.

Las tablas deben usarse a partir de datos experimentales y los datos deben manejarse de manera espontánea.

- Por último se recomienda el uso de los materiales con la debida responsabilidad, sobre todo los que podrían considerarse peligrosos como el mechero, las soluciones ácidas, las pinzas, etc.

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8.8. BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA

1.1. CHANG, R. CHANG, R. Química general.Química general.1998. 1998. Mc. Graw Hill. México, MX. Graw Hill. México, MX.

2.2. RUSSELL, J. B..RUSSELL, J. B..QuímicaQuímica. . 2007. Mc. Graw Hill, México, MX.2007. Mc. Graw Hill, México, MX.

Paginas web:1. http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad (búsqueda

información sobre densidad)

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


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