UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD: FACULTAD DE INGENIERA GEOLGICA, MINERA, METALRGICA Y GEOGRFICA.

CURSO: LABORATORIO DE QUMICA GENERAL.

PRACTICA: #1

TEMA: DETERMINACIN DE LA DENSIDAD DE SLIDOS Y LQUIDOS. USO DE BALANZA.

29 DE ABRIL DEL 2015.LIMA PER

MARCO TEORICO

1. MASA Y PESO 1.1. MASALa masa es una medida que mide la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es una propiedad extensiva pues depende de la cantidad de materia, a menudo es usado como sinnimo de peso (aunque estas son definiciones diferentes).

La masa de un objeto es constante y no depende de la gravedad .la masa de un objeto es determinada a travs del uso de balanzas, su unida en el sistema internacional de unidades es el kilogramo (Kg), aunque es el gramo la unidad ms usada en qumica.

1.2. PESO

La palabra peso proviene del trmino latino pensum. En la fsica se entiende al peso como la fuerza que ejerce un determinado cuerpo sobre el punto en que se encuentra apoyado.

El peso de un determinado cuerpo se calcula a partir de la multiplicacin entre la masa y la aceleracin de la gravedad. Su unidad en el sistema internacional de unidades es el newton (N).Es por ello que en qumica para que no haya confusin entre estos conceptos se toma al peso y la masa como lo mismo. (1)

2. LAS BALANZAS

La balanza es un instrumento de laboratorio que mide la masa de un cuerpo o sustancia qumica, utilizando como medio de comparacin a la fuerza de la gravedad que acta sobre el cuerpo. La palabra proviene de los trminos latinos: bis que significa dos y linx que significa plato.

Se debe tener en cuenta que el peso es la fuerza que el campo gravitacional ejerce sobre la masa de un cuerpo, siendo ella el producto de multiplicar la masa del objeto por la aceleracin de la gravedad.

2.1. TIPOS DE BALANZAS

a) Balanzas digitales.-Las balanzas digitales dan mediciones rpidas y de precisin. Poseen un rango de precisin que va de 0.1 a 0.01 gramos. Debido a que posee circuitos elctricos internos deben mantenerse secas y protegidas delos lugares hmedos.

b) Balanzas analticas.- Sirven con corriente alterna (AC) y marca las masas de las muestras que son ubicadas sobre ella de manera digital y tienen una apreciacin de hasta 0.1 mg, Por su extremada precisin son muy usadas en la medicin de masas exactas en el laboratorio pero an as no pueden eliminar el efecto que tiene las irregularidades del ambiente sobre las mediciones de masas.

c) Balanza granataria o de monoplato.-Las balanzas granatarias tienen un nico platillo en el que se coloca el cuerpo a pesar y las pesas pueden desplazarse a lo largo de varias varillas unidas al platillo. Dependiendo de la posicin de las pesas, as es la masa del cuerpo que se desea conocer. Derivan de la balanza romana y son mucho ms fciles de usar que las balanzas de dos platillos. Poseen precisin de 0.1 a1500 gramos. (2)

2.2. RECOMENDACIONES PARA UN BUEN USO DE LAS BALANZAS EN EL LABORATORIO1. La balanza debe protegerse de las variaciones de temperatura y humedad, exposicin a la luz solar.

2. Debe colocarse en una mesa que sea firme y protegerla de vibraciones (de ser posible una mesa exclusiva para ella).

3. Los platillos y el fiel deben descansar en sus soportes, siempre que no se est utilizando la balanza.

4. La campana debe permanecer siempre cerrada.

5. Mientras la balanza est oscilando, la sustancia a pesar no debe colocarse obre los platillos, ni removerse.

6. Si se derrama algn reactivo durante la pesada, hay que limpiar de inmediato con un pao limpio y seco.

7. No manipular con los dedos, hay que utilizar las pinzas que se encuentran en la caja de pesas.

8. Para mantener un ambiente libre de humedad dentro de la campana, colocar en las esquinas de la misma dos beakers (de 100 ml.) llenos de slica gel o Carbonato de Sodio.

9. Los pesos mayores de 1 gr deben ser aadidos estando el brazo en posicin de reposo, pues de lo contrario se puede daar la porcin oscilante que une el platillo al brazo. El brazo siempre debe soltarse suave y lentamente.

10. Se debe observar si hay una marcada oscilacin del platillo despus de soltarse el brazo, pues esto indica falta de alineacin.

11. La balanza debe protegerse de corrientes de aire, pues estas producen inestabilidad. Se requiere ms o menos 15 minutos con 30 segundos para que el flujo de aire cese. (4)3. DENSIDAD

Es la propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia. La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Su unidad es el kg/m3. (1)

Tabla de densidades

SUSTANCIA O MATERIALDENSIDAD (gr/cm3)

Aire0.0012

Etanol0.81

Benceno0.90

Hielo0.92

Agua1.0

Agua de mar1.03

Sangre1.06

Glicerina1.26

Hormign2

Aluminio2.7

Hierro, Acero7.8

Latn8.6

Cobre8.9

Plata10.5

Plomo11.3

Mercurio13.6

Oro19.3

Platino21.4

4. PORCENTAJE DE ERROR

ERROR ABSOLUTO Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo, segn si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.

ERROR RELATIVO

Es el cociente (la divisin) entre el error absoluto y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el porcentaje de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (segn lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto. No posee unidades.

PORCENTAJE DE ERROR

DETALLES EXPERIMENTALES

Materiales01 Probeta de vidrio de 50 ml01 Probeta de plstico de 100 ml01 Pipeta de vidrio de 10 ml01 Vaso de vidrio de 150 ml01 Pisceta01 Bombilla de succin

Primer experimento: Prueba 1: Pesamos la probeta de vidrio en la balanza electrnica de precisin, el resultado obtenido fue 92.62 g (este valor nos servir como una base para las siguientes pruebas). Cabe recalcar que al colocar o retirar la probeta de la balanza se debe hacer con mucho cuidado para evitar complicaciones, esto se efectuar de la misma manera en el resto de experiencias.

Prueba 2: Con la ayuda de la pipeta se aadi 10 ml de agua en la probeta de vidrio, luego se coloc en la balanza con cuidado obtenindose 102,62 g.

Prueba 3:Ya que requerimos de 10 ml ms de agua, con la ayuda de la pipeta se aade esta cantidad a la probeta. Al pesar con cuidado se obtuvo que el nuevo peso sera de 112.60 g, retiramos la probeta y proseguimos.

Prueba 4:Para aadir 10 ml ms de agua a la probeta realizamos de manera similar los procedimientos anteriormente descritos, obteniendo como nuevo peso: 122.60 g.

Prueba 5:Ya que la meta es llegar a los 40 ml para poder hacer un mejor anlisis del experimento, requerimos de 10 ml ms que se aaden a la probeta de la misma forma como se hizo en las pruebas anteriores y se obtiene como nuevo peso: 132.61 g.

Segundo experimento:Prueba 1:Pesamos la probeta de vidrio en la balanza electrnica de precisin, el resultado que se obtiene fue de 92.56 g.

Prueba 2:Con la ayuda de la pipeta se agreg 10 ml de alcohol de 96 a la probeta de vidrio, una vez se coloc en la balanza indica el peso de 100.53 g.

Prueba 3:Al igual que el anterior experimento, para obtener 10 ml ms de alcohol en la probeta utilizamos la pipeta. Una vez vertido el lquido el nuevo peso que se indica en la balanza es de 108.51 g.

Prueba 4:Repetimos el mismo procedimiento para obtener 10 ml adicionales de alcohol, ya realizado todo el proceso el nuevo peso fue de 116.47 g.

Prueba 5:Con el fin de obtener 40 ml de alcohol para el posterior anlisis, se aaden 10 ml con los pasos descritos anteriormente. El nuevo peso indicado por la balanza es de 124.47 g.

Tercer experimento:Prueba 1:Se llenan 20 ml de agua en la probeta de plstico (con ayuda de la pipeta para as ser ms precisos) y se pesa en la balanza electrnica obteniendo como peso 61.54 g.La primera muestra de cobre (Cu) se pesa en la balanza, indicando 12.73 g. El siguiente paso fue agregar esta muestra a la probeta con agua y se revis (mediante las escalas de volumen anexadas en esta) si el volumen se ha desplazado; el nivel desplazado fue de 1.25 ml.

Prueba 2:Se realizaron nuevamente los mismos procedimientos ya descritos para las siguientes pruebas. La medida de la probeta con 20 ml de agua fue de 61.66 g, la segunda muestra de cobre al pesar se obtuvo 8.41 g. Una vez introducida la muestra en la probeta con agua el volumen desplazado fue de 1ml.

Prueba 3:Se volvi a introducir 20 ml de agua en la probeta y su peso fue de 61.69 g, la tercera muestra de cobre al pesar se gener la medida de 9.38 g. Una vez se introdujo la muestra en la probeta con agua el volumen desplazado fue de 1.06 ml.

Prueba 4:Con el fin de obtener un mejor anlisis del experimento se volvi a introducir 20 ml de agua en la probeta y su peso fue de 61.66 g, la cuarta muestra de cobre al colocar en la balanza nos indic 11.08 g. Una vez se introdujo la muestra en la probeta con agua el volumen desplazado fue de 1.50 ml.

DENSIDAD DE LQUIDOS:

H2O:PRUEBASVOLUMENLQUIDOMASA DE LAPROBETAPROBETA + MASA DEL LQUIDOMASA DELLQUIDO

110.092.62102.6210.001.00

220.092.62112.6019.980.99

330.092.62122.6029.980.99

440.092.62132.6139.990.99

En base a estos resultados del experimento podemos proponer un valor aproximado de la densidad del agua: 1.00 g/ml

Alcohol de 96PRUEBASVOLUMENLQUIDOMASA DE LAPROBETAPROBETA + MASA DEL LQUIDOMASA DELLQUIDO

110.092.56100.537.970.797

220.092.56108.5115.950.797

330.092.56116.4723.910.797

440.092.56124.4731.910.797

En el mismo caso para el alcohol etlico de 96, podemos aproximar su densidad al valor de 0.8 g/ml

DENSIDAD DE SLIDOS:MuestraSlidaVol. (mL) de H2OMasa (g) delSlidoVol. (mL) del Sl. + H2OVol. (mL) del Slido

12012.7321.25 ml1.25 ml10.18

2208.4121 ml1 ml8.41

3209.3821.06 ml1.06 ml8.85

42011.0821.50 ml1.50 ml7.39

Se sabe por teora que el cobre tiene densidad de 8.9 g/ml, sin embargo se obtuvo valores irregulares en la tabla. La razn de esta variacin quiz fue debido a que el volumen calculado no fue tan exacto; es decir, que al momento de realizar la medicin del agua y su posterior secado originada algunas variaciones en el volumen.

RECOMENDACIONES

1) Evitar los errores ya mencionados 2) Tomar seriedad y disciplina en el trabajo3) Trabajar en equipo es muy importante as cada uno tiene una funcin al momento del pesado4) Tratar de tomar medidas precisas5) Seguir las recomendaciones del ingeniero de laboratorio

CUESTIONARIO

1. Mediante un esquema de la balanza utilizada, indique las partes ms importes y la sensibilidad

2. Elabore una lista de acciones incorrectas en el uso de la balanza que ocasionen causas de error en la pesada

Acciones incorrectas en el uso de la balanza que ocasionen causas de error en la pesada

Usar los instrumentos de pesado sin antes hacer una limpieza adecuada No dejar que la balanza se estabilice despus de cada pesada Poner los objetos en la balanza bruscamente Usar adecuadamente la pipeta tener cuidado con las burbujas de aire La vista del observador debe estar perpendicular al momento de marcar las medidas Transportar el agua u otros objetos con el cuidado debido

3. Establezca la diferencia que hay entre precisin, exactitud y sensibilidad dando un ejemplo en cada caso

Las mediciones generalmente involucran la utilizacin de un instrumento como un medio fsico para determinar una cantidad de algn parmetro o de alguna variable.Un instrumento de medicin se puede definir como un aparato o dispositivo para determinar el valor o magnitud de una cantidad desconocida. Las mediciones emplean a menudo una serie de trminos o conceptos los cuales a continuacin se definen:EXACTITUD: Es la cercana con la cual la lectura de un instrumento se aproxima al valor verdadero del parmetro medido. Se refiere al grado acercamiento, aproximacin o conformidad al valor verdadero de la cantidad bajo medicin.PRECISIN: Es una medida de la repetitividad de las mediciones, es decir, dado un valor fijo de algn parmetro, la precisin es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de la otra. Se refiere al grado de concordancia dentro de un grupo de mediciones. (3)Ejemplo de exactitud y precisin;Referencia: Resistencia 100 En el Medidor 1(M1) Tomamos estas lecturas (97, 97, 97, 96, 97)En el Medidor 2 (M2) Tomamos estas lecturas (99, 99, 98, 99, 99)Conclusin: tanto M1 como M2 tienen la misma precisin puesto que M1 repite 4 veces el valor 97, mientras que M2 repiti tambin 4 veces el valor 99.Pero es ms exacto el M2 porque se aproxima ms al valor de nuestra referencia.

Otro ejemplo es cuando se considera que un instrumento el cual tiene un defecto de diseo u operacin, da un resultado el cual se repite altamente de medicin a medicin, pero el cual se encuentra lejos del valor verdadero. Los datos obtenidos de este instrumento sern muy precisos, pero bastantes inexactos.

SENSIBILIDAD: Es la respuesta del instrumento al cambio de la entrada o parmetro medido. Es decir, se determina por la intensidad de Iuz necesaria para producir una desviacin completa de la aguja indicadora a travs de la escala.En cada tipo de medidas se requiere una determinada sensibilidad. Por ejemplo para medir la distancia entre dos ciudades no necesitamos un sistema de medida que aprecie los milmetros, sin embargo para medir el grosor de un conductor podramos necesitar un aparato que apreciase 0.05 mm. (4)

4. En las grficas obtenidas para slidos, y por interpolacin encuentre el volumen de 10 g de muestra compare con el valor terico y determine el % de error en cada caso

MuestraSlidaVol. (mL) de H2OMasa (g) delSlidoVol. (mL) del Sl. + H2OVol. (mL) del Slido

12012.7321.25 ml1.25 ml10.180.998

2208.4121 ml1 ml8.411.189

3209.3821.06 ml1.06 ml8.851.129

42011.0821.50 ml1.50 ml7.391.353

El valor terico es:

Ingeniera de MinasPgina 1

El porcentaje de error sera:

Muestra 1:

Muestra 2:

Muestra 3:

Muestra 1:

5. Calcular la densidad experimental y el % de error de una pieza de oro cuya masa es 200 g y sumergida en una probeta aumenta el nivel del H2O en 10 .5 ml.

Calculando la densidad experimental:

Ingeniera de MinasPgina 17

El porcentaje de error sera:

6. Cuntos g de Pb hay en el mismo volumen que ocupan 50g de Au?

Sabiendo que la:

Ingeniera de MinasPgina 18

Si:

BIBLIOGRAFIA

1) Chang R. Qumica. Editorial Mc Graw Hill. Undcima edicin en espaol. Pag. 13-142) Gonzlez Alfaro, J. Laboratorio de Microbiologa. Instrumentacin y principios bsicos.2004. Captulo 10. Pag. 3-1.3) Sokal R., Rohlf J. Introduccin a la bioestadstica. Editorial Revert S.A. Pag. 94) Toledo M. El ABC de la pesada. Good Weighing Practice. Laboratory & Weighing Technologies. Greifensee, Switzerland. Pag. 7-21