UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDASFACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALESPROYECTO CURRICULAR INGENIERIA AMBIENTALLABORATORIO DE QUMICAPRCTICA N 2: CLCULO DE DENSIDADES

RESUMENEn la presente prctica se ha realizado la determinacin de la densidad de slidos y lquidos a travs de su masa y volumen. Para la determinacin de la masa se ha utilizado la balanza y para el clculo de volmenes de las sustancias se han utilizado el mtodo directo ya sea por ser un cuerpo regular que permita fcilmente medir sus dimensiones o un lquido que pudiese ser aforado en el picnmetro con una capacidad conocida, o por medio del mtodo indirecto usando el principio de Arqumedes en el caso de cuerpos irregulares. Palabras clave: masa, volumen, densidad, balanza. ABSTRACTIn this practice has made the determination of the density of objects and liquids through its mass and volume. To determine the mass it was used the balance and for calculating volumes of substances have been used the direct method either be a regular body allowing easily measure its dimensions or a liquid that could be graduated in the pycnometer with known capacity, or through indirect methods such as Archimedes principle in the case of irregular bodies.Keywords: mass, volume, density, balance.1. Introduccin La densidad de una sustancia homognea es una propiedad fsica que caracteriza y est definida como el cociente entre la masa y el volumen de la sustancia que se trate. Esta propiedad depende de la temperatura, por lo que al medir la densidad de una sustancia se debe considerar la temperatura a la que se realiza la medicin. En el caso de las sustancias homogneas lo que obtenemos al dividir masa y el volumen es la densidad promedio. El presente informe muestra los resultados obtenidos tras haber realizado la medicin de masa y volumen de varios objetos y sustancias con el fin de afianzar conocimientos en la medicin de densidades.2. Objetivos 2.1 Objetivo GeneralAdquirir destrezas en la determinacin de densidades de cuerpos regulares e irregulares, como tambin de lquidos de uso frecuente en el laboratorio.2.2 Objetivos Especficos Desarrollar habilidades y destrezas en el uso correcto de la balanza. Despertar el inters por el trabajo prctico de laboratorio, a travs de la utilizacin de materiales y equipos sencillos que generan una medida de masa y volumen.

3. Marco Terico Posiblemente, la operacin que con mayor frecuencia se realiza en un laboratorio sea la de pesar sustancias. la operacin no representa mayor dificultad pero debe realizarse tomando ciertas precauciones: prestar atencin a lo que se hace y seguir las instrucciones que hayan sido brindadas para el uso adecuado de la balanza para llegar al clculo correcto de la masa del objeto o sustancia que se est midiendo. Es importante comprender la diferencia entre masa y peso. La masa es una medida constante e invariable de la cantidad de materia en un cuerpo. El peso de un objeto es la fuerza de atraccin entre el y la tierra. El peso y la masa se relacionan entre si de una manera sencilla por la expresin P= m.gLa Balanza:es un instrumento que mide la masa de un cuerpo o sustancia, utilizando como medio de comparacin la fuerza de la gravedad que acta sobre el cuerpo. La sensibilidad de una balanzadepende de su capacidad: unabalanzadiseada para pesar kilogramos difcilmente tendr la sensibilidad necesaria para tener reproducibilidad en pesadas de miligramos.Lasbalanzas analticas pueden ofrecer valores de precisin de lectura de 0,1 micras a 0,1 mg, estn bastante desarrolladas de manera que no es necesaria la utilizacin de cuartos especiales para la medida del peso. Lasbalanzasse diferencian entre s por el diseo, los principios utilizados y los criterios de metrologa que utilizan (imagen 1).

Imagen 1: Balanza analtica.Para saber cmo es el manejo de estabalanza analticaes preciso conocer todos sus componentes y sus funciones. Uno de los sistemas con el que opera es el denominado Sistema de sostn. Mtodo mediante el cual se pueden sostener todos los objetos de la pesada. Lo componen tres elementos: la platina, una serie de estribos y la columna; hay un segundo sistema de manejo de balanza analtica llamado Sistema de equilibrio. Es un procedimiento sensible que tiene la funcin de registrar el peso del objeto mediante un mtodo de escalas. El mismo se encuentra compuesto de una cruz y de algunas cuchillas, el tercer sistema es el Sistema de escalas. Tiene la tarea de arrojar el valor de la pesada, pero siempre despus de que el sistema de equilibrio registre el peso del objeto. Est constituido por una escala ptica y por una escala micromtrica. Podemos mencionar un cuarto sistema, el de Sistema de nivelacin, cuya funcin es la de nivelar la balanza analtica, para que se pueda registrar el resultado de la pesada de manera correcta, con lo cual se evitan errores. Est compuesto de patas tipo tornillo y de una burbuja.Imagen 2: Esquema de sistema de pesada de una balanza.Para instalar satisfactoriamente unabalanza, se requiere lo siguiente:1. Disponer de un ambiente que no presente corrientes de aire, cambios bruscos de temperatura y que est libre de polvo.2. Tener una mesa perfectamente nivelada. 3. Evitar que se encuentren cerca de la balanza, equipos que produzcan campos magnticos elevados o vibraciones como centrifugas, motores elctricos, compresores y generadores.Para el mantenimiento de la balanza se debe Limpiar el platillo de pesaje, para que este se encuentre libre de polvo o suciedad. La limpieza se efecta con una pieza de tela limpia que puede estar humedecida con agua destilada; se debe limpiar externa e internamente la cmara de pesaje. Verificar que los vidrios estn libres de polvo y verificar que los mecanismos de ajuste de la puerta frontal de la cmara de pesaje funcionen adecuadamente.LA DENSIDAD: se define como la relacin de la masa de una porcin de ella a su volumen:

La densidad de los slidos y de los lquidos se expresa comnmente en gramos por centmetro cbico (g/cm3) o en gramos por mililitro (g/mL); mientras que las densidades de los gases se expresan en gramos por litro (g/L).Las densidades de las sustancias dependen de la temperatura, as por ejemplo, la densidad del agua a 4C es igual a 1,00 g/mL. Es la mxima densidad del agua.

Cuando la densidad de una sustancia se refiere o compara con otra, se llama densidad relativa. Para los slidos, la sustancia patrn es el agua y para los gases el aire.

Esta relacin es equivalente a:

De donde se deduce que la densidad relativa es una relacin de masas o pesos para los mismos volmenes y es adimensional. El peso especfico es la relacin del peso de la sustancia a su volumen y si se compara con el de otro cuerpo, se llama peso especfico relativo. Para su medicin se emplea el mtodo del picnmetro, del densmetro o del aermetro o por el principio de Arqumedes.

4. Materiales y reactivos Balanza digitalBeaker 100 mLPipeta graduada de 1, 5 y 10 mLPipeta Aforada de 1, 2, 5 y 10 mLPicnmetro de 10 mLProbeta de 100 mLRegla Graduada Cinta Mtrica Jeringa de 10 25 mLSlidos regulares e irregularesAceide de cocinaAceite mineral Alcohol etlico (CH3CH2OH)Agua destiladaCiclohexano CH2(CH2)4CH2GlicerinaEtilo acetatoFichas seguridad: Alcohol etlico Frmula:CH3CH2OHDensidad:789,00 kg/mPunto de ebullicin:78,37 CPunto de fusin:-114 CDenominacin de la IUPAC:ethanolClasificacin:Alcohol

Frases R: R 11: Fcilmente inflamable. Frases S: S 2: Mantngase fuera del alcance de los nios.S 7: Mantngase el recipiente bien cerrado.S 16: Conservar alejado de toda llama o fuente de chispas - No fumar.

Inflamabilidad 3. Lquidos y slidos que pueden encenderse en casi todas las condiciones de temperatura ambiental.Salud 0. Materiales bajo cuya exposicin en condiciones de incendio no existe otro peligro que el del material combustible ordinario.Inestabilidad / Reactividad 0. Materiales que por s son normalmente estables an en condiciones de incendio y que no reaccionan con el agua.

Ciclohexano

Formula: CH2(CH2)4CH2Punto de ebullicin: 81C Punto de fusin: 7C Densidad relativa (agua = 1): 0.8 Solubilidad en agua, g/100 ml a 25C: 0.0058 (muy escasa) Densidad relativa de vapor (aire = 1): 2.9Punto de inflamacin: -18C c.c. Temperatura de autoignicin: 260C

Frases R:R11: fcilmente inflamable.R38: irrita la piel.R50: muy toxico para los organismos acuticos.R65: nocivo. Si se ingiere puede causar dao pulmonar.R67: la inhalacin de vapores puede provocar somnolencia y vrtigo.Frases S: S9: consrvese el recipiente en un lugar bien ventilado. S16: mantener alejado de toda llama o fuente de chispas- no fumar. S36: evtese la acumulacin de cargas electrostticas S60: elimine el producto y su recipiente como residuos peligrosos. S61: evtese su liberacin al medio ambiente. Recbense instrucciones especficas de la ficha de datos de seguridad.S62: en caso de ingestin no provocar el vmito acdase inmediatamente al mdico y mustrele la etiqueta o el envase.

Inflamabilidad 3: Lquidos y slidos que pueden encenderse en casi todas las condiciones de temperatura ambiental.Riesgo Salud 1: Materiales que causan irritacin, pero solo daos residuales menores an en ausenciade tratamiento mdico. GlicerinaSinnimos: Glicerol, Alcohol Gliclico, Glicil alcohol, 1, 2, 3 Propanotriol, TrihidroxipropanoFrmula: C3H5(OH)3Densidad relativa (agua = 1): 1,26Punto de fusin: 18C Punto de inflamacin (C): 160 ( copa cerrada)Temperatura de autoignicin: 393CSolubilidad en agua: miscible

Rojo inflamabilidad 1: Materiales que deben precalentarse antes de que ocurra la ignicin, cuyo punto de inflamabilidad es superior a 93C (200F).Azul/salud 1: Materiales que causan irritacin, pero solo daos residuales menores an en ausencia de tratamiento mdico.Amarillo inestabilidad/reactividad 0: Normalmente estable, pero puede llegar a ser inestable en condiciones de temperatura y presin elevadas.5. ProcedimientoEscuche atentamente la explicacin dada por el profesor acerca del uso correcto de la balanza.Los reactivos slidos nunca deben colocarse directamente sobre el platillo de la balanza, ya que se puede corroer y as mismo puede contaminarse la muestra.Realice el siguiente procedimiento: Pese primero un Beaker limpio y seco; luego agregue el slido a pesar y anote la nueva lectura. El peso del reactivo es la diferencia de las lecturas del conjunto menos el vaso de precipitado vaco.4.1 Realice libremente la determinacin de la masa de tres figuras geomtricas definidas y diferentes (moneda, esfera, cilindro, cuadrado, rectngulo, prisma, etc.)Haga la lectura y antela correctamente. Aplicando la frmula geomtrica halle su volumen y calcule la densidad en cada caso. Recuerde tomar los datos de longitud, altura, grosor, dimetro, etc., que necesite al aplicar la frmula. 4.2 Pese un Beaker pequeo (25 50 mL) limpio y seco. Coloque en l 10 mL del lquido problema (agua, etanol, leche, aceite, etc.) medidos cuidadosamente con una pipeta aforada y pselo nuevamente; con los datos de la masa y el volumen calcule la densidad absoluta. Realice el procedimiento con dos lquidos diferentes.4.3 Pese exactamente 2 slidos irregulares (uno cada vez) insolubles en agua (piedra, trozo de vidrio o de metal, trozo de plastilina, etc.). Colquelos en una probeta que contenga un volumen conocido de agua destilada. Anote este volumen y observe el aumento de volumen en la probeta, midiendo el nivel del menisco inferior formado por el agua antes y despus de adicionar el slido. Con estos datos, calcule la densidad absoluta del slido.4.4 Pese un picnmetro vaco y seco, anote el dato. Llnelo completamente con agua destilada, colquele la tapa hasta que se desborde el lquido sobrante, squelo por fuera y pselo nuevamente, tome el dato, luego, deseche el agua e introduzca una pequea cantidad de alcohol etlico, agite y arroje (con el fin de purgar el picnmetro). Si es necesario puede hacerse una segunda vez. Proceda ahora a llenarlo completamente con alcohol, squelo externamente y pselo. Con los datos obtenidos, calcule la masa y la densidad absoluta del agua y del alcohol, y la densidad relativa del alcohol:Realizar el mismo procedimiento substituyendo el alcohol por aceite de cocina o por otra muestra problema. Reportar los resultados obtenidos en forma tabulada.6. Resultados Slidos:Como slidos regulares se tomaron los siguientes elementos: una moneda de $100, una esfera y un dado respectivamente; los datos obtenidos se muestran a continuacin:

ObjetosMasaDimensiones (mm)Volumen (mm3)

Moneda $100 5.2 g: 23 mmH: 1.5 mm623.2

Esfera4.8 g : 15 mm1767.14

Dado3.9 gLados:16 mm4096

Tabla 1: Volumen cuerpos regulares.Como slidos irregulares se tomaron los siguientes elementos: borrador, plastilina y una piedra, para obtener su volumen se insertaron en una probeta que se llen con agua destilada, los datos obtenidos se muestran a continuacin:

ObjetoMasa (g)Vol. inicial(ml)Vol. final (ml)Vol. objeto

Borrador18.1506212

Plastilina9.550555

Piedra6.450544

Tabla 2: Volumen cuerpos irregulares.Lquidos:Para la determinar la densidad de los lquidos se agregaron 10 ml de los lquidos a pesar un Beaker cuya masa es 51.3767; se muestran los siguientes resultados:LiquidoVolumen (ml)Masa (g)Masa liquido (g)

Agua destilada

Etanol

Tabla 3: Volumen y masa lquidos.Para la determinacin de la densidad relativa se usaron dos picnmetros uno de 10 ml y otro de 25 ml cuyas masas fueron de 19.4 y 15.4 gramos respectivamente. Los resultados obtenidos se muestran en la tabla a continuacin:LiquidoVolumen (ml)Masa (g)Masa liquido (g)

Aceite de cocina1028.79.3

Aceite mineral2537.722.3

Glicerina2547.231.8

Ciclohexano1027.27.8

Tabla 4: Volumen y masa lquidos.7. Anlisis de resultadosDespus de haber realizado las correspondientes mediciones se procede a calcular la densidad de los slidos (regulares e irregulares) y lquidos que fueron objeto de estudio durante el laboratorio por medio de la relacin masa / volumen. Solidos regulares e irregulares: Moneda: para el clculo de su volumen se emple la frmula del cilindro.

Esfera: para el clculo de su volumen se emple la frmula de la esfera.

Dado: para el clculo del volumen del dado se utiliz la frmula del cubo suponiendo que las aristas no presentan desgastes.

BorradorMasa: 18.1 gVolumen: 12

PlastilinaMasa: 9.5 gVolumen: 5

PiedraMasa: 6.4 gVolumen: 4

Lquidos: Agua Destilada

Etanol

Aceite de cocina

Aceite mineral

Glicerina

Ciclohexano

Densidad Relativa Etanol

Glicerina

Aceite de cocina

Aceite mineral

Ciclohexano

8. Conclusiones La prctica de laboratorio permiti mediante diferentes metodologas lograr el clculo de la densidad de diferentes sustancias y objetos afianzando destrezas en el uso de la balanza y cuidado de equipos y materiales de laboratorio. Se realiz el clculo de la densidad relativa de los lquidos que se manejaron en la prctica pudiendo establecer que la sustancia ms densa que se manej con respecto al agua fue la glicerina. 9. BibliografiaPrcticas de Laboratorio en Qumica General en la Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas. Una Propuesta Didctica y Metodolgica. Tesis de Pregrado. Bez P. Orlando. Depto. De Qumica. Fac. de Ciencias y Educacin. Universidad Distrital F.J. de C. 1995.Fichas internacionales de seguridad qumica [en lnea]. Etanol. Institudo de seguridad e higiene en el trabajo. Gobierno de Espaa. 2000. Consultado el 22 de febrero de 2014. http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Ficheros/0a100/nspn0044.pdfFichas internacionales de seguridad qumica [en lnea]. Ciclohexano. Instituto de seguridad e higiene en el trabajo. Gobierno de Espaa. 2000. Consultado el 22 de febrero de 2014. http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Ficheros/0a350/nspn0044.pdfCatedra de qumica general [en lnea] la balanza analtica. Departamento de ingeniera qumica. Universidad tecnolgica nacional de cordoba. 2012. Consultado el 21 de febrero de 2014. http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/quimica/1_anio/quimigeral/BALANZA2012.pdf