trabajo nº3 laboratorio fisicoquimica

INFORME DE LABORATORIO N°01

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

FACULTAD CIENCIAS BIOLOGICAS

Escuela: Genética y Biotecnología

Curso: Laboratorio de Fisicoquímica

Laboratorio Nº 03

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE

LOS LÍQUIDOS

Alumnos:

ACUÑA RODRIGUEZ, Wendy 09100065

AGUILAR LUIS, Miguel Ángel 09100106

CCORAHUA SANTO, Robert José 09100107

CHUMBE NOLASCO, Lenin Dimitriv 09100066

Turno: Martes de 17:00 a 20:00

Grupo: E-F

Profesor: FIGUEROA TAUQUINO, Aníbal Fortunato

Fecha de realización: 08 de septiembre

Fecha de entrega: 15 de septiembre

2009 – II

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS


I. INTRODUCION:

Bien es sabido que el mundo o más aun el Universo están constituidos por materia cuyas propiedades principales son la masa y el volumen que ocupan.

La Densidad, es la masa de un cuerpo por unidad de volumen.

Para medir esta densidad, específicamente la de un liquido; se utiliza el densímetro, que proporciona una lectura directa de la densidad, sin embargo, para nuestra experiencia recurrimos a la aplicación del MÉTODO DEL PICNOMETRO en el cual, únicamente utilizamos los valores de los pesos obtenidos por una balanza y la formula de la gravedad especifica o densidad relativa.

En el proceso de la realización de los cálculos correspondientes a nuestra experiencia, pudimos contrastar resultados teóricos y experimentales, dichas diferencias resultaron ser bastante satisfactorias puesto que dieron porcentajes de error muy pequeños.

Por medio desarrollo de este reporte es que expresamos, lo mejor posible, nuestro aprendizaje del tema respectivo así también queremos informar, textualmente, nuestro continuo aprendizaje sobre la utilización de las herramientas y/o instrumentos de laboratorio.

II. RESUMEN:

OBJETIVOS

- Determinación experimental de la densidad de líquidos.

- Aplicar el Método del Picnómetro para medir o determinar la densidad.

PRINCIPIOS TEORICOS

Para determinar la densidad de ciertos líquidos, en este caso el acetato de etilo, tomamos en cuenta ciertos principios básicos, que nos muestran las relaciones correctas para obtener el resultado deseado.

a) Densidad absolutaMide la masa por unidad de volumen

b) Peso específico o peso específico absolutoLa relación entre el peso de una sustancia y el peso de un volumen equivalente de agua a 4°C.

c) Densidad relativa o gravedad específicaCompara la densidad de una sustancia con la del agua. Dicha densidad fue aplicada en nuestra experiencia por medio en el Método del Picnómetro.

d) Principio de ArquímedesEl Método del Picnómetro se basa en el principio de Arquímedes ya que de igual manera utilizan el agua como un referente para hallar la densidad de algún liquido, en este caso pudimos hallar la densidad del acetato de etilo gracias a este principio.

RESULTADOS PRINCIPALES


Podemos llamarlos resultados principales, pues son el objetivo de esta práctica.

VALOR TEORICO VS %ERROR

ANALISIS DE LOS RESULTADOS

Aplicando el método del picnómetro obtenemos resultados experimentales que son muy próximos a los datos teóricos, lo cual indica que el proceso experimental se realizo con sumo cuidado y la mayor exactitud. Como consecuencia de lo dicho anteriormente, podemos ver que los porcentajes de error son mínimos, ni siquiera llegan al 1%.

Si comparamos la densidad del acetato de etilo a 25°C y a 30°C podemos ver que la variación es pequeña, siendo la densidad ligeramente mayor cuando se encuentra a menor temperatura.

PRINCIPALES CONCLUSIONES El someter el acetato de etilo a cierta temperatura provoca la pérdida de cierta parte de su masa, lo cual indica una disminución en su densidad.

De los resultados obtenidos podemos deducir que a mayor temperatura la sustancia adquiere menor densidad y a menor temperatura adquiere mayor densidad.

RECOMENDACIONES

En el momento de pesar el picnómetro, vacio o lleno con alguna sustancia; debe hacerse con cautela pues de lo contrario, a causa de la gran sensibilidad que posee la balanza, se registrarían pesos erróneos.

La medición del picnómetro lleno de acetato de etilo, debe hacerse rápidamente puesto que es una sustancia con punto de ebullición bajo y además al haber estado a una temperatura mayor a la del ambiente provoca que se evapore y pierda mas masa de la que debería perder normalmente por acción solo del calentamiento.

III. PRINCIPIOS TEÓRICOS :

ρ25 teórico acetato de etilo = 0,8982 g/cm3

Error (%) = 0,46

ρ30 teórico acetato de etilo = 0,8938 g/cm3

Error (%) = 0,67

ρ25 acetato de etilo = 0,8902 g/cm3

ρ30 acetato de etilo = 0,8878 g/cm3


DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS

e) Densidad absoluta

La densidad es una medida utilizada por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o real que mide la masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se entiende por densidad. Se calcula con la siguiente fórmula:

ρ=mV

f) Peso específico o peso específico absoluto

Se denomina peso específico de un mineral al cociente entre su peso y el peso de un volumen equivalente de agua a 4ºC (condiciones de máxima densidad del agua), siendo un valor adimensional.

g) Densidad relativa o gravedad específica

Por otro lado, también existe la densidad relativa o gravedad específica que compara la densidad de una sustancia con la del agua; está definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4ºC. Se calcula con la siguiente fórmula: Densidad relativa = densidad de la sustancia / densidad del agua.

¿T oT o=

ρMT1

ρH2OT o

Método del picnómetro

Picnómetro

Aparato que se utiliza para determinar las densidades de distintas sustancias. También se conoce como frasco de densidades. Consiste en un pequeño frasco de vidrio de cuello estrecho, cerrado con un tapón esmerilado, hueco y que termina por su parte superior en un tubo capilar con graduaciones.

Para llenar el picnómetro se quita el tapón esmerilado, que está hueco o perforado, se añade la muestra con una probeta pequeña y se tapa. El líquido subirá por el interior del tapón hasta el capilar. Puede ocurrir que incluso


rebose, en cuyo caso se secaría cuidadosamente por fuera procurando que el líquido llene totalmente el tapón o que el exceso se pueda medir con el capilar. Así se determina el volumen de líquido contenido en el recipiente. Algunos picnómetros, menos precisos, no tienen tapón, sino un cuello largo aforado; en este caso, el picnómetro se llenaría hasta el enrase marcado en el cuello y de esta forma se conocería el volumen del líquido.

Un picnómetro es un recipiente calibrado, con el que se puede pesar un volumen de líquido con mucha precisión.

Por comparación entre la masa del picnómetro lleno de agua destilada -de la que se conoce con gran precisión su densidad a la temperatura de la experiencia- y la masa del picnómetro lleno con un líquido muestra se puede calcular la densidad de éste último.

Para el caso de la densidad de un sólido -cuyo tamaño ha de ser adecuado a las dimensiones del picnómetro- pesando el picnómetro con el sólido y rellenando con agua destilada podemos obtener el volumen del sólido si además hemos calculado el volumen del picnómetro. Por otra parte, una vez obtenida la masa del sólido podemos calcular su densidad.

El método es general para el caso de pares sólido/líquido que no reaccionen entre sí.

CapilaTapón

Frasco


ρT oT 1=

ρMT 1

ρLrTo

- Ecuación para halla r la gravedad específica

¿T oT o=

w4To−w3

❑

w2To−w1

❑

- Ecuación para hallar la densidad experimental

ρMT o=¿M

T o×ρH 2OT o

ρMT o=

w4T o−w3

❑

w2T o−w1

❑× ρH 2O

To

ρT x= ρT o

1−β (T o−T x )

IV. DETALLES EXPERIMENTALES:

PARTE 1: Definiciones:

i. El sistema:

Sistema para medir densidades usando el Método del Picnómetro.

ii. Las Variables :

o Independiente: Masa. Temperatura.

o Dependientes: Densidad.

PARTE 2: Preparación del experimento:

Antes de iniciar con la experiencia:

1) Revisamos el material que se requiere que este en un buen estado.2) Lavamos los materiales: el picnómetro, los dos vasos de precipitado, la pipeta y

la luna de reloj.3) Enjuagamos los materiales varias veces con agua de cano y al final con agua

destilada.


4) Ahora secamos introduciéndolos en la estufa a una temperatura de 120 grados por un tiempo aproximado de 5 minutos.

PARTE 3: Ejecución y datos experimentales:

1) Bañamos externamente el picnómetro limpio y seco junto con su tampón con agua destilada.

2) Luego secamos con papel.3) Ahora pesamos el picnómetro y obtenemos el W1.

4) Llenamos el picnómetro con sumo cuidado hasta el capilar, utilizamos para ello agua destilada.

5) Para sumergirlo en un baño a una temperatura de 25°C, calentamos suficientemente agua en un vaso de precipitado.

6) Después de 5 minutos retiramos el picnómetro del agua, lo secamos y luego procedemos a pesar (W2).

Pesamos el picnómetro vacio (W1)

Calentando agua en un vaso de precipitado (25°C)

Pesamos el picnómetro con agua (W2)/ T=25°C


7) Preparamos un baño a una temperatura de 30°C.8) Ahora introducimos el picnómetro por otros 5 minutos y luego sacamos el

picnómetro y pesamos nuevamente.

9) Quitamos el agua del picnómetro y secamos nuevamente en la estufa.

10) Dejamos enfriar y nuevamente bañamos externamente, secamos con papel y luego secamos el picnómetro vacio (W3).

11) Ahora introducimos la muestra liquida (ACETATO DE ETILO) en el picnómetro.

Pesamos picnómetro vacio (W3)

Pesamos picnómetro con agua (W2)/ T=30°C

Llenamos el picnómetro con ACETATO DE ETILO


12) Luego preparamos un baño en el vaso de precipitado a una temperatura de 25°C.

13) Introducimos el picnómetro por 5 minutos, luego extraemos, secamos y pesamos:

14) Preparamos un baño a una temperatura de 30°C.15) Ahora introducimos el picnómetro por otros 5 minutos y luego sacamos el

picnómetro y pesamos nuevamente.

V. CALCULOS:

a) Calcule la gravedad específica usando los datos obtenidos de la muestra.

- A 25°C

¿2525=

w425−w3

❑

w225−w1

❑=( 45,5710−21,945448,2816−21,9384 )=0,8968- A 30°C

Pesamos picnómetro con muestra liquida (W3)/ T=25°C

Pesamos picnómetro con agua (W3)/ T=30°C


¿3030=

w430−w3

❑

w230−w1

❑=( 29,5138−20,533330,6049−20,5330 )=0,8916

b) Determinación de la densidad del Acetato de etilo

- A 25°CUsamos la formula mencionada anteriormente para calcular la densidad absoluta del acetato de etilo.

ρMT o=¿M

T o×ρH 2OT o

ρMT o=

w4T o−w3

❑

w2T o−w1

❑× ρH 2O

To

Dato obtenido de tablas:

- ΡH2O a 25°C = 0,9970 g/cm3

Reemplazando datos en la ecuación:

ρM25 °=( 45,5710−21,945448,2816−21,9384 )×(0,9970)

ρM25 °=0,8941g /cm3

Donde M es la muestra: Acetato de etilo

CALCULANDO EL % DE ERROR

%E=(ρT25− ρE25)×100

ρT25 =

(0 ,8982−0 ,8941)×1000 ,8982

=0 ,46%

- A 30°C

ρMT o=

w4T o−w3

❑

w2T o−w1

❑× ρH 2O

To

Dato obtenido de tablas:

- ΡH2O a 30°C = 0,9957 g/cm3

Reemplazando datos en la ecuación:

ρM30 °=( 29,5138−20,533330,6049−20,5330 )×(0,9957)


ρM30 °=0,8878g /cm3

Donde M es la muestra: Acetato de etilo

CALCULANDO EL % DE ERROR

%E=(ρT30− ρE30)×100

ρT30 =

(0 ,8938−0 ,8878)×1000 ,8938

=0 ,67%

VI. TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS

CONDICIONES AMBIENTALES

VALORES TEORICOS

DATOS EXPERIMENTALES

W1 = peso del picnómetro vacio y seco.W2 = peso del picnómetro contenido de agua.W3 = peso del picnómetro vacio y seco.

W4 = peso del picnómetro contenido con la muestra líquida.

Para Temperatura: 25°C Para Temperatura: 30°C

DATOS OBTENIDOS DESPUES DE LOS CALCULOS

CUADRO COMPARATIVO: VALORES TEORICOS VS. VALORES EXPERIMENTALES

Para 25°Cρ25 experimental acetato de etilo ρ25 teórico acetato de etilo Error (%)

0,8902g/cm3 0,8982 g/cm3 0,46

Para 30°Cρ 30 experimental acetato de etilo ρ 30 teórico acetato de etilo Error (%)

ρ25 acetato de etilo = 0,8902 g/cm3 ρ30 acetato de etilo = 0,8878 g/cm3

N° de práctica

03

P (mmHg) 756T (°C) 20

HR 96%

ρ25 teórico acetato de etilo 0,8982 g/cm3

ρ 30 teórico acetato de etilo 0,8938 g/cm3

ρ25 teórico agua 0,99700 g/cm3

ρ 30 teórico agua 0,99567 g/cm3

W1 21,9454 g

W2 45,5710 gW3 21,9454 gW4 48,2816 g

W1 20,5330 g

W2 30,6049 gW3 20,5330 gW4 29,5138 g


0,8878 g/cm3 0,8938 g/cm3 0,67

VII. ANALISIS DE LOS RESULTADOS: Se puede percatar que la densidad de la sustancia (agua y acetato de etilo) disminuye

cuando la temperatura va aumentando. El método del picnómetro es un método muy exacto, además con ayuda de una balanza

analítica los valores de los pesos son más exactos y se puede determinar la densidad muy próxima a la teórica para así poder hallar las viscosidades a diferentes temperaturas.

El porcentaje de error nos muestra un acierto muy bueno en las mediciones, así del resultado obtenido de 0,46% de error, lo cual nos indica que los materiales utilizados nos han proporcionado una medida muy exacta y por ello se aproxima mucho al valor teórico.

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: Conclucuines: A mayor temperatura el valor de la densidad disminuye. El método del picnómetro resulta ser más exacto para la determinación de la densidad de

los líquidos. Los líquidos con viscosidades bajas fluyen fácilmente y cuando la viscosidad es elevada el

líquido no fluye con mucha facilidad. La viscosidad y la densidad de las soluciones que se estudian van a depender de las

concentraciones que tengan dichas soluciones. La gravedad específica es un valor referencial y sirve para comparar cuantas veces una

sustancia es más densa que el agua. El cálculo de la densidad de un líquido con el picnómetro es debido a que este instrumento

tiene un volumen contante.

Recomendaciones:

Tratar de mantener la temperatura constante cuando se trabaja con el picnómetro, para la determinación de las densidades de las diversas soluciones que se van a estudiar.

Se deben tomar los tiempos de manera exacta cuando el líquido que se estudia pasa de un punto A a un punto B en el picnómetro.

Los materiales que se utilizan para las diversas mediciones se deben lavar y secar por completo en la estufa.

El picnómetro debe de ser llenado completamente hasta el capilar; luego del baño se debe de secar por completo el picnómetro antes de ser pesado.

El volumen que se utiliza de agua debe ser el mismo para las soluciones de etanol que se han utilizado.

Sujetar el picnómetro de la boca del envase y no del tubo capilar ya que el capilar es un parte movible.

Al momento de encender la balanza analítica se debe esperar a que pase por el proceso de auto calibración.

Es importante cerrar la ventana de la balanza analítica para que no entre ninguna sustancia externa como polvo.

Al empezar a realizar las mediciones con la balanza analítica se pueden presentar lecturas de “0,0002g” ó “0,0001g” cuando no existe ninguna sustancia en el platillo de mediciones. Ante esto se debe presionar el botón “Tare” para tarar el peso de la balanza y que la lectura vuelva a indicar “0,0000g”.

IX. APENDICE:


a. Cuestionario: 1) Explique el fundamento teórico del método del picnómetro.La determinación de la densidad de un líquido mediante el método del picnómetro se fundamenta gracias al Principio de Arquímedes. Primero como el volumen del picnómetro es constante, al poner un ingresar un determinado líquido dentro del picnómetro y luego aumentar la temperatura el líquido tiende a ocupar mayor volumen el cual se escapa a través del fino capilar. El cual luego es medido en una balanza analítica y se compara las relaciones entre ellas y se determina la densidad especifica.

2) Indicar y explicar sobre los métodos analíticos y gráficos para estimar la densidad de los líquidos.

Para conocer la densidad de un líquido usando el método analítico se parte de una densidad conocida del líquido a una temperatura dada (T o) y se va a tablas para obtener el coeficiente de dilatación de la muestra pura. Se usa la siguiente ecuación:

ρT x= ρT o

1−β (T o−T x )

Donde ρT x es la densidad de la muestra a la temperatura que deseamos conocer y β es el coeficiente de dilatación de la muestra pura.Para conocer la densidad de un líquido usando el método grafico se recurre a una grafica donde se muestra el comportamiento de la densidad de un liquido en función de la temperatura y para conocer la densidad a una temperatura dada solamente se proyecta en la curva los datos deseados como se ve en la grafica:

3) Explicar el efecto de la temperatura sobre la densidad de líquidos y sólidos.


CAMBIOS DE DENSIDAD:

En general, la densidad de un material varía al cambiar la presión o la temperatura. Se puede demostrar, utilizando la termodinámica que al aumentar la temperatura usualmente decrece la densidad de los materiales, hay excepciones notables. Por ejemplo, la densidad del agua líquida crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C y lo mismo ocurre con el silicio a bajas temperaturas.

El efecto de la temperatura y la presión en los sólidos y líquidos es muy pequeño, por lo que típicamente la compresibilidad de un líquido o sólido es de 10-6bar-1

(1 bar=0,1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de 10-5K-1.

b. Diagrama de Flujo: Método del picnómetro:

X. BIBLIOGRAFIA:

Fisicoquimica – Levine

Ma Graw Hill 2004 Cap 1


WEBGRAFÍA:

•http://www.chemnetbase.com/

http://www.bearwoodphysics.com/l6experiment1.1.htm

• http://www.sciencebyjones.com/density_of_solids.htm

• http://www.capital.net/com/vcl/blurb/density.htm

• http://www.wnet.org/wnetschool/software/buoyancy/index.html

• http://feynman.bgsu.edu/physics/phy101/expt.101.09/

Expt.101.09-intro.html

• http://www.nv.cc.va.us/alexandria/science/Density00.htm

• http://www.geocities.com/terryboan/schd51/E03_density51.htm

• http://www.ivygreen.ctc.edu/knutsen/chem140/measdens.html

trabajo nº3 laboratorio fisicoquimica

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