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DENSIDAD DE LQUIDOS
1. OBJETIVO
Determinar las densidades de los lquidos trabajados en el
laboratorioutilizando dos instrumentos (El Picnmetro y La Balanza
de Westphal ).
Observar los efectos que tienen: la temperatura y la variacin de
laconcentracin del soluto; sobre la densidad de la solucin.
Ensear el uso de tablas y manuales; que entreguen informacin til
alestudiante.
2. FUNDAMENTO TEORICO
La densidad es una caracterstica de cada sustancia . Nos vamos a
referir alquidos y slidos homogneos. Su densidad, prcticamente, no
cambia con lapresin y la temperatura; mientras que los gases son
muy sensibles a lasvariaciones de estas magnitudes.
En fsica el trmino densidad es una magnitud referida a la
cantidad de masacontenida en un determinado volumen, y puede
utilizarse en trminos absolutos orelativos.Cuando se aumenta la
temperatura de un fluido, los tomos que lo componencomienzan a
vibrar (el fluido se expande) ocupando ms espacio y, por
tanto,aumentando su volumen. Segn la relacin anterior, si damos por
hecho unamasa del fluido constante, al aumentar temperatura la
densidad ser cada vezms pequea y el fluido ser cada vez ms
"fluido".Densidad absoluta () :
La densidad absoluta, tambin llamada densidad real, expresa la
masa por unidadde volumen. Cuando no se hace ninguna aclaracin al
respecto, el trminodensidad suele entenderse en el sentido de
densidad absoluta:
= m / V ;
Siendo: : Densidad absoluta ; m : Masa ; V : Volumen
Densidad relativa (d):
La densidad relativa o aparente expresa la relacin entre la
densidad de unasustancia y la densidad del agua, resultando una
magnitud adimensional. La
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudes_f%C3%ADsicashttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_adimensionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_adimensionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudes_f%C3%ADsicashttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
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densidad del agua tiene un valor de 1 g/cm 3 a las condiciones
de 1 atm y 4 Cequivalente a 1000 kg /m 3.
Peso especfico ():
Es el peso de una sustancia W por unidad de volumen V esta
relacionada con ladensidad absoluta por medio de la aceleracin de
la gravedad (9.81 m/s 2);matemticamente tenemos:
= W / V = * g
Donde:
= peso especifico. W = Es el peso de la sustancia g = Es la
gravedad
V = Es el volumen que la sustancia ocupa ; = Es la densidad de
la
sustancia
* Para medir la densidad de un cuerpo es necesario conocer su
masa y suvolumen.
Si el cuerpo es irregular, no podemos calcular su volumen de
forma directa. Peropodemos calcularlo indirectamente aplicando el
principio de Arqumedes."Todo cuerpo sumergido en un fluido
experimenta un empuje igual al peso delvolumen de lquido
desalojado"
Sumergiendo completamente elcuerpo en agua, el peso delcuerpo
disminuye debido alempuje. Lo que nos marca labalanza F es igual a
ladiferencia entre el peso P y elempuje E.F=P -E.
Si el fluido es agua, cuya densidad es la unidad, el peso en
gramos coincidenumricamente con el volumen medido en centmetros
cbicos.El empuje es igual a la diferencia F- F entre lo que marca
la balanza antes ydespus de sumergir el cuerpo en agua e igual
numricamente al volumen delcuerpo en centmetros cbicos.
E = F - F
http://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_%28unidad%29http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_%28unidad%29
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Efecto de ConcentracinUna representacin grafica de la densidad
en funcin de la concentracin es por logeneral una lnea curva.
Cuando la concentracin esta expresada en unidades devolumen es ms
probable que la lnea se aproxime a una recta que con unidadesde
peso por ciento en peso p o molaridad.
Efecto de la TemperaturaEn general la densidad de una sustancia
disminuye lentamente con latemperatura, salvo a la temperatura de
transicin de una fase a otra encondiciones a la cuales cambia la
estructura molecular, como la disociacin o laasociacin qumica. El
agua lquida es notable por su comportamiento entre 0 -3.98C donde
la densidad aumenta, pasa por un mximo a 3.98C y despus secomporta
normalmente, por encima de 0C esta se relaciona con la
persistenciade la estructura del hielo en la fase lquida. Las
soluciones acuosas tienen amenudo una temperatura de densidades
mximas varios grados por encima odebajo de 4C.La curva se
representa d en funcin de t puede ser ms til que la densidad porsi
solo para caracterizar algunas de las sustancias complejas
encontradas entecnologa. Para el agua a 25C la densidad
aproximadamente 0.03% por cada1c de elevacin de la temperatura.
Algunas correlaciones cuantitativas entre latemperatura y la
densidad de los lquidos se han encontrado tiles en los clculosde
ingeniera en que intervienen intervalos grandes de temperaturas y
presiones.
Principio de Arqumedes:El principio de Arqumedes afirma que todo
cuerpo sumergido en un fluidoexperimenta un empuje vertical y hacia
arriba igual al peso de fluido desalojado.La explicacin del
principio de Arqumedes consta de dos partes:
El estudio de las fuerzas sobre una porcin de fluido en
equilibrio con el restodel fluido.
La sustitucin de dicha porcin de fluido por un cuerpo slido de
la misma forma ydimensiones
Instrumentos Para la medicin de la Densidada) PicnmetroEl
picnmetro es un instrumento sencillo utilizado para determinar la
densidad delquidos con mayor precisin. Su caracterstica principal
es la de mantener un
volumen fijo al colocar diferentes lquidos en su interior. Esto
nos sirve paracomparar las densidades de dos lquidos pesando el
picnmetro con cada lquidopor separado y comparando sus masas. Es
usual comparar la densidad de unlquido respecto a la densidad del
agua pura a una temperatura determinada, porlo que al dividir la
masa de un lquido dentro del picnmetro respecto de la
masacorrespondiente de agua, obtendremos la densidad relativa del
lquido respecto ala del agua a la temperatura de medicin. El
picnmetro es muy sensible a loscambios de concentracin de sales en
el agua, por lo que se usa para determinar
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la salinidad del agua, la densidad de lquidos biolgicos en
laboratorios de anlisisclnicos, entre otras aplicaciones.
b) Balanza de Mohr-Westphal.-Es una balanza especial con un
brazo dividido en diez partes iguales. A la balanzale acompaa una
probeta, un flotador de vidrio con un termmetro y una coleccinde
cinco jinetillos o pesas, la mayor de ellas ( P) repetida y las
otras tres P1, P2 y P3 cada una de las cuales es diez veces menor
que la anterior.
3. TRATAMIENTO DE DATOS
3.1. Mtodo del picnmetro
Con ayuda de tabla usando el valor de la densidad del agua a
19C(densidad=0.99849)determine el volumen exacto del picnmetro a
esatemperatura.
Picnmetro/Reactvos Masa (g)Picnometro tarado 19,19
Picnmetro + Agua 44,65Picnmetro + Etanol(20%) 43.27Picnmetro +
Etanol(30%) 42.32
Tabla 3.1Promedio de l as masas experi mentales
Masa de agua en el picnmetro (Tabla 3.1):
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Volumen del picnmetro:
Calcule las densidades absolutas de los lquidos empelados
Densidad del etanol (20%):
Masa de etanol (Tabla 3.1.):
Densidad del etanol:
Densidad del etanol (30%):
Masa de etanol (Tabla 3.1.):
Densidad del etanol:
3.2. Mtodo de la balanza de Westphal.
Para el Etanol (20%):
Calculando la densidad de etanol con la balanza de Westphal.
= 0,9790 g/mL
Para el Etanol (30%):
Calculando la densidad de etanol con la balanza de Westphal.
= 0,9590 g/mL
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4. CONCLUSIONES
o Concluimos que en soluciones lquidas, como el etanol, a
mayoresconcentraciones la densidad va disminuyendo.
o A mayores concentraciones de etanol, mayor es la temperatura.
Por lotanto a mayor temperatura, menor densidad.
o En las experiencias realizadas en el laboratorio, el uso de la
balanza deWestphal es un mejor mtodo para determinar la desindad
que el usodel picnmetro.
5. DISCUSION DE RESULTADOS
o Los resultados obtenidos no han sido determinados con
exactitud, yaque hemos presenciado ligeras variaciones en los
valores de ladensidad, esto es debido a que la solucin etanol-agua
no ha sidomeramente de ambas, tambin pudo haber pequeas cantidades
de
impureza presentado en el agua destilada como CO 2, etc. o La
balanza de Westphal nos permite resultados con valores de hasta
4
cifras decimales. Por lo tanto podemos decir que los valores
obtenidospresentan una mayor exactitud con %Error menores a 2%.
6. RECOMENDACIONES
o Usando la balanza de Westphal, al momento de sumergir el
termmetrode inmersin, ms conocido con el nombre de Reinmann es
importanteasegurarnos de que este no choca con ninguna de las
paredes del
recipiente.o Es muy importante medir correctamente la
temperatura a la que
estamos trabajando el lquido para poder tener un dato correcto
sobresu densidad al momento de ir a las tablas.
o Usando el picnmetro se debe tener cuidado al momento de cerrar
elrecipiente con la tapa de vidrio pues existe el riesgo que sobre
un pocode lquido el cual ser expulsado por el capilar que se
encuentra en latapa.
o Es necesario contar con cierta proteccin al usar el cobre
cido.
7. BIBLIOGRAFA
1) PERRY H., P. Biblioteca del ingeniero qumico. Editorial
McGraw-Hill.Mxico D.F. 5 edicin. Volumen 1. Pginas:
3-118,3-119.
2) http://www.ucm.es/info/Geofis/practicas/prac09r.pdf
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3) http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/denh2o.pdf
4) Robert H. Perry- Don W. Green , Manual Del Ingeniero Quimico,
Sexta
Edicion , Tomo I, Densidad De Soluciones Acuosas Inorganicas,
Pag. 105
5) Raymond E. Kirk- Donal F. Othmer, Eniclopedia De Tecnologia
Quimica -
Tomo Vi, Densida Y Peso Especifico, Primera Edicion, Pag
251.
