informe Q 1

PRACTICA N0 1 Determinación de la densidad de Sólidos y líquidos. Uso de la balanza

1.RESUMEN

En este primer experimento se aprendió a usar diferentes tipos de instrumentos de medición para así obtener los datos necesarios del objeto a estudiar, como el uso del densímetro, que nos permite calcular las densidades de los líquidos de manera directa; cómo calibrar la balanza de tres brazos y la balanza electrónica entes de realizar el cálculo de la masa de cualquier objeto

Se usaron diferentes tipos de medidas para poder obtener los volúmenes de los diferentes sólidos y líquidos.

Como por ejemplo para el plomo tuvimos que sumergir una cierta cantidad da masa en un recipiente con agua y se observó que el incremento de volumen en el recipiente vendría ser el volumen del objeto sumergido, en este caso el plomo, y así de la misma manera se trabajó con el hierro

Y para el agua tuvimos que calcular la masa de cierto volumen de agua con el uso de la balanza y así poder calcular la densidad.

Con los resultados obtenidos de los diferentes materiales calculamos las densidades y luego las comparamos con los valores teóricos para así poder calcular el margen de error del experimento.

Luego se hicieron las representaciones graficas correspondientes con los datos de cada material.

1


2.PRINCIPIOS TEÓRICOS

Sobre los conceptos y principios utilizados

Para el estudio de los fenómenos de la naturaleza se establecen conceptos que expresan alguna propiedad del cuerpo que se está estudiando. Tales conceptos como la masa y el volumen guardan cierta relación, que en principio puede ser usada para identificar a una sustancia específica.

La masa es una propiedad intrínseca de cada cuerpo y expresa la resistencia del cuerpo a cambiar su estado de movimiento.

El peso es una magnitud física asociada a la masa que resulta de la interacción cuerpo-Tierra, y como tal es variable. La relación de masa y peso de un cuerpo a una misma altura (con respecto al centro de la Tierra) es directamente proporcional y es expresada por la siguiente fórmula:

w=m×g

Donde “w” es el peso, “m” la masa y “g” la aceleración de la gravedad.

2


En estas condiciones ambos términos pueden ser considerados equivalentes y así se puede calcular la masa indirectamente al calcular el peso del cuerpo en una balanza.

Por otra parte, el volumen, al igual que la masa, es un propiedad extensiva que expresa la extensión de un cuerpo y suele calcularse al medir el espacio que desaloja un cuerpo cuando es introducido en un recipiente que contiene un líquido (por lo general agua).que implica cierta manera al principio de Arquímedes.

La densidad es una propiedad intensiva definida como la relación entre la masa y el volumen de una muestra y se la puede considerar como una propiedad única para cada sustancia específica, de manera que sirve para identificarla. La densidad de líquidos y sólidos se compara con la densidad de agua.

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3.MATERIALES Y REACTIVOS

MATERIALES:

Balanza de tres brazos Balanza electrónica 1pipeta cilíndrica de 10 mililitros 1 probeta de plástico de 100ml 1 pro pipeta

REACTIVOS

Solidos: plomo, hierro Solución: agua

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4.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Calculo de la densidad en solidos

Ya que la densidad es la masa que se ocupa en un determinado volumen

Primero se halló las masas de los sólidos, en este caso se pesó 4 barras de plomo y 4 tornillos de hierro.Ahora para determinar el volumen

En este caso se usó una de las premisas del principio de Arquímedes que nos dice que al sumergir un sólido en un recipiente con agua el volumen de este será igual al volumen de agua desplazada

Entonces se llenó 30 ml de agua en una probeta de plástico y se halló los volúmenes de dichos sólidos. Añadiendo una pieza sobre otra

Entonces se graficó una tabla para cada metal por separado

Calculo de la densidad en líquidos

En este caso se determinó la densidad del agua

Para hallar la masa del agua

Primero se halló la masa de la probeta de plástico de 100ml Luego se añadió 10ml de agua con una pipeta y se volvió a pesar Se repitió la misma operación hasta llegar a 50 ml pesando cada

variación del volumen Se elaboró una tabla de resultados para cada balanza distinta

5


TABLA DE DATOS PARA LA RELACION

MASA (g) / VOLUMEN (cm3)

PLOMO

Plomo pb

Vol.(mL)de H2O

Masa (g)del solido

Vol.(mL) del solido +H2O

Vol.(mL) del solido

Relación g/mL

Pieza n0 1 30 18.47 32 2 9.24Pieza n0 2 32 14.76 33.5 1.5 9.84

Pieza n0 3 33.5 12.42 35 1.5 8.28

Pieza n0 4 35 10.89 36 1 10.89

Densidad promedio (g/mL) 9.42

HIERRO

Hierro feVol.(mL)de H2O

Masa (g)del solido

Vol.(mL) del solido +H2O

Vol.(mL) del solido

Relación g/mL

Tornillo n0

131.0 10.04 32.5 1.5 6.69

Tornillo n0

232.5 11.74 34.0 1.5 8.49

Tornillo n0

334.0 13.20 36.1 2.0 6.6

Tornillo n0

436.1 14.22 38.0 2.0 7.11

Densidad promedio (g/mL)

7.22

6


TABLA DE DATOS PARA LA RELACION

MASA (g) / VOLUMEN (mL) para líquidos

En nuestro caso usamos la balanza de tres brazos y la balanza electrónica

Para la balanza de tres brazos

MUESTRA Vol.(mL)delliquido

Masa (g)de la probeta

Masa (g)de la probeta+ liquido

Masa (g)del liquido

Relación g/mL

H2O 10 ml 23.91 33.80 09.89 0.9820 ml 23.91 43.75 19.84 0.9930 ml 23.91 53.62 29.71 0.9940 ml 23.91 63.55 39.64 0.9950 ml 23.91 73.55 49.64 0.99


Para la balanza electrónica

MUESTRA Vol.(mL)delliquido

Masa (g)de la probeta

Masa (g)de la probeta+ liquido

Masa (g)del liquido

Relación g/mL

H2O 10 ml 23.97 34.27 10.30 1.0320 ml 23.97 44.16 20.19 1.0130 ml 23.97 54.04 30.07 1.0040 ml 23.97 63.98 39.98 1.0050 ml 23.97 73.83 49.86 1.00


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5.RESULTADOS

Después de realizar las dos partes del experimento se obtuvieron los siguientes resultados:

Cálculo de la densidad de un sólido:

Densidad promedio del sólido 1 (plomo) : 9.42 g/ml Densidad promedio del sólido 2(hierro) : 7.22 g/ml

Calculo de la densidad de un líquido:

Densidad del agua usando la balanza de tres brazos : 0.99g/ml Densidad del agua usando la balanza electrónica: 1.01g/ml

6.EJEMPLO DE RESULTADOS

1) Cálculo de la densidad del plomo : Datos generales: Volumen inicial del agua en el recipiente (Vi) = 30ml

Pieza nº 1 de plomo:

ρ = masade piezanº 1

variación devolumen enelrecipiente =

10.89g(31.0−30.0)ml = 10.89g/ml




12.42g(32.5−31.0)ml = 8.28g/ml




14.76g(34.0−32.5)ml = 9.84g/ml


ρ = masade pieza nº 4


18.47g(36.0−34.0)ml = 9.235g/ml

Densidad promedio del plomo: (10.89+8.28+9.84+9.235 )g

4ml =

9.423g/ml

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2) Cálculo de la densidad del hierro : Datos generales: Volumen inicial del agua en el recipiente (Vi) = 31ml

Pieza nº 1 de hierro:



10.04 g(32.5−31.0)ml = 6.69g/ml




12.74 g(34.0−32.5)ml = 8.49g/ml




13.20g(36.0−34.0)ml = 6.60g/ml




14.22g(38.0−36.0)ml = 7.11g/ml

Densidad promedio del hierro: (6.69+8.49+6.60+7.11 )g

4ml = 7.22g/ml

3) Cálculo de la densidad del agua usando la balanza de tres brazos : Datos generales:

Masa de la probeta pesada con esta balanza = 23.91g

Muestra nº1 de agua:

ρ = variación demasavolumen inicial

= (33.80−23.91) g

(10)ml = 0.99g/ml


9


ρ = variación demasa

volumen =

(43.75−23.91)g(20)ml

= 0.99g/ml



volumen =

(53.62−23.91) g(30)ml

= 0.99g/ml



volumen =

(63.55−23.91)g(40)ml

= 0.99g/ml



volumen =

(73.55−23.91) g(50)ml

= 0.99g/ml

Densidad promedio del agua: = 0.99g/ml

4) Cálculo de la densidad del agua usando la balanza electrónica :

Datos generales:

Masa de la probeta pesada con esta balanza = 23.91g


ρ = variación demasavolumen inicial

= (34.27−23.97)g

(10)ml = 1.03g/ml



volumen =

(44.16−23.97) g(20)ml

= 1.01g/ml



volumen =

(54.04−23.97)g(30)ml

= 1.00g/ml

10




volumen =

(63.98−23.97)g(40)ml = 1.00g/ml



volumen =

(73.83−23.97)g(50)ml = 1.00g/ml

Densidad promedio del agua: = 1.01g/ml

7.DISCUSIÓN DE RESULTADOS

De la experiencia se desprende que las mediciones de pequeñas cantidades de volumen en sólidos inducen a un mayor porcentaje de error en los cálculos de densidad. Aun utilizando métodos estadísticos de aproximación lineal, el error no disminuyó considerablemente. Esto puede verificarse en los gráficos obtenidos de los sólidos.

En el caso de los líquidos (agua) no hubo dificultad en la medición del volumen, a consecuencia de esto el cálculo de la densidad fue preciso.

Por lo tanto, nuestros resultados no están en concordancia con los valores teóricos con respecto a los sólidos, sin embargo en líquidos el porcentaje de error es mínimo.

8.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

Después del termino de este experimento se puede concluir que.

La relación masa –volumen nos determina la densidad del material

Las densidades son propiedades muy importantes de cada material porque a cada material le corresponde una cierta densidad.

De manera que hallando la densidad de un material desconocido y compararlos con otros podremos determinar de qué material se trata

Recomendaciones

Para esta primera experiencia de laboratorio de química se le recomienda lo siguiente

Calibrar minuciosamente las balanzas (de tres brazos y digital), evitar moverlas para no descalabrarlas.

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-prestar mucha atención a las explicaciones del profesor.

O

-limpiar bien los instrumentos después de cada uso ya que ayudaran a ser más exactos en las mediciones en cuanto a la masa, volumen y así obtener la densidad con menos margen de error Y así obtener buenos resultados

9.BIBLIOGRAFIA

Química General, 8va Edición – R. H. Petrucci, W. S. Harwood & F. G. Herring Chang R. Química. Editorial Mc Graw Hill. México.1992. Primera edición en español.

Umland J. y Bellama J. Química General. Editorial ITE Latin América. 2004. Tercera Edición.

Whitten K. Gailey R. y Davis R. Química General. Editorial Mc Graw Hill. México. 1992. Segunda edición en español.

QUÍMICA (2ª edición) Christen, Hans Rudolf

Editorial Reverte, 1976

QUÍMICA GENERAL

Wentworth, W. E. / Becker, R. S.

Editorial Reverte, 1977

12

http://www.librolibro.es/libro/quimica/9788429171327

http://www.librolibro.es/libro/quimica-general/9788429170436


10. APÉNDICE

Errores experimentales .

Tenemos dos tipos de errores en el proceso de medida:

1. Errores sistemáticos. Tienen que ver con la metodología del proceso de medida (forma de realizar la medida):

Calibrado del aparato. Normalmente errores en la puesta a cero. En algunos casos errores de fabricación del aparato de medida que desplazan la escala. Una forma de arreglar las medidas es valorando si el error es lineal o no y descontándolo en dicho caso de la medida.

Error de paralaje: cuando un observador mira oblicuamente un indicador (aguja, superficie de un líquido,...) y la escala del aparato. Para tratar de evitarlo o, al menos disminuirlo, se debe mirar perpendicularmente la escala de medida del aparato.

2. Errores accidentales o aleatorios. Se producen por causas difíciles de controlar: momento de iniciar una medida de tiempo, colocación de la cinta métrica, etc. Habitualmente se distribuyen estadísticamente en torno a una medida que sería la correcta. Para evitarlo se deben tomar varias medidas de la experiencia y realizar un tratamiento estadístico de los resultados. Se toma como valor o medida más cercana a la realidad la media aritmética de las medidas tomadas.

Ejemplo. Se mide la distancia entre dos puntos y se obtienen como resultados 4,56 m; 4,57 m; 4,55 m; 4,58 m; 4,55 m. Si calculamos la media aritmética (sumamos todas las medida y dividimos por el total de medidas, cinco en este caso) nos sale 4,562 m. Como el aparato no sería capaz de medir milésimas, redondeamos y nos queda 4,56 m como medida que tomamos como real.

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Cálculo de errores: error absoluto, error relativo.

Bien sea una medida directa (la que da el aparato) o indirecta (utilizando una fórmula) existe un tratamiento de los errores de medida. Podemos distinguir dos tipos de errores que se utilizan en los cálculos:

Error absoluto. Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo, según 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 división) entre el error absoluto y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto. no tiene unidades.

El principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SIU). El principio de Arquímedes se formula así:

O bien

Donde E es el empuje , ρf es la densidad del fluido, V el «volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y la masa, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar.

Como parte de la explicación, y para entender de qué se trata, contaremos la siguiente anécdota:

La corona de oro del rey Herón

Según se cree, Arquímedes fue llamado por él el rey Herón de Siracusa, donde Arquímedes vivió en el siglo III A.C., para dilucidar el siguiente problema.

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

http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_de_la_gravedad

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

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

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

http://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)

http://es.wikipedia.org/wiki/Arqu%C3%ADmedes

http://es.wikipedia.org/wiki/Desplazamiento_(fluido)

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

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

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


Se cuenta que el rey Herón de Siracusa le había entregado a un platero una cierta cantidad de oro para con ella le hiciera una corona. Cuando estuvo terminada, se decía que el platero había sustituido una parte del oro por una cantidad equivalente de plata, devaluando con ello la corona y engañando, pues, al rey.

El rey encargó a Arquímedes que descubriera si había sido engañado. El problema que Arquímedes debía resolver era determinar si el joyero había sustraído parte del oro o no, pero no podía romper la corona para averiguarlo.

Arquímedes pensó arduamente cómo resolver el problema, sin poder encontrar una solución.

Se dice que mientras se disponía a bañarse en una tina, en la que por error había puesto demasiada agua, al sumergirse en ella, parte del agua se derramó.

Arquímedes se dio cuenta de que este hecho podía ayudarle a resolver el enigma planteado por Herón y fue tal su regocijo que, desnudo, salió corriendo de la tina gritando "¡Eureka, eureka!" (que significa "¡Lo encontré, lo encontré!").

En efecto, Arquímedes, con esta observación, dio origen a un método para determinar el volumen de distintos tipos de sólidos. Este método se conoce con el nombre de Medición de Volumen por Desplazamiento (de líquidos).

Medición de Volumen por Desplazamiento

El volumen de un cuerpo es, hablando de manera simple, la cantidad de espacio que ese cuerpo ocupa.

Existen distintas maneras de determinar (medir) el volumen de los cuerpos.

El siguiente método, es especialmente útil para medir el volumen de cuerpos sólidos impermeables, es decir, cuerpos sólidos que no absorben líquidos.

El primer método para calcular el volumen es el matemático, y se emplea en cuerpos regulares, fácilmente medibles. Por ejemplo, una goma que puede tener 3 cm de largo, por 2 cm de ancho por un cm de alto: Se multiplica el largo por el ancho por el alto y se obtiene el volumen en cm cúbicos

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¡Eureka! y corrió

desnudo.


SOBRE LOS CÁLCULOS EN EXCEL

Después de realizar el grafico deseado hacer clic en la curva fig (1)

Aparecerá este cuadro de diálogo

Y se seleccionará las siguientes opciones

Fig(1)

fig(2)

El resultado final será la fig(3)

fig(3)

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CUESTIONARIO 1. mediante un esquema de la balanza utilizada, indique las partes más importantes y la sensibilidad.

a)

a) Para balanzas con indicación numérica, la sensibilidad (S) es la razón entre la cantidad de intervalos entre números consecutivos (^N) y la variación de carga (^m) que losproduce:

2. Elabore una lista de acciones incorrectas en el uso de la balanza que ocasionen causas de error en la pesada.- tener la balanza mal calibrada-estar en un lugar donde hay viento -tener los recipientes sucio- tener la balanza sucia

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

Precisión.- se denomina precisión a la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones.

Exactitud. Se denomina exactitud a la capacidad de un instrumento de acercarse al valor de la magnitud real.

La exactitud depende de los errores sistemáticos que intervienen en la medición, denotando la proximidad de una medida al verdadero valor y, en consecuencia, la validez de la medida.

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Suponiendo varias mediciones, no estamos midiendo el error de cada una, sino la distancia a la que se encuentra la medida real de la media de las mediciones (cuán calibrado está el aparato de medición).

Sensibilidad.- Para balanzas de una posición de equilibrio y para balanzas indicadoras con escala, la sensibilidad (S) es la razón entre la desviación del indicador de equilibrio (^L) y la variación de carga (^m) que produce la desviación:

4. con los datos obtenidos en el laboratorio determine la densidad de cada material analítica y gráficamente .compare estos resultados con los valores teóricos y determine en cada caso, el porcentaje de error.

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.10

2

4

6

8

10

12

14

16

MASA v.s VOLUMEN PARA EL HIE-RRO

MA

SA

VOLU-MEN

Se sabe que la densidad del Hierro es 7.90g/ml

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Hierro Fe Masa (g)del solido

Vol.(mL) del solido

Relación g/mL

m1 10.04 1.5 6.69m2 11.74 1.5 8.49m3 13.20 2 6.6m 4 14.72 2 7.11



Entonces el porcentaje será

%de error=(7.9-7.22)/7.9 *100% =8.6%

Plomo pb Masa (g)del solido

Vol.(mL) del solido

Relación g/mL

m1 18.47 2 9.24

m2 14.76 1.5 9.84

m3 12.42 1.5 8.28

m 4 10.89 1 10.89

19



0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.20

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

MASA v.s VOLUMEN PARA EL PLO-MO

MA

SA

VOLUMEN

Se sabe que la densidad del plomo es 11.300g/ml

Entonces el porcentaje será

%de error=(11.3-9.42)/11.3 *100%=16%

5. En las gráficas obtenidas para sólidos, y por interpolación encuentre el volumen de 10g de cada muestra, compare con el valor teórico y determine el %de error en cada caso.

PLOMO

20


0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.20

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

f(x) = 7.58 x + 2.765

Series2Linear (Series2)

volumen(ml)

masa(g)

Gráfico M(g) vs V(ml)

Curva M vs V

Aproxima-ción lineal de la curva

La densidad promedio del plomo es igual a la pendiente de la recta: 7.58g/ml

Por interpolación, el volumen de 10 gramos de muestra es:

10gx(1

7.58g /ml .)= 1.31ml

El porcentaje de error de la densidad del plomo es:( 11.3−7.5811.3 ) x100 % =32.9%

HIERRO

21


1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.10

2

4

6

8

10

12

14

16

f(x) = 6.14 x + 1.68

Series2Linear (Series2)

volumen(ml)

masa(g)

Gráfico M(g) vs V(ml)

Curva M vs V

Aproximación lineal de la curva

La densidad promedio del hierro es igual a la pendiente de la recta: 6.14g/ml

Por interpolación, el volumen de 10 gramos de muestra es:

10g*(1

6.14 g/ml . )= 1.63ml

El porcentaje de error de la densidad del hierro es:( 7.90−6.147.90 ) x100 % =22.28%

6. calcular la densidad experimental y el % de error de una pieza de plomo cuya masa es 100.1g que sumergida en una probeta aumenta el nivel de H2O EN 9.1ml.

Por teoría se sabe que la densidad del plomo es 11.3g/ml

Por D=m/v la densidad experimental seria 100.1/9.1=11

Y él % de error seria (11.3-11)/11.3=2.65 %E=2.56%

7. ¿cuántos g de pb hay en el mismo volumen que ocupa 50g de Au? (DAu=19.3g/ml y DPb=11.3g/ml)

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Por despejando el volumen se obtiene V=M/D

Para el oro

VAu=50/19.3= 2.59ml como VAu=VPb

Para el plomo

M=D.V

MPb=(11,3g/ml)x(2, 59ml)= 29.26g

8. la masa de 929kg de cierto aceite de olivo se envasaron en 2.0x103 recipientes de medio litro. ¿Cuál es la densidad del aceite de olivo?

El volumen total seria número de envases x medio litro 2.0x103x0.5=103L=1000L

Por lo tanto d=m/v 929kg/1000l=0.92g/ml

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