UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE EDUCACIÓN LICENCIATURA EN CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL ASIGNATURA QUIMICA GENERAL DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE SOLIDOS Y LIQUIDOS 1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL: Determinar las diferentes densidades en sólidos y líquidos. 1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS: - Desarrollar destrezas para la determinación experimental y numérica de densidades de sólidos y líquidos con los datos obtenidos en el laboratorio. - Reconocer densidades de sólidos y líquidos para familiarizarnos con el método experimental. - Aplicar conceptos y características teóricas acerca de la densidad como una propiedad de la materia. 2. MATERIALES Y REACTIVOS -
Bola de cristal Agitador de vidrio Probeta Alcohol etílico Pipeta graduada
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Pie de rey Vidrio de reloj Monedas Base precipitado de 150 ml Balanza
3. MARCO TEORICO La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que se ocupa. Así como en el sistema internacional SI la masa se mide en kilogramos (Kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (Kg/m3). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada ya que es demasiado pequeña. La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a la del agua por lo que, de usar esta medida, se estarían usando siempre números muy grandes. La densidad es una propiedad que caracteriza las sustancias y se define como la cantidad de masa en una unidad de volumen de la sustancia. Densidad (d) = masa (m) / volumen (v) (1). Cuando la densidad de una sustancia se refiere a otra o se compara con otra, se llama densidad relativa. Para sólidos y líquidos, la sustancia patrón es el agua, mientras que para los gases, es el aire. 14
dr = ds/dp (2) Donde ds es la densidad de la sustancia y dp es la densidad del patrón. La anterior relación también puede expresarte como: dr = ms/mp (3) Donde ms es la masa de la sustancia y mp es la masa del patrón. Se deduce así que la densidad relativa es una relación de masa o de pesos para los mismos volúmenes y no tiene unidades. El peso específico se define como la relación entre el peso de la sustancia y su volumen. p.e = w/V (4) Las mediciones del peso específico o la densidad relativa se realizan por diversos métodos. En el caso de los líquidos se utiliza el picnómetro, para los sólidos cuando se pretende una gran precisión se recurre a una inmersión en líquidos, otro método mas preciso consiste en la aplicación del principio de Arquímedes. 4. EXPERIMENTO 1 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN SOLIDÓ A PARTIR DE SU PEDO Y DE SUS DIMENSIONES a) Tome un objeto pequeño de forma regular (una bola de cristal, un rocito de varilla de vidrio o de hierro, una moneda etc.) y péselo. b) Determine sus dimensiones (largo, radio etc según sea el caso) utilizando preferiblemente un calibrador Vernier. Si o dispone de este implemento, emplee una regla común. Calcule el volumen del objeto partiendo de sus dimensiones. c) Con este dato y el peso previamente obtenido, determine la densidad del solidó. Compare el valor obtenido con el que se reporta en la literatura para el mismo material. 4.1. CUESTIONARIO 1) Cierto objeto del mismo material empleado en este experimento tiene un volumen 1.5 veces mayor. ¿Cuál será su densidad? ……………………………….. ____________ g/cm. ¿Cuál será su peso? ……………………………………. ____________ g 4.2. RESULTADOS a) Descripción del objeto (material y forma): peso ……………………………………………………. ____________ g b) Dimensiones (Anote las que sean pertinentes): Largo
_________ cm.
Ancho __________ cm.
Profundidad _________ cm.
Radio __________ cm.
Volumen del objeto V (formula) = anote la formula aquí __________
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c) Densidad del material, D
P (______) g ________ V (______) cm.
Valor obtenido de la literatura para el mismo material: ___________g/cm. NOTA: Si este dato o se encuentra fácilmente en la literatura el instructor debe realizar por lo menos 3 determinaciones previas de la densidad y dar el valor promedio a los estudiantes. DISCUSION: Compare el resultado experimental con el hallado en los textos. Analice las posibles causas de error y la manera como se pueden corregir o al menos minimizar. 5. EXPERIMENTO 2 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN SOLIDÓ MIDIENDO INDIRECTAMENTE SU VOLUMEN a) Tome un objeto pequeño de forma irregular y péselo. b) Introdúzcalo en un cilindro graduado que contenga un volumen de agua exactamente medido. Cuide de que el solidó quede completamente sumergido. Lea nuevamente el volumen e el cilindro y calcule el volumen del objeto como el correspondiente al agua desplazada. c) Determine la densidad con base en los datos obtenidos y compárela si el valor obtenido de la literatura para el mismo material. 5.1. CUESTIONARIO 1) En la parte b) del procedimiento el volumen del objeto se obtiene como el correspondiente al agua desplazada. ¿En que principio se basa esta correspondencia? 2) ¿Qué modificaciones habría que introducir en el procedimiento si el solidó es de menor densidad que el agua y por consiguiente flota en ella? 3) Supongamos que una determinación similar a esta, parte del solidó quedo sin sumergir lo que no fue advertido por el operador. ¿Cómo afectaría este hecho de la densidad calculada? 5.2. RESULTADOS a) Descripción del objeto (material y forma): peso P ………………………………………………………..…. ____________ g b) Nivel inicial del agua en el cilindro ………………………… ____________ ml Nivel del agua luego de sumergido el objeto……………… ____________ ml Volumen del objeto (agua desplazada), V………=_______ ml =_______ cm. c) Densidad del material,
D
P (______) g _______ V (______) cm
Valor obtenido por la literatura del mismo material: ___________________ g/cm. 16
DISCUSION: Compare estos dos valores y explique si es confiable o no, este procedimiento experimental ¿Puede utilizarse con cualquier otro tipo de sólidos? ¿Serviría por ejemplo para medir la densidad de un terrón de azúcar? 6. EXPERIMENTO 3 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN LÍQUIDO a) Pese un beaker pequeño completamente limpio y seco. Adiciónale 10 ml de alcohol etílico medidos en una pipeta (preferiblemente de transferencia) y vuelva a pesar. b) Con los datos obtenidos calcule la densidad del alcohol y compárela con el valor reportado en la literatura. 6.1. CUESTIONARIO 2) ¿Porque se indica en el procedimiento que el beaker debe estar completamente limpio y seco? 2) También en el procedimiento se anota que debe preferirse la pipeta de transferencia (ala graduada) ¿Qué razón para esta preferencia? Si se estuviera determinando la densidad de una pintura o de un jarabe ¿sería igualmente valida esta recomendación? 6.2. RESULTADOS a) Peso del beaker vacío ………………………….. ___________ g Peso del beaker con alcohol…………………… ___________ g Peso del alcohol………………………………….. __________ g Volumen del alcohol……………………………..___________ ml b) Densidad del alcohol =
=
= __________
(Escriba la ecuación y haga los cálculos pertinentes) Densidad del alcohol etílico en la literatura…………………… ________ g/ml NOTA: El valor reportado en los textos para la densidad del alcohol etílico es como es obvio, el que corresponde al compuesto ciento por ciento puro. El alcohol que se utiliza normalmente en el laboratorio sin embargo contiene algo de agua (altas proporciones en ciertos casos), por lo que los resultados experimentales pueden ser algo distinto a los esperados. No obstante, las diferencias no deben ser tampoco considerables. Una buena comparación puede lograrse con los resultados obtenidos en el experimento siguiente. Discusión: Indique las limitaciones que pude tener el método desarrollado analice por ejemplo si sería apropiado o no para la determinación de la densidad de los siguientes líquidos: una solución de ácido clorhídrico, éter, mercurio, acetona. 7. EXPERIMENTO 4 EL USO DEL PICNÓMETRO b) El picnómetro es un frasco especialmente diseñado para la determinación de la densidad de líquidos. Su volumen vine rigurosamente calibrado de fábrica y su tapa, por otra parte esta provista de un orificio. De esta manera, al tapar el picnómetro previamente llenando con el líquido, el 17
exceso de este se por el orificio se asegura así que el volumen del líquido sea exactamente igual al picnómetro. El peso del líquido se calcula por diferencia entre los pesos del picnómetro lleno y el picnómetro vació. b) Determine la densidad del alcohol etílico por este método (cuide de secar las paredes externas del picnómetro después de taparlo). Compare el resultado obtenido con el hallado en el experimento anterior. 7.1. CUESTIONARIO Con base en el valor obtenido e este experimento para la densidad del alcohol etílico indique: 1 La densidad de dicho compuesto e lb. /gal. 2 E l peso específico del alcohol etílico. 7.2. RESULTADOS a) Peso del picnómetro vacío ………………………….. ___________ g Peso del picnómetro lleno……………………………… __________ g Peso del alcohol etílico…………………………………. __________ g Volumen del picnómetro (=volumen del alcohol)…………__________ ml b) Densidad del alcohol etílico =
=
= __________
DISCUSION: Compare este resultado con el obtenido en el experimento 7 ¿Cuál cree usted que sea más apropiado de los dos métodos? ¿Es adecuado el picnómetro para la determinación de densidades en todo tipo de líquidos? Explique.
8. PROTOCOLO TRATAMIENTO DE RESIDUOS
NOMBRE DE LA PRACTICA SEPARACIÓN DE MEZCLAS
REACTIVOS
PRODUCTOS
TRATAMIENTO
Agua
Agua
Desechar en el vertedero
Alcohol
Reutilizar
Alcohol
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9. INFOGRAFÍA Y BIBLIOGRAFIA Libro Manual de Laboratorio “Hola Química” Tomo 1 Fabio Restrepo Merino y Jairo Restrepo Merino 1987. Libro Manual de Laboratorio “De Química I y Química General” Universidad Industrial de Santander, Helena Arenas de Pulido y Gerardo Bautista Ardila 1998. Libro Manual prácticas de Laboratorio “De Química II”, Jesús Ramírez Montañez y Dora Cecilia Rodríguez Ordoñez 2004. Libro “Química General” con Manual de Laboratorio segunda edición, Guillermo Garzon G- 1994. Libro “Química” Octava Edición, William Daub, 2005 Determinación de la densidad real - método del picnómetro.
http://www.matematicasypoesia.com.es/metodos/melweb15_densidad_con _picnometro.htm
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