Experimento No. 1: Densidad de Líquidos y Sólidos

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1 UNIVERSIDAD INTERAMERICANA Recinto de Bayamón Departamento de Ciencias Naturales y Matemáticas Química General para Ingenieros: QUIM 2115 Experimento No. 1: Densidad de Líquidos y Sólidos I. Objetivos En este experimento se harán medidas de densidad de distintas sustancias y con distintos métodos. El experimento está dividido en tres partes, cada una con sus propios objetivos. Estos objetivos son: determinar cuál es más preciso, si una probeta o un vaso de precipitado; determinar la densidad de una solución salina; determinar la densidad de un sólido por dos métodos. II. Teoría Densidad se calcula dividiendo masa entre el volumen. En el caso de un objeto sólido, su masa se obtiene pesándolo directamente en la balanza. Su volumen se obtiene midiendo sus dimensiones con un instrumento para medir longitud. En el caso de los líquidos, estos se vierten en un recipiente para pasarse. El recipiente se pesa primero por sí solo y luego se pesa el recipiente con el líquido. Para obtener el peso del líquido solo se resta el peso del recipiente vacío al del recipiente con el líquido. El volumen de los líquidos se obtiene usando diferentes tipos de cristalería calibrada. Para hacer un análisis estadístico, se repiten las medidas de densidad de una misma sustancia. Las ecuaciones para el análisis estadístico se encuentran en el apéndice de este procedimiento. En este experimento se medirá la densidad de líquidos y sólidos. Los sólidos serán objetos con una forma regular: cilíndrica, esférica o rectangular. El volumen de éstos se calcula usando las ecuaciones correspondientes a cada una de estas formas. Antes de ir a laboratorio, busque las ecuaciones para calcular el volumen de un cilindro, una esfera y un objeto rectangular. III. IV. Materiales (Para dibujar en su libreta de laboratorio) Probeta de 25 ml Vaso de precipitado de 100 ó 150 ml Vaso de precipitado de 400 ml (Dibuje sólo un vaso) Gotero Termómetro Botella de lavado Balanza (No tienen que dibujarla) Caliper (No tienen que dibujarlo) Cilindro de metal Reactivos (Para buscar Hazards Identification y FIrst Aid Measures en MSDS y escribir en la libreta) Solución de cloruro de sodio

2 V. Procedimiento Instrucciones generales: Anote todas las cifras que lea en la balanza. La balanza le permite leer hasta tres lugares decimales. Cuando lea el volumen en una probeta, aproxime la última cifra. El instructor de laboratorio le indicará el número de lugares decimales que debe reportar en la lectura de la probeta. Reporte sus resultados con el número correcto de cifras significativas. Para los cálculos de los errores, busque los valores aceptados (o verdaderos) en la literatura y muestre la referencia en la parte de la bibliografía en el informe. Limpie todo el equipo que use después de usarlo. A. Densidad de agua. En esta parte del experimento se medirá la densidad de agua con un vaso de precipitado y con una probeta. El objetivo es comparar la precisión de cada instrumento. En esta parte, también se compararán sus resultados con los valores aceptados obtenidos de la literatura. Densidad de agua midiendo el volumen con un vaso de precipitado 1. Pese un vaso de precipitado vacío, limpio y seco de 100 ó 150 ml. 2. Vierta agua hasta la marca de 20 ml y pese. 3. Descarte el agua y seque bien el vaso. 4. Repita los pasos del 1 al 3 dos veces más con el mismo vaso. 5. Anote la temperatura ambiente. Densidad de agua midiendo el volumen con probeta 1. Pese un vaso de precipitado vacío, limpio y seco de 100 ó 150 ml. 2. Mida 20 ml de agua destilada en una la probeta de 25 ml, viértala en un vaso precipitado y pese el vaso con el agua. 3. Descarte el agua y seque bien el vaso. 4. Repita los pasos del 1 al 3 dos veces más. 5. Anotar la temperatura ambiente. B. Densidad de solución salina En esta parte del experimento se medirá la densidad de una solución salina usando el método gráfico. Para obtener la densidad, graficará los datos de volumen versus masa. La pendiente de la gráfica le dará la densidad. 1. Pese un vaso de precipitado vacío, limpio y seco de 100 ó 150 ml. 2. Mida 15 ml de la solución salina en una probeta de 25 ml, viértala al vaso precipitado y pese el vaso con solución salina. 3. Sin descartar la solución, agregue 15 ml más al vaso y vuelva a pesar. 4. Repita el paso anterior dos veces más añadiendo la solución salina a la que ya tiene en el vaso de precipitado. 5. Descarte la solución salina y limpie el vaso. C. Densidad de un sólido En esta parte del experimento se medirá el volumen de un objeto sólido por dos métodos. En un método, usará el método de desplazamiento de agua. En el otro método, usará un cáliper para medir las dimensiones las cuales luego se sustituirán en la fórmula para medir el volumen del sólido. El instructor le indicará como usar el cáliper. El objetivo de esta parte es que compare la precisión de los dos métodos.

3 Densidad de un sólido usando desplazamiento de agua 1. Pese el objeto directamente en la balanza. 2. En una probeta de 25 ml, añada 15 ml de agua. 3. Coloque el objeto en la probeta y mida nuevamente el volumen. Densidad de un objeto usando sus dimensiones 1. Mida las dimensiones que necesite para usar la fórmula de volumen de la forma del objeto. VI. Cálculos / Gráficas / Tablas A. Densidad del agua Tabla 1. Densidad del agua midiendo volumen con un vaso de precipitado Corrida # 1 Corrida # 2 Corrida # 3 Masa del vaso vacío (g) Masa vaso + agua (g) Masa del agua (g)* Densidad de agua (g/ml) Densidad promedio (g/ml): Desviación estándar (g/ml): Temperatura del agua ( C): % de error de la densidad de agua:** *Masa del Agua (g) = (masa del vaso + agua) (g) masa del vaso vacío (g) **Para hacer este cálculo, debe buscar el valor aceptado de la densidad del agua a la temperatura que leyó. Tabla 2. Densidad del agua midiendo volumen con una probeta. Corrida # 1 Corrida # 2 Corrida # 3 Vol. del agua (ml) Masa del vaso vacío (g) Masa vaso + agua (g) Masa del agua (g)* Densidad de agua (g/ml) Densidad promedio (g/ml): Desviación estándar (g/ml): Temperatura del agua ( C): % de error de la densidad de agua: *Masa del Agua (g) = (masa del vaso + agua) (g) masa del vaso vacío (g) **Para hacer este cálculo, debe buscar el valor aceptado de la densidad del agua a la temperatura que leyó.

4 B. Densidad de una solución salina Tabla 3. Densidad de una solución salina por medio gráfico. Desc. Identidad de la sal Masa del vaso vacío (g) 1 Vol. de la solución salina (ml) Masa vaso + solución salina (g) luego del primer descargue Masa de la solución salina (g) luego del primer descargue 2 Vol. añadido de la solución salina (ml) Vol. total de la solución salina (ml) Masa vaso + solución salina (g) luego del segundo descargue Masa de la solución salina (g) luego del segundo descargue 3 Vol. añadido de la solución salina (ml) Vol. total de la solución salina (ml) Masa vaso + solución salina (g) luego del tercer descargue Masa de la solución salina (g) luego del tercer descargue 4 Vol. añadido de la solución salina (ml) Vol. total de la solución salina (ml) Masa vaso + solución salina (g) luego del cuarto descargue Masa de la solución salina (g) luego del cuarto descargue Densidad obtenida por medio gráfico Datos C. Densidad de un sólido. Tabla 4. Densidad de un sólido por medio volumen por desplazamiento. Tipo de metal: Corrida 1 Masa objeto (g) Volumen inicial de agua (ml) Volumen final de agua (ml) Volumen del objeto (ml) Densidad (g/ml) % de error de la densidad del metal Tabla 5. Dimensiones de un objeto regular Material Masa objeto (g) Diámetro (cm) Largo (cm) Radio (cm) Alto (cm) Ancho (cm) Volumen de objeto (ml) Densidad (g/ml) % de error de la densidad del metal Dimensiones

5 UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RICO Recinto de Bayamón Departamento de Ciencias Naturales y Matemáticas GUÍA PARA INFORME: DENSIDAD DE LÍQUIDOS Y SÓLIDOS El informe deberá ser preparado, en español o inglés, utilizando computadora y Microsoft Equation 3 para las ecuaciones matemáticas. Las páginas deberán estar enumeradas y constará de las siguientes partes: # de registro: Nombre: Número de Estudiante: I. Título del informe (4 pts.): Escriba el título del experimento. II. Objetivos (6pts.): Describa el propósito del experimento realizado. III. Datos (25 pts.): En esta sección usted deberá presentar los datos obtenidos en el laboratorio de manera ordenada. Puede utilizar tablas similares a las de la guía del experimento. IV. Cálculos, Resultados y Graficas (30 pts.): En esta sección usted deberá proveer un (1) ejemplo de cada uno de los cálculos que usted haya realizado en el laboratorio para obtener sus resultados. El nivel de detalle debe ser tal, que cualquier persona sin conocimiento de lo que usted hizo, pueda por sí mismo realizar los cálculos. Por consiguiente, usted deberá presentar ejemplos claros y específicos. De igual forma, recuerde seguir las reglas de cifras significativas. Una vez tenga todos sus cálculos, organícelos en una tabla de resultados. Específicamente: 1. Determine la densidad promedio (g/ml), desviación estándar (g/ml) y el % de error* para la densidad de agua cuando esta es medida con: a. vaso de precipitado b. probeta 2. Haga una gráfica de Masa vs. Volumen usando los datos de masa y volumen de la solución salina de cada descargue. Su gráfica debe contener cuatro puntos cercanos a una línea recta. Utilice la pendiente de esta línea para determinar la densidad de la solución. 3. Determine la densidad (g/ml) y el % de error** de un objeto de dimensiones regular cuando este fue medido por: c. Desplazamiento de volumen d. Utilizando sus dimensiones * Para hacer este cálculo, debe buscar el valor aceptado de la densidad del agua a la temperatura que leyó. Busque bajo Specific Gravity of water en la página web (Fíjese en las unidades). ** Obtenga la densidad del metal bajo Density of metals en la página web Por ejemplo, en el laboratorio se hicieron cálculos de densidad, promedio y desviación estándar. Ejemplo 1. Calculo de densidad La densidad se calcula dividiendo la masa de una sustancia entre su volumen. Datos: masa de agua= ( ) g volumen de agua = ( ) ml

6 Cálculo: d m 19.98g g ml V 20.00mL / Ejemplo 2. Cálculo de promedio y desviación estándar utilizando las funciones estadísticas de su calculadora. OJO: Para este ejemplo usted TIENE que presentar un procedimiento detallado de cómo se pueden realizar estas operaciones matemáticas. Datos: ( ) g, ( ) g, ( ) g Formula del promedio: x n i 1 x i n donde n es la cantidad de datos de un conjunto de datos comenzando desde i=1. Nota importante: Para hacer las ecuaciones tiene que utilizar la función de Microsoft Equation en su programa de Microsoft Word. Para hacer esto haga lo siguiente: Vaya a Insert en la parte superior Escoja la opción de Object. Le aparecerá una pantalla. Escoja Microsoft Equation o Microsoft Equation 3 Le aparecerá una pantalla con todas las opciones para hacer ecuaciones matemáticas. Fórmula de desviación estándar: Ejemplo para calculadora TI-X30 s n i 1 (x i x ) 2 n 1 Para calcular el promedio realicé el siguiente procedimiento: (Escriba en primera persona) 1. Prendí la calculadora en ON 2. Coloqué el primer dato: Luego pulsé la tecla de sumatoria, y apareció en la pantalla n=1 4. Luego introduje el segundo dato: y pulse la tecla de sumatoria. Apareció n=2 5. Luego introduje el tercer dato: y pulse la tecla de, apareció n=3 en la pantalla 6. Luego oprimí la tecla de 2nd (amarilla) en la parte superior izquierda y pulse la tecla que contenía el símbolo de promedio ( x ). 7. El resultado fue: Para calcular la desviación estándar realicé el siguiente procedimiento: 1. Luego de obtener el promedio en el paso 6 arriba pulsé la tecla de 2nd 2. Luego, oprimí la tecla de desviación estándar ( n 1 ) 3. El resultado fue: Calcule también el porcentaje de error y provea un ejemplo del cálculo: %error valor exp erimental valor teórico x 100 valor teórico Note que hay errores absolutos e incertidumbres absolutas. No confunda uno y el otro.

7 Título: Tabla de resultados de densidad de agua medidos con una probeta. Promedio y desviación estándar para una muestra n=3. Volumen de agua (ml) ( 0.5) ml Masa del agua (g) ( 0.01) g Densidad Calculada (Experimental) g/ml Medida 1 Medida 2 Medida 3 Promedio Desviación Estándar En esta sección usted debe presentar también los porcentajes de error para cada uno de los instrumentos que utilizó. Es decir, el porcentaje de error para la probeta y para la pipeta. V. Discusión (25 pts.): Deberá considerar los siguientes puntos (en tiempo pasado): 1. Compare los valores que obtuvo entre la densidad de agua medida con vaso de precipitado vs. probeta. Determine cuál de los métodos fue el más preciso y más exacto. Use el análisis estadístico para determinarlo. Explique a que se debió la diferencia en precisión y exactitud. 2. Cuál usted esperaría que sea más densa, el agua o la solución salina? Porque? Cómo comparan sus resultados experimentales con lo que usted esperaba? 3. Compare los valores que obtuvo entre la densidad de un objeto de dimensiones regular cuando esta fue calculada por desplazamiento de volumen vs. utilizando sus dimensiones. Determine cuál de los métodos fue el más exacto. Explique a que se debió la diferencia en exactitud. VI. Referencias (10 pts.): De acuerdo con el diccionario de la Real Academia Española: Plagiar Copiar en lo sustancial obras ajenas, dándolas como propias. Recuerde que el 90% de lo que usted ha de escribir en este informe es informaron que ya ha sido divulgada. Por lo tanto, tenga la delicadeza y cortesía de citar a todos los autores.