PRÁCTICA NÚMERO 2 DETERMINACIÓN DE DENSIDAD: MÉTODO DEL PICNÓMETRO

Transcripción

1 PRÁCTICA NÚMERO 2 DETERMINACIÓN DE DENSIDAD: MÉTODO DEL PICNÓMETRO I. Objetivo Haciendo uso del picnómetro: 1. Determinar la densidad absoluta del agua. 2. Determinar la variación de la densidad con la concentración de diferentes soluciones de sal. 3. Determinar la densidad relativa, respecto al agua, de diferentes líquidos de su interés. II. Material ml de agua. 2. Un frasco conteniendo 70 ml de alcohol. 3. Jeringa 4. Picnómetro. 5. Balanza de 0.01 g 6. Un vaso de precipitados de 100 ml o mayor. 7. Termómetro. 8. Sal de cocina (aproximadamente 200 gr). 9. Muestras de diferentes líquidos (100 ml). III. Introducción El picnómetro es un instrumento sencillo utilizado para determinar con precisión la densidad de líquidos. Su característica principal es la de mantener un volumen fijo al colocar diferentes líquidos en su interior. Esto nos sirve para comparar las densidades de dos líquidos pesando el picnómetro con cada líquido por separado y comparando sus masas. Figura 1. Picnómetro. Es usual comparar la densidad de un líquido respecto a la densidad del agua pura a una temperatura determinada, por lo que al dividir la masa de un líquido dentro del picnómetro respecto de la masa correspondiente de agua, obtendremos la densidad relativa del líquido respecto a la del agua a la temperatura de medición. El picnómetro es muy sensible a los cambios de concentración de sales en el agua, por lo que se usa para determinar la salinidad del agua, la densidad de líquidos biológicos en laboratorios de análisis clínicos, entre otras aplicaciones.

2 IV. Procedimiento (A) Densidad absoluta del agua. 1. Anote el valor del volumen del picnómetro que tiene registrado en la pared del frasco y cualquier otra información que este contenga. 2. Calibre la balanza. 3. Enseguida mida la masa del picnómetro vacío, teniéndose el cuidado de que se encuentre totalmente seco y limpio. 4. Llénelo completamente de agua utilizando una jeringa o pipeta y enseguida colóquele su tapón. Recomendación: Al coloca el tapón, parte del líquido se derramará y por lo tanto deberá secar perfectamente el recipiente y el tapón por fuera. Si queda líquido en las paredes externas provocará error en la medición. Asegúrese de que esto no suceda. 5. Mida la masa del picnómetro lleno de agua. 6. Quite el tapón al picnómetro y sin vaciarlo vuelva a llenarlo completamente. Colóquele el tapón, séquelo bien por fuera y vuelva a medir su masa. 7. Repita nuevamente el paso anterior para tener tres mediciones que le permitirán obtener tres valores de densidad para el agua. 8. Mida la temperatura del agua. (B) Densidad de una solución salina como función de la concentración de sal. 1. Limpie el picnómetro y séquelo. 2. Obtenga diferentes concentraciones de sal en agua de 5 g/l,10 g/l, 20 g/l, 30 g/l y 50 g/l. Sugerencia: Será suficiente preparar una solución de 100 ml para cada concentración, disolviendo la cantidad de sal correspondiente. Puede empezar con la concentración más baja para optimizar la cantidad de sal y volver a utilizar la solución sobrante para obtener una solución más concentrada agregando la sal faltante. 3. Determine la densidad de la solución correspondiente a la primera concentración, utilizando el picnómetro. 4. Repita nuevamente el paso anterior para el resto de las cuatro concentraciones señaladas en el paso Mida la temperatura de la solución salina. (C) Densidad relativa de diferentes líquidos. 1. Calibre la balanza de nuevo. 2. Ahora llene el picnómetro completamente de la primer muestra de líquido, utilizando una jeringa o pipeta y enseguida colóquele su tapón. Importante: Atender de nuevo la recomendación del punto 4 de la parte (A) de la práctica. Sugerencia: Inicie con muestras acuosas o volátiles. 3. Mida la masa del picnómetro lleno del líquido. 4. Repita nuevamente los pasos 2 y 3 anteriores para el resto de las muestras.

3 V. Actividades a realizar (A) Para el agua. 1. Con la masa de agua y el volumen correspondiente, encuentre la densidad del agua. 2. Obtenga tres valores de densidad para el agua. 3. Con los tres valores de densidad, obtenga: la densidad promedio del agua, la desviación promedio de la densidad y el error porcentual correspondiente. Tabla 1. Para el agua. (B) Para la solución salina. De la parte (A) de esta practica Usted ya conoce: la densidad absoluta del agua, la masa y el volumen del picnómetro. 1. Con las masas de la solución salina determine la densidad correspondiente a la concentración de sal. 2. Obtenga tres valores de densidad de la solución salina para cada una de las cinco concentraciones de sal. 3. Con cada una de las concentraciones de sal, calcule la densidad de la solución y obtenga: la densidad promedio de la solución salina, la desviación promedio y el error porcentual correspondiente. 4. Obtenga una gráfica de la densidad promedio de la solución como función de la concentración de sal en g/l.

4 Tabla 2. Para soluciones salinas. (C) Para las muestras de líquidos. De la parte (A) de esta practica Usted ya conoce: la densidad absoluta del agua, la masa y el volumen del picnómetro. 1. Con la masa medida de agua de la parte (A) y la masa medida de la primer muestra de líquido, determine su densidad relativa (ρ r ). 2. Repita lo anterior para cada una de las muestras de líquido. Muestra Masa de la Muestra Masa de agua Densidad Relativa de la Muestra Tabla 3. Para muestras de líquidos. VI. Consultas y problemas. 1. Comente sobre la diferencia entre los valores obtenidos para la densidad absoluta del agua con los métodos utilizados en las Prácticas 1 y Cuál es la ventaja básica del picnómetro en la determinación de densidades en comparación con la densidad obtenida con el método de la Práctica 1? 3. Cuál es el comportamiento observado de la densidad de la solución salina respecto a la concentración de sal? Exprese la relación matemática que siguen los datos experimentales. 4. Con los resultados obtenidos infiera la concentración equivalente de sal del agua de mar. La densidad del agua de mar es aproximadamente 1.03 g/cm Comente al respecto de las densidades medias para las muestras de líquido utilizados en su equipo. Si se presentaron problemas para utilizar el método del picnómetro con alguna de ellas, indique cuales fueron y si puede aportar alguna alternativa para su determinación. 6. La glucosa, uno de los componentes del azúcar, es una sustancia sólida soluble en agua. La disolución de glucosa en agua (suero glucosado) se usa para alimentar a los enfermos cuando no pueden comer. En la etiqueta de una botella de suero de 500 cm 3 aparece la leyenda: Disolución de glucosa en agua, concentración 55 g/l. Un enfermo necesita tomar 40 g de glucosa cada hora Qué volumen de suero de la botella anterior se le debe inyectar en una hora?

5 Anexo 1: Cálculo de la densidad relativa. La densidad relativa ρ r de una substancia en relación a otra, agua en nuestro caso, se define como: ρ r = ρ ρ a (1) Como el picnómetro es un sistema de volumen constante V P, si utilizamos el picnómetro para determinar las densidades de la sustancia y la del agua, podemos escribir: ρ = M V P y ρ a = M a V P (2) Sustituyendo las ecs. (2) en (1), obtendremos la relación deseada para la determinación de la densidad relativa por el método del picnómetro: ρ r = M M a (3) Se desprende de la ec. (3) que es suficiente medir las masas de la sustancia y la del agua en el picnómetro, para conocer la densidad relativa de la sustancia en relación a la del agua. En la Práctica 1 y en la parte (A) de la Práctica 2, se ha determinado la densidad absoluta del agua. Con este valor y la ec. (1) podemos obtener la densidad absoluta de la sustancia en cuestión. Rev-V3-lyr-fmb-cva