DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA

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1 DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA FACULTAD DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN Informe de Práctica Laboratorio Nº 02 RECONOCIMIENTO DEL MATERIAL DE LABORATORIO DETERMINACIÓN DE DENSIDADES Asignatura: Química 1 Bioingeniería Autores del Grupo: Apellido, Nombre Registro 2º Semestre Año 2017

2 1 INTRODUCCIÓN Para el trabajo en el laboratorio químico es primordial tener un conocimiento de normas de seguridad básicas y los materiales más utilizados. Con este tipo de conocimientos el alumno podrá medir alguna propiedad física de materiales líquidos y sólidos. En el laboratorio se emplean una variedad materiales para la realización de las experiencias, dentro de ellos están los denominados volumétricos, ya que se usan para medir volúmenes de fluidos, ya sean líquidos o gases. Algunos se emplean para calentar, por lo que se emplean materiales refractarios para su elaboración. Otros materiales se emplean para soporte, que son elaborados de metal, plástico o madera. A partir del conocimiento de éstos materiales podemos determinar cuáles son los más apropiados para determinar la densidad de sólidos a realizarse en la segunda sección de esta práctica. Se desea explicar la determinación la densidad de distintos materiales sólidos de manera experimental. Recordar, que la densidad es una propiedad física intensiva, es decir, no depende de la cantidad de materia de la muestra, es un valor constante y único para cada sustancia. 1.1 Objetivo: Conocer los materiales de trabajo rutinario dentro de un laboratorio químico. Como así también su utilidad. El alumno deberá: Identificar y manejar el material básico de laboratorio. Conocer los materiales más usadas en la medición de volumen, peso, temperatura. Medir las densidades de los distintos materiales a partir de sus masas y volúmenes. Identificar diferencia entre las dos procedimientos de determinación de la densidad de sólidos. Elaborar y utilizar una recta de regresión. 2 FUNDAMENTO TEÓRICO A continuación se muestran solo algunos materiales comúnmente usados en un laboratorio químico. La especificidad y el trabajo que se realice en cada laboratorio determinarán qué materiales se emplearan en él. Por ejemplo, si un laboratorio se dedica exclusivamente a determinaciones analíticas necesitará estar equipado con material volumétrico, drogas puras, balanza de precisión, etc. Si se dedica a separación de muestras, predominaran las ampollas de decantación, destiladores, cromatógrafos, etc. 2.1 Material de vidrio básico ERLENMEYER Es un recipiente de fondo plano con un cuello corto, se utiliza para evitar que se pierda material cuando hay reacciones de efervescencia o proyecciones porque su cuello actúa como un condensador de los vapores. Se utiliza también para contener las disoluciones para su valoración. KITASATO recipiente de vidrio con rama lateral para conectar con la bomba de vacío (normalmente, una canilla de agua). Página 1 de 8

3 VASOS DE PRECIPITADOS Son anchos, las paredes son rectas, y llevan un pico para verter fácilmente los líquidos, se utilizan para preparar disoluciones, para preparar reactivos o para contener sustancias. EMBUDO Se utiliza para transferir líquidos de un recipiente a otro, para filtrar, etc. MORTERO CON MANO O MAZO Pueden ser de vidrio, ágata o porcelana. Se utilizan para triturar sólidos hasta volverlos polvo, también para triturar vegetales, añadir un disolvente adecuado y posteriormente extraer los pigmentos, etc. AMPOLLA DE DECANTACIÓN Se asemeja a un embudo. Su utilización se basa principalmente en la separación de líquidos inmiscibles. En su parte inferior posee un robinete que permite el paso del líquido. TUBOS DE ENSAYO se utilizan para una infinidad de trabajos. Pueden ser también de plástico, graduados, con tapón. DESTILADOR consta de un balón de destilación donde se coloca el líquido a tratar. Un refrigerante, por donde circula agua corriente (para enfriar), que posee además un tubo central donde se condensa el vapor para ser recogido, como líquido destilado, finalmente en otro recipiente. Suele emplearse para separar mezclas de líquidos que presentan distintos puntos de ebullición, para obtener agua destilada, etc. Página 2 de 8

4 SOPORTE, PINZAS Y ARO Suelen ser de metal, el soporte está formado por una larga varilla enroscada en una base. A él se sujeta el aro, en donde se colocan los materiales de laboratorio con los cuales se quiere trabajar. Las pinzas se fijan, por un extremo, a la varilla del soporte y por el otro se coloca el material. TRÍPODE Y MECHERO el trípode básicamente es un aro metálico que presenta tres patas. En él se coloca el material que se quiere calentar utilizando el mechero. BALANZA ANALÍTICA de precisión, se utiliza para pesar cantidades de sustancia pequeñas. Está encerrada en una vitrina para evitar corrientes de aire que influyan en la pesada. También encontramos en un laboratorio otros elementos tales como: gradillas (para ubicar los tubos de ensayo en posición vertical), tapones de goma, termómetros, espátulas, varillas de vidrio para agitar, propipetas (se colocan en las pipetas para evitar succionar directamente), peras de succión, cajas de Petri (para cultivar microorganismos), baño maría, calentador, estufas, cristalizadores, centrífugas, densímetros, autoclave (para esterilizar material), etc. 2.2 Material volumétrico: Se utiliza para mediciones y transferencias exactas de volúmenes. Este material está calibrado para que su utilización correcta. Normalmente se calibran a 20ºC, debido a que el volumen que ocupa una determinada masa de un líquido varía con la temperatura. Página 3 de 8

5 PIPETAS Y BURETAS Se utilizan para agregar volúmenes exactos de líquidos. 50 MATRAZ AFORADO En el cuello presenta una marca que indica el volumen exacto que tiene y un tapón hermético. Generalmente están calibrados para contener líquidos, muy pocos se utilizan para verter. Se utilizan para preparar soluciones de concentración conocida, o para diluir muestras. PROBETAS son recipientes graduados cilíndricos, con una base para que apoye en la mesada, se utilizan para medir volúmenes que precisan poca precisión. Se utilizan también para trasvasar líquidos, tienen un pico en la parte de arriba para facilitar su vertido 2.3 Determinación de densidad Se define a la densidad de una porción de materia como el cociente entre la masa y el volumen que ocupa esa porción de la misma, siendo por tanto una propiedad intensiva. Si bien la definición es única, la forma de medirla depende del estado de agregación del objeto. Existen diversas formas de obtener la densidad, con el densímetro, que nos brinda la medida directa de la densidad de un líquido; también encontramos al picnómetro, el cual permite hallar la densidad de un fluido en referencia a la de otro con densidad; de igual manera, también podemos encontrar la balanza hidrostática, con la cual podemos calcular la densidad de los sólidos; siendo una variante de la anterior, la balanza de Mohr, nos precisa la densidad de los líquidos; entre otros instrumentos, los cuales cumplen la misma función. El objetivo de esta experiencia es la determinación de la densidad de un sólido haciendo uso del principio de Arquímedes y utilizando agua corriente. De esa manera, sin necesidad de medir el volumen del objeto a partir de sus dimensiones, se puede determinar la densidad de un sólido. El enunciado del principio de Arquímedes nos dice que todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta un empuje (fuerza) vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Página 4 de 8

6 Arquímedes nació en Siracusa en el año 287 a.c. Allí trabajó como científico y técnico en la corte del rey Herón II. La solución que dio al problema planteado por el rey se ha hecho famosa. Su tarea consistía en determinar si una corona recién acabada era de oro puro o no. Arquímedes determinó el peso específico de la corona gracias al empuje que ésta experimentaba en el seno del agua, resolviendo así la cuestión. Se cuenta que impulsado por la alegría salió corriendo desnudo por las calles de Siracusa hacia su casa gritando Eureka!, Eureka!, es decir, lo encontré!, lo encontré!. Basándonos en dicho principio podemos calcular la densidad de un sólido sumergiéndolo totalmente en un líquido de densidad conocida, con la ayuda de una balanza y teniendo en cuenta que en este caso el volumen del cuerpo y el del líquido desalojado son elementalmente iguales. 2.4 Recta de regresión y ajuste lineal. Existe una relación lineal entre la masa y el volumen de un objeto (a mayor volumen, mayor será su masa). Este hecho se pone en evidencia al representar los datos de volumen vs masa en ejes cartesianos dando lugar al diagrama conocido como diagrama de dispersión, con los puntos agrupándose en torno a una recta. Por esa nube de puntos podemos hacer pasar infinitas rectas. De todas ellas debemos elegir la mejor de todas en algún sentido: La recta de regresión debe tener carácter de línea media, debe ajustarse bien a la mayoría de los datos, es decir, pasar lo más cerca posible de todos y cada uno de los puntos El alumno deberá estimar la recta de regresión por métodos gráficos, trazando una línea que se acerque lo más posible a todos los puntos representados, para así poder determinar la pendiente de dicha recta. Si bien podemos calcular la densidad a partir de un solo par de datos experimentales, el error será menor conforme más datos utilicemos. 3 Bibliografía Gomez Zacca, D. Química Básica-Nuestros Átomos y los del Universo Ed. UNSJ Chang - Química Ed. Mc. Graw Hill Nilo Figueroa R. Química General Inorgánica Orgánica Tomo 1: Amaru Editores 2da Edición. Página 5 de 8

7 INFORME LABORATORIO Nº 02 I. Densidad media a partir de la relación masa-volumen Procedimiento: Se proveerá al alumno piedras de Carbonato de calcio de diferentes tamaños. 1) En una probeta graduada de 50 o 100 ml anadir una cierta cantidad de agua corriente. Enrazar con agua y ayuda de una pipeta un volumen cualquiera. 2) Colocar en la probeta con agua, cada una de las piedras suministradas por el equipo de cátedra. 3) Medir el volumen del agua antes y después de introducir la piedra. El volumen desplazado de agua es igual al volumen de la piedra: Vinicial - Vfinal 4) Tabular los datos de cada una de las piedras en la tabla adjunta. Masa (g) V inicial (ml) V final (ml) V Objeto (ml) 5) Con los datos anteriores graficar la masa y volumen de cada piedra: Página 6 de 8

8 6) A partir de de la gráfica anterior, qué conclusión puede extraer? 7) De ser posible calcule la pendiente de la curva: II. Densidad puntual: Se determinará la densidad de 3 materiales (vidrio, bronce de aluminio y acero) más densos que el agua, midiendo su masa, y el volumen de agua desplazado al introducirlo dentro de una probeta graduada semillena. Completar la siguiente tabla. Objeto Masa (g) V inicial (ml) V final (ml) V Objeto(ml) Densidad Balón Moneda Tornillo CONCLUSIONES: Página 7 de 8