informe errores en quimica analitica

INTRODUCCION

En la práctica que daremos a conocer en el siguiente informe se realizará la calibración de una bureta, mediante la cual reafirmaremos nuestros conocimientos acerca del uso de una bureta, como el uso de la balanza analítica.

En este caso aplicaremos el método de desviaciones para calcular con precisión y exactitud nuestros resultados finales, y con esto la estimación de un error sistemático. Así mismo, realizaremos la determinación indirecta de variables experimentales, para ello se utilizará los volúmenes medidos con la bureta y los volúmenes corregidos, que serán más exactos.

Como resultado conseguiremos expresar correctamente los resultados y realizar nuestra grafica expresando los cálculos hallados.

RESUMEN

El trabajo que se realizó consistió en la correcta calibración de una bureta, para ello realizamos diferentes mediciones de volúmenes, repitiendo el experimento de cuatro a cinco veces para obtener con certeza los resultados y disminuir los posibles errores.

Durante el cálculo de los volúmenes teóricos, hicimos uso de la técnica de desviación mediante el cual eliminamos datos que se alejaban del promedio; esto nos permitió el cálculo del error relativo, logrando un error por defecto, con el cual logramos apreciar que nuestras mediciones se hicieron con el mayor cuidado, cometiendo el mínimo error posible.

Por último, se culminó la práctica con la gráfica de volúmenes teóricos versus volúmenes reales, la cual resulto ser lineal.

PRINCIPIOS TEÓRICOS

ERRORES EN QUIMICA ANALITICA

Etimológicamente, error significa equivocación, falsedad, desviación respecto a algo que es o se considera correcto, verdadero. En Química Analítica, esta palabra se usa genéricamente para significar alteraciones de la información suministrada y en definitiva, para describir las

diferencias entre el valor verdadero X¿̂

¿ o el considerado como verdadero

X¿̂´

¿y un resultado individual xi o medias de resultados (X , μ ´ ) o también a diferencias de estos. Se pueden atribuir tanto a un resultado como a un proceso analítico.

Existen tres tipos generales de errores: aleatorios, sistemáticos y crasos según su magnitud, sentido, causa que lo provoca y la referencia que se toman para establecer las diferencias que implican.

La estadística es un soporte clave a las propiedades analíticas, en especial:

Representatividad (regla de toma de muestra) Exactitud (trazabilidad) Precisión (incertidumbre) Sensibilidad (definición de Límites de cuantificación y límites de

detección a través de parámetros estadísticos).

o ERRORES DETERMINADOS O SISTEMATICOS

Son debidas a alteraciones operacionales bien definidas en el

proceso analítico. Tienen como referencia al verdadero valor X¿̂

¿ o al

considerado verdadero X¿̂´

¿ y se materializan en las diferencias (desviaciones) de los resultados respecto a los mismos. Afectan a la propiedad analítica exactitud: si el error sistemático es pequeño el resultados es exacto.

Debido a su causa. Estas desviaciones son de un signo determinado: por exceso (+) o por defecto (-). Pueden ser constantes (no dependen del nivel de concentración del analito) y proporcionales (cuando dependen de él). Pueden atribuirse a un resultado aislado (x i) o

a un método caracterizado por la media (X , μ ´ ) de los resultados que origina al aplicarlo reiteradamente a la misma muestra.

Son aquellos que ocurren de un solo lado por defecto o exceso cuya pista puede seguirse hasta una fuente específica. Tienden a hacer que los valores calculados u observados sean constantemente altos o bajos.

Esto significa pueden hacer los resultados sean inexactos sin afectar la precisión.

Los errores determinados pueden dividirse en cuatro clases generales:

1. Errores instrumentales y aquellos debidos a aparatos y reactivos: balanzas, aparatos volumétricos no calibrados, recipientes y utensilios (pérdida de peso al calentar fuertemente un crisol de platino), reactivos (impurezas)

2. Errores operativos: son principalmente de naturaleza física y están asociados con las manipulaciones de un análisis. Su magnitud depende más del analista en si que de ningún otro factor. Se reduce con un operador diestro y experimentado.

3. Errores personales: se originan en la inhabilidad constitucional de un individuo para realizar ciertas observaciones con exactitud (confundir colores). Prejuicio: cuando debe leerse por ejemplo una décima de división en una escala, el operador probablemente eligirá aquella que haga coincidir mejor el resultado con el anterior. Esta asociado con la expectativa del analista.

4. Errores de método: estos tienen su origen en las propiedades químicas y fisicoquímicas del sistema analítico. Son con seguridad los errores más serios. Estos son inherentes al método, en si y cuya magnitud permanecerá constante, independientemente de los cuidados que se tengan a menos que se cambien las condiciones de la determinación. Algunas fuentes de errores de método son: aplicación de una reacción no cuantitativa, precipitación de otra sustancia con el reactivo utilizado, coprecipitación y posprecipitación, reacciones inducidas y laterales, solubilidad de un precipitado en la solución en que se precipita o en el líquido de lavado.

Es imposible diferenciar exactamente entre errores operacionales y de método. En teoría los errores metódicos son también operativos, ya que la adopción de un procedimiento más correcto podría eliminar o reducir el error.

Los errores sistemáticos si bien no se lo pueden eliminar por completo, se debe tratar de reducirlos al mínimo.

o ERRORES ALEATORIOS

Son debidas a fluctuaciones típicas de la experimentación. Se originan cuando se realizan varias determinaciones del mismo analito en alícuotas de la misma muestra o cuando simplemente se realizan varias veces una misma medida. La referencia para establecer estos errores es

la media aritmética (X , μ ´ ) de un conjunto de determinaciones.

Pueden tener diferente magnitud, aunque en general no muy elevada. Pueden ser aleatoriamente por exceso (+) o por defecto (-), es decir, mayores o menores que la media. Así pues, este tipo de errores no tiene significación para un dato sino existe un conjunto de los mismos. Pueden atribuirse a un resultado individual o a un método (medias). Constituyen la base para la propiedad analítica básica precisión y por lo tanto de la incertidumbre específica.

Se caracterizan por medios estadísticos basados en la Distribución normal de Gauss, cuya ecuación es:

y= h

π1/2e(−h2 ( X−μ )2)

Dónde:y = frecuencia de ocurrencia de una desviaciónX- = magnitud de la desviación, siendo X el valor medido y la

media aritméticah= constante cuyo valor depende del carácter de las mediciones.

h está dada por

1σ √2 donde

Las características fundamentales de estos errores son:1. Ocurren a ambos lados, es decir, por exceso (+) o defecto (-) son

igualmente probables.2. Las desviaciones más pequeñas son las que ocurren más veces,

es decir, son más frecuentes que las desviaciones grandes.

La curva normal de distribución está representada en la figura (basado en número infinito de mediciones).La media verdadera de toda la población divide a la curva en dos mitades simétricas.Las desviaciones + y – son igualmente probables.La forma de la curva muestra que las desviaciones más pequeñas son más probables que las grandes desviaciones y que la media aritmética es el valor más probable.

El promedio de un número finito de mediciones, X=∑ X /N , en general no será igual a la media , obtenida de un número infinito (o muy grande) de valores.X es una estimación de y cuanto más grande sea N mejor será dicha estimación. Como se ha hecho notar, no coincide necesariamente con

X¿̂

¿ (valor verdadero), porque puede haber errores determinados. La

diferencia entre y X¿̂

¿ representa el error determinado o la suma de errores en las mediciones.

DETALLES EXPERIMENTALES

1. Para empezar procedemos a pesar la fiola a utilizar

2. Después procedemos a vaciar un volumen de 10, 20 ,30 ,40 o 50 ml de solución a la fiola con la bureta.

3. Luego procedemos a pesar la fiola con solución de 10, 20, 30, 40,50 ml.

Repetimos esta operación 5 veces y con diferentes volúmenes para calibrar el instrumento en este caso la bureta , por la resta de ambas masas y conociendo la densidad del agua: 0.997 g/ml podemos conocer el volumen teórico .y en consecuencia podemos hallar el error relativo y el error absoluto :

Valor teórico: peso del agua

densidaddel agua

% Error Relativo: error absolutoerror relativo

x 100

CÁLCULOS

o DENSIDAD DEL AGUA = 0.997 g/mL

Resultados experimentales de una medición de 20 mL

# Repeticio

nes

MASA DE RECIPIENTE (g)(Fiola de 50 mL)

MASA DEL RECIPIENTE+ AGUA (g)

MASA DEL AGUA (g)

VOLUMEN CORREGIDO

(ml)

1 37.8823 57.7529 19.8706 19.9304

2 37.9967 57.9788 19.9821 20.0422

3 37.9856 58.0369 20.0513 20.1116

4 37.9814 58.0648 20.0834 20.1438

5 37.9467 58.0448 20.0981 20.1586

MÉTODO DE DESCARTE POR DESVIACIÓN

% DE ERROR

19.9304 0.1836520.0422 0.07185 0.18365

> 4 x 0.0371520.1116 0.00245 0.18365

> 0.1486020.1438 0.0297520.1586 0.04455 Se

descarta

20.11405 0.03715

20.0422 0.095820.1116 0.0264 0.0958 > 4 x

0.017620.1438 0.0058 0.0958 >

0.070420.1586 0.0206

20.1116 -0.1116 Error Absoluto: -0.1380

20.1438 -0.1438 Al ser negativo, el error es por defecto

20.1586 -0.1586% Error Relativo: Error Absoluto x 100

20.1380 -0.1380 Valor Real


# Repeticio

nes



MASA DEL AGUA (g)

VOLUMEN CORREGIDO

(ml)

1 63.4587 93.5129 30.0542 30.1446

2 63.4424 93.4667 30.0243 30.1146

3 63.4436 93.4321 29.9885 30.0787

4 63.4661 93.4803 30.0142 30.1045

5 63.4433 93.5255 30.0822 30.1727


% DE ERROR

30.0787 0.031930.1045 0.0061 0.0319 < 4 x

0.0245530.1146 0.0040 0.0319 < 0.098230.1446 0.034030.1727 0.0621 No se descarta

30.1341 0.02455

30.0787 0.031930.1045 0.0061 0.0621 < 4 x

0.019030.1146 0.0040 0.0621 < 0.076030.1446 0.034030.1727 0.0621 No se descarta

30.1106 0.0190

30.0787 -0.0787 Error Absoluto: -0.1230


30.1146 -0.114630.1446 -0.1446 % Error Relativo: Error

Absoluto x 10030.1727 -0.1727 Valor

Real


# Repeticio

nes



MASA DEL AGUA (g)

VOLUMEN CORREGIDO

(ml)

1 37.9721 77.9810 40.0089 40.1293

2 37.9727 78.0031 40.0304 40.1509

3 37.8974 77.8586 39.9612 40.0814

4 37.9403 77.9611 40.0208 40.1412

5 37.9353 77.9268 39.9915 40.1118


% DE ERROR

40.0814 0.051940.1118 0.0215 0.0519 > 4 x

0.0127540.1293 0.0040 0.0519 >

0.051040.1412 0.007940.1509 0.0176 Se descarta

40.1333 0.01275

40.1118 0.015640.1293 0.0019 0.0235 < 4 x

0.010440.1412 0.0138 0.0235 <

0.041740.1509 0.0235

No se descarta

40.1118 -0.1118 Error Absoluto: -0.1333



Absoluto x 100 Valor Real


# Repeticio

nes



MASA DEL AGUA (g)

VOLUMEN CORREGIDO

(ml)

1 63.4234 113.3821 49.9587 50.1090

2 63.4241 113.3761 49.9520 50.1023

3 63.4424 113.2601 49.8177 49.9676

4 63.4609 113.3615 49.9006 50.0507

5 63.4179 113.3540 49.9341 50.0844


% DE ERROR

49.9676 0.083750.0507 0.0006 0.0577 < 4 x

0.042250.0844 0.0331 0.0577 < 0.168850.1023 0.051050.1090 0.0577 No se descarta

50.0513 0.0422

49.9676 0.119150.0507 0.0360 0.1191< 4 x

0.0190550.0844 0.0023 0.1191 < 0.076250.1023 0.015650.1090 0.0123 Se descarta

50.0507 -0.0507 Error Absoluto: -0.0866



Absoluto x 100

CALIBRACIÓN DE UNA BURETA DE 50 mL

Volumen Real (mL)

Volumen Corregido (mL)

Error Absoluto

Error Relativo (%)

20 20.1380 -0.1380 -0.69

30 30.1230 -0.1230 -0.41

40 40.1333 -0.1333 -0.33

50 50.0866 -0.0866 -0.17

15 20 25 30 35 40 45 50 550

10

20

30

40

50

60

VOLUMEN REAL (mL)

VOLU

MEN

CO

RREG

IDO

(mL)

50.0507 -0.0507 Error Absoluto: -0.0866



Absoluto x 100

CONCLUSIONES

La mayor parte de los experimentos que se realizan en los laboratorios de Química tienen como objetivo obtener información de alguna característica de los sistemas químicos en forma de datos numéricos (datos experimentales). Dicha información generalmente se emplea con alguno de los siguientes propósitos:

• Conocer la composición de un sistema.• Estudiar el comportamiento del sistema en determinadas

condiciones con el fin de obtener un modelo matemático que lo describa.

• Evaluar un modelo teórico que pretende describir el sistema.

La información se obtiene empleando distintos tipos de aparatos y material de laboratorio para realizar alguno de los siguientes tipos de medidas:

• Medidas de masa: balanza analítica, granetario.• Medidas de volumen: buretas, pipetas, matraces aforados, probetas.• Medidas de temperatura: termómetros.• Medida de propiedades relacionadas con la naturaleza y

composición de los sistemas químicos: medidores de pH, conductímetros, espectrofotómetros de absorción UV-Vis, etc.

Todas las medidas que se realizan en el laboratorio están afectadas de errores experimentales, de manera que si se repiten dos experiencias en las mismas condiciones, es probable que los resultados no coincidan. Por eso, los datos experimentales carecen de significado o valor científico si no van acompañados de una estimación del grado de incertidumbre que llevan asociado. Esa estimación requiere una adecuada calibración de los aparatos o materiales de laboratorio empleados en las medidas.

RECOMENDACIONES

Los líquidos que ponemos dentro de la bureta no pueden estar calientes pues de estarlo esta, podría reventarse, ya que su material no podría llegar a resistir temperaturas tan altas.

Antes de utilizar la bureta debemos cerciorarnos que la llave de la bureta este bien cerrado, que no tenga ninguna clase de goteo al verter el líquido también debemos asegurarnos de que el caucho de la llave se encuentre en buen estado, es decir que no esté roto.

Por ningún motivo el pico de la bureta puede estar vencido, pues la medida que este nos pueda dar va a ser completamente errónea.

La lectura de la bureta debe ser en el punto más bajo del menisco

La calidad del lavado se puede verificar si una película de agua adherida al vidrio corre homogéneamente

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