labfiqui-i-“densidad de lÍquidos”
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
CONTENIDO
1.
OBJETIVOS:.....................................................................................2
2. FUNDAMENTO TEÓRICO:..........................................................2
3. DATOS:.........................................................................................3
3.1. DATOS EXPERIMENTALES:....................................................3
3.2. DATOS BIBLIÓGRAFICOS:......................................................3
4. TRATAMIENTO DE DATOS:........................................................4
5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS:..................................................7
6. CONCLUSIONES:........................................................................8
7. RECOMENDACIONES:................................................................8
8. CUESTIONARIO:..........................................................................8
9. ANEXO:......................................................................................12
10. BIBLIOGRAFÍA:.......................................................................13
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
DENSIDAD DE LÍQUIDOS
1. OBJETIVOS :
Determinar la densidad de líquidos, mediante el uso correctamente del picnómetro y la balanza westphal previamente estandarizados.
Conocer las condiciones en que se pueden emplear cada instrumento de medición.
Determinar la relación que existe entre la densidad de líquidos con su respectiva concentración y temperatura.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO :
La densidad es una propiedad general de todas las sustancias. No obstante su valor es específico para cada sustancia, lo cual permite identificarla o diferenciarla de otras.
La densidad es una propiedad intensiva y su valor depende de la temperatura y de la presión. Se define como la masa de una sustancia presente en la unidad de volumen:
; medida en g/ml ó g/cm3
Gravedad específica
La gravedad específica de una sustancia se define como la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua, medida esta última a 4 °C. La gravedad específica del mercurio será: 13.6
Instrumentos de medición de densidades
El Picnómetro:
Un picnómetro es un recipiente calibrado, se puede pesar un volumen de líquido con mucha precisión.
Por comparación entre la masa del picnómetro lleno de agua destilada de la que se conoce con gran precisión su densidad a la temperatura de la experiencia y la masa del picnómetro lleno con un líquido problema se puede calcular la densidad de éste último.
La Balanza Westphal:
Es un equipo que consta de un juego de ganchos, los cuales, colocados correctamente en las ranuras del brazo de la balanza, permiten determinar la gravedad específica de una sustancia a la temperatura que se encuentre. Los ganchos son de distinto tamaño: dos grandes de 5 g (I y I’), uno mediano de 0,5 g (II) y otro pequeño de 0,05 g (III).
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Ilustración 1: Picnómetro Ilustración 2: balanza de westphal
3. DATOS:
3.1. DATOS EXPERIMENTALES:
Tabla 1: Picnómetro
Sustancia Masa del picnómetro
Masa del picnómetro + líquido
TºC
Agua
22.56g
46.65 27
Alcohol 97% 46.29g 29
Muestra problema 41.56g 29
Tabla 2: Balanza de westphal
Sustancia Temperatura (ºC) Densidad
Alcohol al 97% 27 0.7899
Muestra problema 28 0.9832
3.2. DATOS BIBLIÓGRAFICOS:
Densidad del agua a 27ºC =0.9965451
4. TRATAMIENTO DE DATOS:
4.1. Método del Picnómetro:
Ecuaciones a utilizar:
…ecuación I y Msust = Mpicn+ sust - Mpicn…ecuación II
Donde:
Densidad; M= masa; V= volumen;
Msust =Masa de sustancia
Mpicn+ sust =Masa del picnómetro + la sustancia
Mpicn= Masa del picnómetro seco y limpio
Estandarización del Picnómetro:
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Para estandarizar el picnómetro de 25 ml de capacidad utilizamos la ecuación II, y utilizamos al agua como sustancia de medición. En este caso llenar con agua el picnómetro hasta su totalidad, datos de la tabla Nº1.
Magua = Mpicn+ agua - Mpicn
Magua= 46.65g - 22.56g
Magua=24.09g
Con la ecuación I se halla el volumen del agua en el picnómetro:
=24.17ml
Densidades para el alcohol a 97% y la muestra problema:
alcohol a 97% la muestra problema
Metanol 97% = Mpicn+etanol 97% - Mpicn
Metanol 97%= 41.56g – 22.56g =19g
M etanol X%= Mpicn+etanol X% - Mpicn
M etanol X%= 46.29g – 22.56g =23.73g
Gráfica Densidad vs concentración
Para hacer la grafica usamos los datos bibliográficos y experimentales:
Y la ecuación la hallamos mediante el ajuste lineal con las siguientes ecuaciones:
(%) alcohol Densidad 0 0,996
10 0,979120 0,964430 0,948140 0,928450 0,906660 0,874470 0,859980 0,835690 0,810197 0,7906
100 0,7816
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Con la ecuación: y = -0,002x + 1,006
Hallamos la concentración de alcohol desconocida siendo X=12.10%
Otro método para hallar la concentración desconocida es usando la interpolación de datos:
Para hallar la desconocida del alcohol en la grafica (1) interpolamos:
Siendo X% la concentración desconocida
4.2. Método de la balanza de westphal:
Estandarización de la balanza de westphal:
Se mide la densidad del agua a cierta temperatura y haciendo uso del dato teórico; poniendo los ganchos como si se estuviera determinando dicha densidad, así se podrá calibrar las agujas de nivelación.
Densidades para el alcohol a 97% y la muestra problema:
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Del mismo modo se colocan los ganchos uno por uno y así se obtienen los resultados mostrado en la tabla de datos experimentales.
Gráfica densidad Vs temperatura:
Se hace uso de la siguiente tabla de datos bibliográficos y experimentales:
Densidad Temperatura0,80698 100,79846 200,7924 27
0,78981 300,781 40
De la ecuación obtenida en la grafica (2);
Y= -0.0009X + 0.8157
Remplazamos para una T º de 28º C.
Obteniendo una densidad de 0.7914 g/ml
Comparación de las mediciones por los dos métodos:
Los datos experimentales por el método de la balanza de westphal fueron más cercanos a los teóricos que los obtenidos por el picnómetro, el motivo por el que se obtuvo esto se hará en la discusión de resultados.
5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS:
La estandarización de instrumentos se llevo a cabo con los datos conocidos para el agua, si no se hace esta calibración los resultados hubieran sido erróneos.
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Por el método de la balanza se obtuvieron mejores resultados, esto se debe a que la calibración de la balanza fue óptima, demora más tiempo pero es mas efectiva. Por el método del picnómetro es impreciso porque se tiene que depender de la balanza y de la manera como se utiliza cada instrumento.
Para hallar la concentración desconocida se hizo una gráfica en la que se obtuvo una de 12.10%, este resultado es equivoco, porque al ver los datos teóricos la densidad hallada no estaba en ese rango de concentración, es por eso que se uso la interpolación de datos y así se obtuvo una de 8%, que fue un resultado mas verídico.
6. CONCLUSIONES :
El efecto de la concentración y temperatura en el alcohol es inversa con la densidad; esto se debe a que al disminuir la concentración la solución hay menos masa de soluto para un mismo volumen, y al aumentar la temperatura las partículas se vuelven más pequeñas y así la masa de ellas es menor para un mismo volumen.
Según datos experimentales al ser comparados con los teóricos se muestra una mayor precisión para el método de la balanza westphal
La interpolación es un método numérico más eficaz que la extrapolación, pues para este caso no se conoce a donde tiende la grafica
7. RECOMENDACIONES :
Se recomienda no utilizar los densímetros presentes en la práctica desarrollada, debido a:
Método del picnómetro: Se hace uso de dos instrumentos como la balanza digital y el picnómetro presentando ambas un margen de error.
Balanza de westphal: Es mucho más preciso en los resultados pero el tiempo empleado para la determinación de la densidad es mucho mayor que en el otro método.
Es posible utilizar una sustancia menos volátil del alcohol como el cloruro de sodio entre otras.
8. CUESTIONARIO :
8.1. Describa al menos tres densímetros empleados en la industria, mencione sus aplicaciones y limitaciones.Para determinar la densidad y la concentración de líquidos y disoluciones existen en la industria los areómetros y los densímetros, que son unos flotadores de vidrio lastrados con perdigones de plomo en la parte inferior. En la parte superior, llevan una escala graduada y esta graduación es diferente según vaya a ser su uso. Entre ellos podemos mencionar:
Los sacarómetros Están destinados a medir riquezas de las soluciones acuosas de sacarosa. Existen varias escalas, por ejemplo:
Grados Brix que indican el 1% en peso de sacarosa disuelta a la temperatura dada en el momento de la medición.
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SACARIMETRO Para la determinación de sacarosa en soluciones ºBrixEste tipo de densímetro es usado por ejemplo en la industria cervecera, pero como todo instrumento va a tener cierto tipo de limitaciones y rangos de aplicación como podemos observar en el siguiente cuadro:
Sacarímetros de precisión para la Industria Cervecera
Tipo de sacarímetro
Escalas % masa Divisiones Termómetro
Hartong-Malz desde 1-2% hasta 11- 12%
0,01% masa +13 +26º C /0,2º C
Endvergärungs desde 0-3% hasta 21-24%
0,05% masa +5 +30º C / 0,5º C
Endvergärungs desde 0-3% hasta 21-24%
0,05% masa +5 +25º C / 0,2º C
Diätbier desde -1 +2% hasta -1 +1%
0,05%masa +5 +25º C / 0,2º C
Bierwürze desde 0-10% hasta 20-30%
0,1% masa +3 +26º C / 0,2º C
Sudhausdesde 0-5% hasta 2530%0,1% masa +5 +25º C / 0,2º C
Bottich desde 0-10% hasta 20-30%
0,1% masa No
Bottich desde 0-10% hasta 10-10%
0,1% masa +2 +12º C / 0,2º C
Los salinómetros Son utilizados para medir riquezas de soluciones acuosas de cloruro sódico.
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SALINOMETRO COMPENSADO Para sales solubles en aguas de calderas.
El diseño o modelo del salinómetro va a depender de su campo de aplicación y bajo estas condiciones adquiere ciertas limitaciones, así tenemos:
Salinómetro pH-EC-TDS HI 9813 para la medición de la conductividad, salinidad y valor pH en la horticultura
El salinómetro HI 9813 es un verdadero medidor multifuncional que sirve para la medición de diversos parámetros en la horticultura y en la jardinería paisajística (conductividad, salinidad, valor pH).
El salinómetro tiene un factor TDS (0,65 ppm = 1 µS / cm) conforme a las normas de la horticultura. . La sonda con mango de gran estabilidad mide con flexibilidad los tres parámetros sin el incó-modo cambio de sonda. Especialmente indicada para la horticultura.
Salinometro de 0-26% Extech Modelo 2126 ref. 502126
Salinómetro para medidas de baja concentración de azúcar y porcentaje de sólidos disueltos de 0 a 26%.
Apropiado para muestras en rangos bajos de concentración.
Aplicaciones: Utilizado en la industria alimenticia para medir soluciones con altos niveles de sal.
Salinometro de 28-62% EXTECH Modelo: 2162 - Ref 502162
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Para medidas de azúcar y porcentaje de sólidos disueltos de 28 a 62% (indice de refracción: 1.377 a 1.44630).
Apropiado para muestras en rangos medios de concentración. Aplicaciones: Jugos concentrados de frutas, contenido de azúcar, de infusiones usadas en todos los alimentos enlatados.
Los alcohómetros
Se llaman alcohómetros a los densímetros destinados a medir riquezas alcohólicas por el valor de la densidad. Dan directamente el porcentaje de alcohol en volumen.
Existen diversos tipos de alcoholímetro dependiendo de su aplicación, así tenemos:
Alcoholímetro universal 0-100% sin termómetro
Este alcoholímetro es de gran ayuda en cualquier proceso de destilación. Con ayuda de un termómetro, se puede determinar exactamente el grado de alcohol de un destilado o de algún aguardiente comprado en el mercado.
Con un alcoholímetro se puede mesurar todas las mezclas de alcohol y agua. Para obtener un resultado exacto, hay que controlar la temperatura. Este alcoholímetro como la mayoría de los alcoholímetros que hay en el mercado, trabaja exactamente a una temperatura de 20 grados. Para medir el porcentaje de su orujo o vino necesitará se necesitara un vinómetro.
Los alcohómetros son usados principalmente en la industria de licores, como producción de vinos, aguas ardientes, pisco, etc.
Entre otros tipos de densímetros podemos mencionar:
Los lactómetros: se utilizan para medir la densidad de la leche.
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Los oleómetros: sirven para medir densidades de aceites. Su escala está graduada de 50º a 0º, correspondiendo a densidades desde 0,870 a 0,970 respectivamente.
9. ANEXO :
Las bebidas cola reducen la densidad de los huesos
Investigadores de la Universidad de Boston en los Estados Unidos comprobaron que las mujeres que consumen mayor cantidad de bebidas cola tienen una densidad ósea menor en la cadera. .
El estudio fue practicado a 2.500 adultos, entre hombres y mujeres. Los expertos midieron la densidad mineral ósea (dmo) en la columna vertebral y en tres lugares de la cadera. Observaron que las mujeres que consumían bebidas cola todos los días tenían una dmo más baja en las caderas que las que bebían menos de un vaso por mes. En los hombres no se presentó evidencia de esta disminución. .
Las bebidas cola contienen ácido fosfórico, señalaron los autores, lo que altera la absorción del calcio y aumenta su eliminación. La cafeína también está relacionada con la osteoporosis, agregaron los especialistas.
Por eso es importante conocer la influencia de la ingesta de calcio y fósforo sobre la densidad mineral ósea en mujeres jóvenes como se puede leer a continuación:
La masa ósea alcanzada durante la juventud en la población femenina resulta importante por la mayor susceptibilidad de este grupo de población de padecer osteoporosis. Con el objeto de conocer la relación entre ingesta de calcio, fósforo y productos lácteos y la densidad mineral ósea (DMO) se estudiaron 87 mujeres de la Comunidad de Madrid con edades comprendidas entre los 18 y 35 años. El consumo de lácteos y la ingesta de calcio y fósforo se valoraron aplicando un Cuestionario de Registro de Consumo de Alimentos durante 3 días.
La DMO se determinó mediante densitometría fotónica doble en la zona lumbar, cadera y antebrazo derecho.
La ingesta media de calcio (802.1±258.7 mg/día) resultó inferior a la recomendada en el 45% de las mujeres; observándose una correlación lineal positiva entre consumo de calcio y DMO en cuello femoral (r=0.23) y trocánter mayor (r=0.24) (p<0.05). Las mujeres con ingesta de calcio superior a 1000 mg/día tuvieron mayor DMO en cadera (0.97±0.11 g/cm2) respecto a aquellas con ingesta inferior (0.90±0.10 g/cm2). Resultados similares se encontraron en cuello femoral y trocánter mayor en el grupo con una relación Ca/P superior a 0.74 (Percentil 50). Además, un consumo superior a dos raciones de leche diarias resultó óptimo para la adquisición de una adecuada masa ósea en diferentes zonas de la cadera. Estos resultados indican que un mayor consumo de calcio y una relación Ca/P > 0.74 están relacionados con una mejor DMO en mujeres jóvenes; siendo la leche el producto lácteo que presenta una mayor asociación con la salud ósea.
10. BIBLIOGRAFÍA :
www.ferestega.com
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
www.fitetermometros.com
www.indexnet.santillana.es
www.utm.csic.es
www.pce-iberica.es
www.cienytec.com/
www.alanrevista.org/