labo 3 monografia de fisico quimica (2)

PRÁCTICA: N° 3

BALANZA ANALITICA – DENSIDAD (método del picnómetro)

GRUPO: 90G

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENÍERIA PESQUERA Y DE ALIMENTOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENÍERIA DE ALIMENTOS

FISICO QUÍMICA

I. INTRODUCCIÓN

Posiblemente la operación que con mayor frecuencia se realiza en un laboratorio es la de pesar sustancias , la operación de pesar no presenta gran dificultad, pero debe realizarse tomando algunas precauciones : prestar atención a lo que se hace y seguir una serie de normas al operar la balanza para llegar al peso correcto del objeto o sustancia que se pesa.

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 elpicnómetro con cada líquido por separado y comparando sus masas. 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 demedición. 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

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II. OBJETIVOS

Reconocer una balanza analítica.

Determinar la densidad de muestras liquidas por el método de picnómetro.

Determinar las densidades de las muestras a distintas temperaturas.


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III. MARCO TEORICO

BALANZA ANALITICA:

La balanza analítica es un instrumento utilizado en el laboratorio, que sirve para medir la masa. Su característica más importante es que poseen muy poco margen de error, lo que las hace ideales para utilizarse en mediciones muy precisas. Las balanzas analíticas generalmente son digitales, y algunas pueden desplegar la información en distintos sistemas de unidades. Por ejemplo, se puede mostrar la masa de una sustancia en gramos, con una incertidumbre de 0,00001g. (0,01 mg)

Para que las balanzas analíticas funcionen de manera correctamente, deben ser calibradas antes de ser usadas (y a veces, recalibradas de manera periódica). Además, deben ser colocadas en espacios en los que no sufran movimientos o vibraciones, que no supongan inestabilidad en su posición, ya que todo eso podría causar datos erróneos sobre los pesajes. Preferentemente, las balanzas no deben ser expuestas a altas o bajas temperaturas, como tampoco así a humedad o vapor ya que todos estos elementos pueden fácilmente descalibrar su capacidad.

Densidad “método del picnómetro”

Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes tiende a ocupar distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el hormigón son pesados; mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plásticos son ligeros. La propiedad que nos permite determinar la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.

La densidad absoluta, definida corno la masa de una sustancia dividida entre su volumen es una, propiedad intensiva de la materia:


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Un aumento de temperatura causa dilatación de la materia, esto implica que se va a tener menos moléculas en un volumen dado, causando una disminución de densidad al aumentar la temperatura.

La densidad relativa o gravedad especifica es un número adimensional que relaciona la densidad de una sustancia con respecto a otra tornada como referencia (para sólidos y líquidos la sustancia de referencia es el agua a 4 °C donde ρ = 1 g/cm3). La densidad relativa de un fluido cambia menos que su densidad frente a los cambios de temperatura.

El peso específico es el peso de un compuesto por unidad de volumen:

El volumen específico se define como volumen por unidad de masa, entonces constituye el recíproco de la densidad:


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PICNÓMETRO:

Un método simple para medir la densidad de líquidos es el empleo de picnómetro. Para líquidos el volumen del picnómetro se determina por el peso del agua con que se llena. Conociendo la masa y la densidad del agua a la temperatura de prueba, puede calcularse el volumen del picnómetro. Para mediciones exactas no es recomendable emplear picnómetros con volúmenes mayores a 30 ml.


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IV. PARTE EXPERIMENTAL

a) MATERIALES

Probeta

Termómetro

Picnómetro


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Cocinilla

Vasos de precipitado

Balanza


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Frugos

Aceite

Leche agua destilada


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b) PROCEDIMIENTO

1. Determinamos la masa del picnómetro limpio y seco.

2. Pesamos el picnómetro con agua destilada, medimos la temperatura que se encontraba a 20°C.

3. Calentamos el agua a una temperatura de 30°C y luego volvimos a pesar el picnómetro con el agua.


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4. Pesamos las muestras (frugos, leche y aceite) a una temperatura de 20°C y luego a una temperatura de 30°C.


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V. CÁLCULOS Y RESULTADOS

Masa del pignometro seco (m 1) m 1 = 30.05 gr

Masa del pignometro + agua ( m2 ) m 2 = 77.76 gr

Masa del pignometro + la muestra = m 3

Determinación de la densidad : ρ=m 3−m1m 2−m 1 ρH2O

ρH2O a 20° =0.99823 gr / cm3

ρH2O a 30° =0.99568 gr / cm3

MUESTRA Temperatura =20°C

NECTARρ=50.0947.71

x0.9982 = 1.0480 gr/cm3

LECHE

ρ=50.7247.71

x0.9982 = 1.0611 gr/cm3

ACEITE

ρ=43.9947.71

x 0.99820 = 0.92036 gr/cm3


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MUESTRATemperatura =30°C

NECTARρ=49.9547.54

x 0.99568 = 1.0424 gr/cm3

LECHE ρ=50.4947.54

x 0.99568 = 1.0575 gr/cm3

ACEITE ρ= 43.547.54

x 0.99568 = 0.9111gr/cm3


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VI. CONCLUSIONES

- Se reconoció una buena balanza analítica y se aprendió a usar correctamente el picnómetro.

- Se calculó las densidades de cada una de las muestras liquidas (agua, néctar , aceite y leche) a distintas temperaturas( 20ºC y 30ºC) con la siguiente formula:

ρx = mx

mH 2O

ρH2O

* Para calcular la densidad se halló primero el peso de cada una de las muestras, como también el volumen del agua. En cuanto al peso se observó que en todas las muestras a 20ºC el peso era mayor que a 30ºC.

- Se obtuvo los datos experimentales (densidad) en cada una de las muestras con las condiciones indicadas, siendo estas corregidas con la fórmula de Bauer:

ρcorregida de la muestra = ρmuestra + 0.0012 ( 1 – ρmuestra / ρH2O)


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VII. CUESTIONARIO

1. Establecer diferencias entre densidad, peso específico y gravedad especifica:

LA DENSIDAD se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m ³). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0,001m ³, la densidad será de: 1000 kg/m ³.

EL PESO ESPECÍFICO es una medida de concentración de materia al igual que la densidad pero hay que tener cuidado de confundirla con ésta, confundirlas sería equivalente a confundir "peso" con "masa".

Mientras que el peso específico se define como Peso por unidad de volumen, la densidad se define como Masa por unidad de volumen.

LA GRAVEDAD ESPECÍFICA está definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4 grados centígrados. Se representa la Gravedad Especifica por Gs, y también se puede calcular utilizando cualquier relación de peso de la sustancia a peso del agua siempre y cuando se consideren volúmenes iguales de material y agua.


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2. Indicar 10 unidades de densidad

Unidades de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI):

kilogramo entre metro cúbico (kg/m3). gramo entre centímetro cúbico (g/cm3). kilogramo entre litro (kg/L) o kilogramo entre decímetro cúbico. gramo entre mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm3).

* Para los gases suele usarse el gramo entre decímetro cúbico (g/dm3) o gramo por litro (g/L), con la finalidad de simplificar con la constante universal de los gases ideales:

Unidades usadas en el Sistema anglosajón de unidades:

onza entre pulgada cúbica (oz/in3) libra entre pulgada cúbica (lb/in3) libra entre pie cúbico (lb/ft3) libra entre yarda cúbica (lb/yd3) libra entre galón (lb/gal) libra entre bushel americano (lb/bu) slug entre pie cúbico.

3.- Detallar los requisitos básicos de una buena balanza analítica.

Exactitud

Exactitud es la cercanía del valor experimental obtenido, con el valor exacto de dicha medida. El valor exacto de una magnitud física es un concepto utópico, ya que es imposible conocerlo sin incertidumbre alguna.

Periodo de oscilación corto

Sensibilidad

La sensibilidad de una balanza varía con la carga. En determinadas balanzas, la sensibilidad puede ser variada, cambiando la posición del centro de gravedad del sistema de palancas.

Localización de la balanza


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La precisión y la confianza de las medidas del peso están directamente relacionadas a la localización de la balanza analítica.

Las condiciones de la mesa para la balanza: Quedar firmemente apoyada en el suelo o fija en la pared, de manera a transmitir un mínimo de vibraciones posible.

Las condiciones ambientales

Mantener la temperatura de la sala constante.

Mantener la humedad entre 45% y 60% (debe de ser monitorada siempre que

posible).

Cuidados básicos

Verificar siempre la nivelación de la balanza.

Dejar siempre la balanza conectada a la toma y prendida para mantener el

equilíbrio térmico de los circuitos electrónicos.

Usar siempre el menor frasco de medida posible.

La lectura

Verificar si el mostrador indica exactamente cero al empezar la operación. Tare la

balanza, si es necesario.

Calibración

Calibrar la balanza regularmente, más todavía cuando está siendo operada por vez

primera, si fué cambiada de sitio, después de cualquier nivelación y después de

grandes variaciones de temperatura o de presión atmosférica.


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4.- cuales son las balanzas más utilizadas en industria alimentaria.

Balanza para paquetería para pesar piezas grandes

Balanzas para paquetería con indicador de precisión

Muchos modelos de balanzas no son exclusivos para paquetería, sino que son balanzas que pueden ser usadas de manera universal en el sector profesional. Así, casi todas las balanzas para paquetería cuentan con una función de cómputo de piezas o de cálculo de porcentaje (indican la variación con respecto al peso de referencia correspondiente).

5.- que otros métodos experimentales existen para determinar densidad de líquidos y gases.

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y


http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/balanzas/transpaleta-pesadora-pce-pts2.htm

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posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos. Los instrumentos más comunes para medir la densidad son:

El densímetro: que permite la medida directa de la densidad de un líquido.

La balanza de Mohr: (variante de balanza hidrostática), que permite la medida precisa de la densidad de líquidos.

Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante. Cuya frecuencia de resonancia está determinada por los materiales contenidos, como la masa del diapasón es determinante para la altura del sonido.

Densidad por el método del globo

Una forma simple para medir la densidad de un gas sería empleando un globo, esto

dará una medida aproximada de la densidad.

Entonces, medimos la masa del globo antes de ser llenado con aire y lo

llamaremos m1. Lo inflamos con el gas a determinar y lo pesamos, determinando la

masa m2.Llenamos una probeta con agua y la sumergimos en forma invertida en un vaso de

precipitado también con agua, cuidando que no entre aire. Ahora lo que tenemos que

hacer es soltar el aire contenido en el globo dentro de la probeta. Con este

procedimiento podemos determinar el volumen del gas contenido en el globo al medir

el volumen desplazado de agua que llamaremos V1. La densidad se puede calcular

según:


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Hay que considerar que, en el caso del aire, estaremos trabajando con densidades del

orden de 1,29 g/L, por lo tanto deberemos trabajar con una balanza adecuada.

Ahora bien, hay una forma de calcular la densidad de un gas, y es simplemente

empleando la siguiente fórmula:

Donde M = masa molar del gas

P = presión del gas

R = constante de los gases

T = temperatura absoluta del gas

5.-Densidad por el método de la probeta

Se pesa la probeta vacía y seca (wo), enseguida se llena con V = 5.00 mL del líquido problema y luego se pesa todo el conjunto (wf). La diferencia wf - wo corresponde a la masa del líquido.

Entonces:

dL = (wf - wo) / V


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6.- Como determinaría la densidad de cerealesLa determinación de la densidad (hay varios métodos para hacerlo) de los granos de cereales es un parámetro de calidad muy importante. El método más utilizado es la determinación del peso hectolitrito o volumétrico (AACC método 55-10). Para la determinación del peso hectolitrito se usa un aparato que pesa la cantidad de grano que entra en un volumen específico. Puede ser expresado y determinado en kilos por hectolitro o en libras por bushel (el bushel es una medida muy usada en Canadá y los EEUU).

Los valores de peso hectolitrito o densidad están relacionados con la calidad del grano de cereal. Los granos masa densos son menos susceptibles al ataque por insectos. En el caso del trigo el peso hectolitrito es un parámetro que se usa para la determinación del grado para su comercialización y venta.

En el caso de trigos se prefieren granos con pesos hectolitrito o densidades altas ya que son más rendidores mientras que en caso del maíz esto no es importante ya que en el caso del maíz lo que se quiere es obtener almidón (y para ello hay que remojar el grano con sulfito de sodio). Un maíz con menor densidad es más fácil de remojar y posteriormente procesar para obtener almidón.

7-Que factores afectan la densidad de gases, líquidos y sólidos.

1.- La temperatura.2.- La presión (atmosférica o del medio donde se encuentre).

3.- La gravedad


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VIII. BIBLIOGRAFÍA

Maron, Samuel – Prutton Carl, Fisico Química, capítulo1,gases y líquidos, pag 16

Sienko, M. J.; Plane, R. A. Química. Editorial Aguilar, Barcelona, 1967.


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