practica 5. densidad de solidos y liquidos

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS PROYECTO CURRICULAR LIC. EN QUIMICA QUÍMICA BASICA I DOCENTE: NESTOR FABIAN BRAVO PIÑEROS

DENSIDAD DE LÍQUIDOS Y SÓLIDOS* 1. Aspectos teóricos.

Una de las propiedades fundamentales de cualquier muestra de materia es la densidad, la cual se define como la masa de la muestra contenida en la unidad de volumen. Debido a que un litro es definido como el volumen de agua ocupado por exactamente un kilogramo de agua a 4ºC, la densidad del agua a 4ºC es igual a 1.00000 kg/L o, en las dimensiones de uso más común, 1.00000 g/mL. La densidad de líquidos y sólidos va desde valores menores a los del agua, hasta valores considerablemente mayores que los del agua. El metal Osmio (Os, número atómico 76, peso atómico 190.2, Período 6 y Grupo VIIIB en la tabla periódica) tiene una densidad de 22.5 g/mL y es probablemente el material más denso conocido a presión ordinaria. La densidad de líquidos y sólidos cambia por cambios en la temperatura; en general, disminuye levemente con incrementos en la temperatura y se incrementa levemente con aumentos en la presión bajo condiciones normales. Cualquier cambio en la densidad de una muestra dada se evidencia en un cambio en el volumen, dado que la masa de la muestra no es una función de la temperatura o de la presión. La densidad de los gases, por el contrario, presenta cambios dramáticos cuando es sujeto a cambios en la presión o en la temperatura. La densidad de los gases se estudiará en otro experimento. En cualquier cálculo de densidad, de una cantidad determinada de materia, se deben determinar dos cantidades: la masa y el volumen. La masa puede ser determinada por la medición del “peso” de la sustancia en una balanza. La cantidad que usualmente llamamos como su “peso”, es realmente la masa de

la sustancia. En el proceso de “pesada”, encontramos su masa, tomada de un conjunto estándar de masa, el cual experimenta la misma fuerza gravitacional que la muestra de materia que estamos “pesando”. La masa de una muestra de líquido, que está en un contenedor (un recipiente cualquiera), se puede valorar al tomar la diferencia entre la masa del contenedor más el líquido y la masa del contenedor vacío. El volumen de un líquido puede ser fácilmente determinado por medio de un recipiente volumétrico calibrado. En el laboratorio a menudo se usa una probeta para llevar a cabo mediciones de volumen; sin embargo, la medición exacta del volumen de un líquido es llevada a cabo por medio de un picnómetro, el cual es un recipiente de vidrio que tiene un volumen precisamente definido. El volumen de un sólido se puede determinar por una medición directa, si el sólido tiene una forma geométrica regular; sin embargo, este no es el caso de la mayoría de mediciones de volumen en muestras sólidas. Una manera apropiada para determinar el volumen de una muestra sólida consiste en medir con precisión el volumen de líquido desplazado cuando una cantidad del sólido es sumergido en un líquido. Una precaución que debe tenerse es que el líquido usado no reaccione con el sólido o lo disuelva; además, debe tener una menor densidad que el sólido para que este pueda sumergirse rápidamente. Definiciones:

Densidad de un fluido: es su masa por unidad de volumen. Volumen específico de un fluido: es su peso por unidad de volumen. Peso específico: representa la fuerza ejercida por la gravedad sobre la unidad de volumen del fluido y se mide, por lo tanto, en unidad de fuerza por unidad de volumen; por ejemplo, Newton/m

3.

Densidad relativa de un líquido: Es la razón de su densidad a la del agua a una temperatura dada. *Preparado por JULIO C. CALVO, Dr. Sc. Facultad de Ciencias y Educación, Universidad Distrital Fco. José de caldas.


2. Materiales y Reactivos. Nota: para trasvasar cada líquido utilice una pipeta diferente, con el fin de no contaminar el reactivo líquido que se le dio como problema. 3. Parte experimental.

3.1 Densidad de un Líquido

Determine la densidad del agua por el método directo.

Pese la probeta vacía y seca (Wo). ________________ g

Transfiera 5 mL de agua a la probeta y pese la probeta con agua (Wa). ________________ g

Determine la densidad de un líquido problema por el método directo.

Pese la probeta vacía y seca (Wo). ________________ g

Transfiera 5 mL del líquido problema a la probeta y pese la probeta con el líquido problema (Wp). ________________ g

Al restar al peso de la probeta con agua (o con el líquido problema) el peso de la probeta vacía, obtenemos el peso del agua (o del líquido problema). Presumiendo que la balanza esté bien calibrada, calcule la densidad del agua y del líquido problema a la temperatura actual. Va = Volumen de la pipeta aforada. Va = ______________ mL Ta = Temperatura del agua = ________ ºC La densidad del agua a esta temperatura será:

Tp = Temp. líquido problema = ________ ºC La densidad del líquido problema a esta temperatura será:

Para el análisis del experimento, escriba sus resultados y el de sus compañeros. Tome el valor promedio de densidad de todo el curso de laboratorio y compárelo con el suyo. Densidad-agua Densidad-Líquido ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL

MATERIALES

Un (1) picnómetro 10mL Un termómetro

Una (1) probeta plástica de 10 mL Una (1) balanza (Aprox. 0.005 g)

Dos (2) pipeta graduada de 5 mL Densímetro

Una (1) pipeta aforada de 5 mL Una (1) Probeta de 10 mL

Una (1) Probeta de 100 mL

REACTIVOS

Trozos pequeños de un metal (Zn, Fe).

Agua destilada

Líquido problema. 3 líquidos (El estudiante deberá traerlos)

Densidad Wa - Wo

Va g / mL

Densidad Wp - Wo

Va g / mL


____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL ____________ g/mL Valores promedio:

____________ g/mL ____________ g/mL 3.2 Densidad Relativa de un Líquido. Es usual hallar la densidad de un líquido determinado con respecto a la del agua. Es decir, determinamos la densidad relativa del líquido con respecto al agua a una determinada temperatura. En el presente experimento, se determina la densidad relativa del líquido problema por el método picnométrico.

Pese el picnómetro vacío y seco (Wo). ________________ g

Pese el picnómetro con agua (Wa). ________________ g

Pese de nuevo el picnómetro con el líquido problema (Wp). ________________ g

El valor de la densidad relativa se calcula con la ecuación:

Su valor de densidad: _______________ Para el análisis del experimento, escriba sus resultados y el de sus compañeros. Tome el valor promedio de densidad de todo el curso de laboratorio y compárelo con el suyo. Iniciales del grupo Densidad

________________ ____________ ________________ ____________ ________________ ____________ ________________ ____________ ________________ ____________ ________________ ____________ ________________ ____________

________________ ____________ ________________ ____________ Valor promedio: ____________ 3.3 Densidad de un Sólido. Añada agua con la pipeta graduada de 5 mL a una probeta de 10 mL hasta la mitad de su capacidad. Para tener un mejor punto de referencia, añada al final gota a gota el agua hasta que el menisco quede exactamente en una de las líneas de la graduación de la escala de la probeta, fig.1

Fig.1 Lectura correcta del menisco

Pese en una balanza de 8 a 12 trocitos del metal que se le asignó como sólido problema. Introduzca los trocitos de metal en la probeta con agua, suavemente para no producir ningún salto de agua, lo cual introduciría error en la medición del volumen desplazado de agua. Para evitar este inconveniente, incline un poco la probeta con agua y deje deslizar uno a uno los trocitos de metal. Peso del sólido: _____________ g

Volumen desplazado: _____________ mL Observe la elevación en el nivel del agua y determine el volumen adicional producido por la introducción de los trocitos de sólido en el agua. Este volumen desplazado corresponde al volumen del sólido introducido en el agua. Calcule la densidad del sólido aplicando la ecuación:

La densidad, como se leyó al comienzo de la parte teórica, tiene como dimensiones g/mL o kg/L. Densidad del sólido: _____________ g/mL. Para el análisis del experimento, escriba sus resultados y el de sus compañeros. Tome el valor promedio de densidad de todo el curso de laboratorio y compárelo con el suyo. Una vez

Densidad Wp - Wo

Wa - Wo

densidad masa

volumen


terminada la práctica, coloque los trocitos de metal en el lugar indicado por el monitor. Masa del metal Densidad

________________ ____________ g/mL ________________ ____________ g/mL ________________ ____________ g/mL ________________ ____________ g/mL ________________ ____________ g/mL

________________ ____________ g/mL ________________ ____________ g/mL ________________ ____________ g/mL ________________ ____________ g/mL ________________ ____________ g/mL Valor promedio: ____________ g/mL

Identificación del sólido: ____________ (Pregunte al monitor)

4. Densidad de un Líquido con Densímetro.

Realice el montaje de la figura 2.

Fig.2 Medida de densidad con Densímetro.

Tome la densidad de 3 líquidos diferentes (Que el estudiante debe traer) y compárelos con los datos teóricos de las respectivas sustancias. (Suelte el densímetro suavemente dentro de la probeta con el líquido, ya que se puede romper). Realice su propia tabla de datos comparativos.

5. Para Pensar. a. Construya un gráfico en papel milimetrado donde como abscisas figuren los datos de desplazamiento de

volumen, y como ordenadas las masas diferentes del sólido. Trace la mejor recta para los puntos determinados. Calcule la pendiente de la recta. ¿Qué representa esta pendiente?

b. ¿Por qué si necesitamos datos de masa, hablamos de pesar los trocitos de metal? c. ¿Es importante conocer la temperatura a la cual se están realizando los experimentos? Justifique sus

respuestas. d. ¿Qué es un densímetro?

e. ¿Qué dice el principio de Arquímedes? ¿Cómo lo aplicaría en la determinación de densidades?


6. Bibliografía

BROWN T., Química La ciencia central. Editorial Printice Hall. S.A. 9na edición. México. 2004.

CHANG R. Química. Editorial Mc. Graw Hill. 9na edición. México. 2007

PETRUCCI, Química General. Edit. Pearson Education. Octava edición. Madrid. 2003

WHITTEN, GALEY y DAVIS. Química General. Editorial Mc Graw Hill. México. 1998.

practica 5. densidad de solidos y liquidos

Documents