MEDICIONES DE MASA, VOLUMEN Y DENSIDAD

1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA:

1.1 Utilizar las Buenas Prácticas de Laboratorio en el desarrollo técnico de la práctica (en cada experimento).

1.2 Manipular los diferentes tipos de balanzas de laboratorio, midiendo masas de objetos y/o materiales sólidos y líquidos con criterio técnico, responsabilidad y honestidad

1.3 Utilizar los aparatos de laboratorio para medir volúmenes de objetos y/o materiales en estado sólido y líquidos, aplicando el método adecuado, con criterio técnico, responsabilidad y eficiencia.

1.4 Aplicar la fórmula de densidad y sus unidades para determinar numéricamente las densidades decuerpos sólidos y líquidos, con destreza, criterio técnico y honradez

2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

La química es una ciencia experimental y las medidas son fundamentales para la mayoría de experimentos. Es importante, por lo tanto, aprender a usar con propiedad estas medidas observando su precisión, fuentes de error y manejo de cifras significativas

MEDICIÓN. Es el procedimiento por el cual se determina cuantitativamente el valor de una propiedad o de una magnitud. Una magnitud es todo aquello susceptible de ser medido. Por ejemplo, la masa, la temperatura, la densidad, etc.

ERROR. Según: (tomas)

Se debe tener presente que en toda medición que se realiza siempre existe un margen grande o pequeño de error (Solís Tirado, 1985). Se define error como la diferencia que existe entre el valor obtenido en la práctica y el valor verdadero o real. Según la teoría estadística existen dos clases de errores: a) ErrorAbsoluto:(EA): Viene a ser la diferencia que existe entre el valor medido y el valor real. El error absoluto puede ser positivo o negativo (se considera el número sin signo). Matemáticamente se expresa como:

EA: Error absoluto. VM: Valor Medido (Valor práctica) VR: Valor Real (Valor teórico) b) ErrorRelativo:(ER): Es el cociente obtenido al dividir el error absoluto entre el valor real. El error relativo siempre se debe de expresar en porcentajes. Matemáticamente se expresa:

 VM VR x100

Es muy importante que el estudiante conozca que el error relativo es adimensional, y para unamedición correcta este error no debe exceder el 5%

MASA: según: (ub.edu)

Se define como una medida de la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La masa se considera una magnitud INVARIABLE y que se puede determinar haciendo uso de la balanza. Uno de los instrumentos más importantes en el laboratorio de química es la balanza con la cual se pueden medir la masa de los materiales con gran magnitud y precisión. Hoy en día se conocen diversos tipos de balanzas. Las balanzas en el laboratorio de químicas son:

Balanzas Analíticas

Balanza Digital

Con una precisión del orden de 0,001g Con una precisión del orden de 0,1 a 0.001g

Capacidad máxima:120 _200g

Capacidad máxima:50kg a) Nunca coloque las sustancias químicas directamente sobre el platillo de la balanza, coloqueprimero un papel o un recipiente, así se evita la corrosión de los platillos. b) Limpie cualquier material que se quede en la balanza o cerca de ella después de medir la masa. c) Antes de medir la masa de cualquier objeto, asegúrese que la balanza esté nivelada.

El profesor da las instrucciones específicas sobre cómo usar el tipo de balanza disponible. Observe las siguientes precauciones.

Para realizar una medida de masa existen dos métodos conocidos que son:

* Medida de masa Directa. (Se mide solo la masa del objeto más no la tara, utiliza el botón destare para obviar la tara)

* Medida de masa Indirecta. (Se considera la masa de la tara, luego se vierte la masa del objetosiendo la masa total la masa de la tara más del objeto, luego se resta la masa de la tara y nosqueda la masa del objeto)

Medicion De Volumenes

Según: (Academy, 2021) a) VOLUMEN DE SÓLIDOS: Para determinar el volumen de un cuerpo sólido se debe tener en cuenta que clase de sólido es: Si se trata de un sólido de forma regular su volumen se calcula por fórmulas geométricas. Si se trata de un sólido irregular (sólido amorfo), el volumen se calcula por una aplicación delprincipiodeArquímedes .

Para conocer el volumen que ocupa un cuerpo, se debe tener presente el estado físico en que se encuentrael cuerpo examen: estado sólido o estado líquido.

El Principio de Arquímedes, dice que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empujevertical y hacia arriba igual al peso del cuerpo del fluido desalojado

Se utiliza una probeta con cierta cantidad de agua, luego se introduce el cuerpo quien desplaza alagua; el volumen de agua desplazado es igual al volumen del cuerpo.

b) VOLUMEN DE LIQUIDOS:

Según: (torrero, 2016)

Para la medición volumétrica de líquidos se debe tener presente que los vasos de precipitación, matraces y balones se utilizan para indicar solamente volúmenes aproximados, si se quiere medir el volumen de un líquido con mayor exactitud se deben utilizar probetas, buretas, pipetas. Todo líquido dentro de un recipiente forma en su superficie un menisco. Si el menisco es cóncavo la lectura correcta es la parte inferior del menisco, y si el menisco es convexo la lectura correcta es la parte superior del menisco.

DENSIDAD. Según: (jove, jove) la Densidad es una propiedad inherente de cada sustancia y es muy útil en su identificación. Se define densidad como la relación que existe entre la masa de una sustancia homogénea por unidad de volumen que ocupa. Matemáticamente se expresa:

Tablas N° 01: Densidades de Algunas Materiales Comunes.

Densidad de Sólidos

Hielo: 0,92 g/ml

Hormigón: 2,0 g/ml

Aluminio: 2,7 g/ml

Mercurio: 13,6 g/ml

Corcho: 0,25 g/ml

3. EQUIPOS Y MATERIALES:

3.1 EQUIPOS:

 01 balanza Digital.

 01 balanza Analítica (BA)

3.2 MATERIALES

 01 probeta graduada de 100 ml

 01Piseta

 02 vasos de precipitación.

 01 frasco lavado

3.3 REACTIVOS:

Densidad de Líquidos Densidad de Gases

Etanol: 0,81 g/ml

Agua: 1,0 g/ml

Aire: 0,0013 g/ml

Butano: 0,0026 g/ml

Sangre: 1,06 g/ml CO2: 0,0018 g/ml

Glicerina: 1,26 g/ml H2: 0,008 g/ml

Leche: 1,03 g/ml O2 0,0014 g/ml

 Objetos metálicos: tuerca, llaves, estaño, cable de Cobre

 Agua potable

 Gasiosa

 Jugo

 Maltin pawer

4. DESARROLLO TÉCNICO: PRIMERAPARTE MasayVolumen

4.1 EXPERIMENTO Nº 01: MEDICIONES DE MASAS:

1. Aplica las Buenas Prácticas de Laboratorio antes de iniciar el desarrollo del experimento 01: lea la guía, ordena los materiales y reactivos y esquematiza la experiencia. Además de proveerse detres objetos sólidos para determinar su masa.

2. Antes de realizar cualquier medida de masa verifique si la balanza está nivelada. (Observe si el fiel está en la posición CERO.)

3. Mida la masa de cada objeto seleccionado en la balanza digital y luego en la balanza analítica,con toda la exactitud posible y anote dichas masas, en la Tabla N ° 02

4. Realiza los cálculos de error absoluto al centésimo y el error relativo (utiliza cifras significativas), considerando la medida de masa realizada en la balanza más precisa (Balanza Analítica) como la de valor verdadero (Valor Teórico o Real).

5. Llene la tabla N°02, con los datos obtenidos en los pasos anteriores. No olvide utilizar Cifras significativas y las unidades en cada anotación.

TABLA N° 02: MEDICIONES DE MASA EN LA BALANZA ANALITICA Y BALANZA

Imagen N°1: Esquema del peso del objeto en la balanza digital

Objeto Enchufe de la balanza analítica

Balanza digital

4.2 EXPERIMENTO Nº 02 MEDICIÓN DE VOLÚMENES

experiencia. Además de proveerse de un líquido para determinar su volumen y anote su denominación en la tabla 03

2. Con la piseta agrega agua a la probeta graduada de acuerdo al volumen deseado.

3. Lea cuidadosamente el volumen que ocupa el líquido en la probeta siendo eso el volumen inicial y anota en la Tabla 03.

4. Coloca el objeto en la probeta con líquido despacio y coloca en horizontal la probeta y no vertical.

5. Mide y calcula utilizando la ley de Arquímedes.

6. Calcula el error absoluto y relativo, utilizando las ecuaciones correspondientes, anota sus resultados en la tabla 03, toma como valor verdadero la lectura hecha con el material que tenga el menor porcentaje de error (Valor Real: el del profesor; Valor Medido: el valor medido de cada de integrantes se suma y se divide por la cantidad de integrante).

7. Repite el procedimiento anterior para los demás objetos para que midas su volumen final.

8. Proceda al llenado de los datos de la tabla 03 de la práctica. No olvide utilizar Cifras significativas y las unidades en cada anotación.

Imagen N°2: Esquema de la medición del volumen sin el objeto.

Imagen N°3: Esquema de la medición del volumen sin el objeto.

4.3 EXPERIMENTO Nº 03: DENCIDAD DE SOLIDOS INREGULARES

1. Aplica las Buenas Prácticas de Laboratorio antes de iniciar el desarrollo del experimento 03: lea la guía (desarrollo de la práctica), ordenar los materiales y reactivos y realizar un esquema de laexperiencia.

2. Después de obtener el resultado del error relativo tanto de la masa y el volumen saca la densidad dividiéndolo.

3. Será la masa de un objeto entre el volumen de un objeto asi determinaras la densidad.

4. Coloca cada resultado en la tabla n°4

TABLA N° 04: DENSIDADES DE SOLIDOS INRREGULARES

5. Busca en la bibliografía (texto o web) la densidad de los utilizados en la experiencia y calcula el Error Absoluto y Error Relativo, completando la Tabla N° 05. Utiliza cifras significativas y unidades.

TABLA N° 05: ERROR ABSOLUTO Y RELATIVO EN LA EXPERIENCIA 04

Nota: La densidad del acero cambia en función de los componentes de la aleación. Por lo general la densidad varía entre 7,750 y 8,050 kg/m3 (484 y 503 lb / pies cúbicos; o 7,75 y 8,05 g/cm3 (4,48 y 4,65 oz / pulgadas cúbicas). lo colocas la variable intermedia que es 7.900kg/m3.

Imagen N°4: Esquema de los sólidos irregulares

4.4 EXPERIMENTO N04: DENSIDADES DE LIQUIDOS

1. Aplica las buenas prácticas de laboratorio antes iniciar el desarrollo lea la guía (desarrollo de la práctica, lo que se va a realizar), ordena los materiales y reactivos y esquematiza la experiencia. Además de proveerse de 04 líquidos para determinar su volumen y anote su denominación en la tabla 06.

2. Regula la balanza analítica enchufa y préndelo

3. Coloca el vaso de precipitación o la probeta graduada en la lanza analítica o digital aplasta el botón tara (es de color rojo).

4. Pipeta cuidadosamente 05 ml de la solución de Gaseosa y trasvasa a una probeta graduada o vaso de precipitación sin derramar. Anota los 30 ml de la pipeta en la tabla 06.

5. Lea cuidadosamente el volumen que ocupa el líquido en la probeta y anota en la tabla 06.

6. Repita todo el procedimiento anterior con otro líquido diferente

7. Calcula el error absoluto y relativo, utilizando las ecuaciones correspondientes, anota sus resultados en la tabla 06. toma como valor verdadero la lectura hecha con el material que tenga el menor porcentaje de error (valor real: pipeta; valor medido; probeta o vaso precipitación).

8. Proceda al llenado de los datos de la tabla 06 de la práctica. No olvide utilizar cifras significativas y las unidades en cada anotación.

TABLA N06: DENSIDADES DE LIQUIDOS

Imagen N°5: Esquema de la densidad de líquidos:

9. Busca en la bibliografía (texto o web) la densidad delas sustancias utilizadas en la experiencia y calcula el Error Absoluto y Error Relativo, completando la Tabla N05. Utiliza cifras significativas y unidades.

Tabla N07 Error Absoluto Y Relativo En La Experencia 06

4.5: Calculo de la densidad de un líquido:

Formula:

D=masa del líquido/volumen

Densidad de la gaseosa:

D=42.322g/35ml=1.21kg/m3

5. RESULTADO:

- Se midió la masa de 4 objetos (acero, cobre, estaño y bronce).

- Se determinó el volumen de los objetos irregular utilizando la ley de Arquímedes (cobre, acero; estaño, y bronce).

- Se determinó la densidad de los sólidos irregulares (acero, cobre, estaño y bronce).

- Se determinó el volumen, la masa y la densidad de los 4 líquidos (gaseosa, maltin pawer, jugo de durazno y agua).

6. DISCUSIÓN:

Medición de masa

Según (CONALEPFELIXTOVAR, 2013)

La observación de un fenómeno es en general, incompleta a menos que dé lugar a una información cuantitativa. Para obtener dicha información, se requiere la medición de una propiedad física. Así, la medición constituye una buena parte de la rutina diaria de la química experimental.

La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad.

La masa es una de las magnitudes que requiere ser evaluada en el laboratorio de química, ya sea para preparar soluciones de reactivos, especímenes o muestras para un determinado análisis, con la exactitud y precisión que requiere la calidad del estudio a realizar.

La masa se define como la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La Unidad del Sistema Internacional de Medidas (SI), fundamental para medir la masa es el Kilogramo (Kg), sin embargo, en química se utiliza el gramo (g), ya que es una unidad más pequeña y a la vez más conveniente en estudios químicos. Por acuerdo internacional la cantidad de masa de un kilogramo se define exactamente igual a la masa que tiene un cilindro de platino – iridio que es el prototipo internacional.

Medición de volumen

Según (CONALEPFELIXTOVAR, 2013)

Una operación habitual en un laboratorio es la de medir volúmenes de líquidos, para hacerlo existen distintos instrumentos de medida. Los instrumentos o equipos que más se utilizan para medir volúmenes de líquidos son:

- La probeta

- El matraz volumétrico

- La bureta

- Las pipetas graduadas y volumétricas

- Pipetas automáticas

Medición de la densidad

Según (jove, 2023)

Densidad se obtiene dividiendo la masa por volumen. Masa se puede medir con escalas o saldos y se expresa en gramos o kilogramos.

Nota: Todo el procedimiento en el laboratorio se llevó a cabo y se realizó similar como lo indicado en la información buscada.

7. CONCLUSIONES:

Se concluye que:

- Se respetó el protocolo de las buenas prácticas de laboratorio.

- Se manipulo y se midió las masas de los objetos utilizando la balanza analítica y la digital correctamente.

- Se cumple el criterio técnico cundo se utiliza los aparatos de laboratorio para medir el volumen.

- Se aplicó las fórmulas para sacar el error absoluto, error real y densidad tanto del cuerpo sólido como de líquido.

8. CUESTIONARIO

1. ¿Qué diferencia existe entre una balanza de triple brazo y una analítica?

Según: Braylin a) Una balanza de triple brazo tiene tres brazos en lugar de uno. b) una balanza de triple brazo puede leer con mayor precisión. c) una balanza analítica tiene una precisión de hasta 0.1 gramos a) Disponer de un ambiente que no presente corrientes de aire, cambios bruscos de temperatura y que esté libre de polvo. b) Tener un mesón perfectamente nivelado.

2. ¿Qué recomendaciones debe tener presente para instalar y operar una balanza?

3. ¿Cuáles son las técnicas generales para obtener el peso de las muestras?

-La principal técnica para obtener el peso de las muestras viene siendo la medida directa mediante un peso, el cual es el instrumento necesario para esta técnica. Ahora, matemáticamente existe algunas técnicas como:

-Cálculo del peso molecular.

-Aplicación de la definición de la densidad.

-Cálculo de la cantidad de sustancia

4. En esta práctica Ud. calculó las densidades usando objetos a temperatura ambiente. ¿Cómo piensa que cambiaría la densidad del alcohol si se hubiera calentado a 70°C antes del experimento?

-Calentado a 70°C antes del experimento? Tendría una densidad menor, por que a mayor temperatura menor densidad. Si se conoce el valor del radio de la esfera o cubo se puede calcular el volumen.

5. ¿Se puede hallar la densidad de un sólido regular como una esfera o un cubo por un método directo? Explique su respuesta.

La densidad es la relación entre la masa y el volumen:

Densidad=masa/volumen

Sus unidades en el sistema internacional son kg/m3 (kg/ metro cúbico) aunque es más usada la unidad g/cc. Entonces para calcular la densidad de un sólido regular, basta con calcular su volumen, ayudándose de la fórmula adecuada y tras una simple pesada del objeto podemos calcular su densidad. En el caso de sólidos irregulares, porosos cuyo volumen no sea directamente calculable se utiliza el principio de Arquímedes para averiguar su volumen: "Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje igual al peso del volumen de líquido desalojado" Sumergiendo completamente el cuerpo en agua, el peso del cuerpo disminuye debido al empuje. Lo que nos marca la balanza M' es igual a la diferencia entre el peso P y el empuje E. M'=P-E.

Si el fluido es agua, cuya densidad es la unidad, el peso en gramos coincide numéricamente con el volumen medido en centímetros cúbicos.

El empuje es igual a la diferencia M-M' entre lo que marca la balanza antes y después de sumergir el cuerpo en agua e igual numéricamente al volumen del cuerpo en centímetros cúbicos.

V=M-M'

Esta es la forma en la que se calcularía la densidad del cuerpo humano con ayuda de el instrumental adecuado. También se puede hacer uso de un picnómetro para calcular densidades de sólidos y líquidos: Un picnómetro es un recipiente calibrado, con el que 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.

Para el caso de la densidad de un sólido -cuyo tamaño ha de ser adecuado a las dimensiones del picnómetro- pesando el picnómetro con el sólido y rellenando con agua destilada podemos obtener el volumen del sólido si además hemos calculado el volumen del picnómetro. Por otra parte, una vez obtenida la masa del sólido podemos calcular su densidad. El método es general para el caso de pares sólido/líquido que no reaccionen entre sí.

Material:

- Picnómetro.

- Balanza analítica ±0,0001 g

- Muestras problema.

- Papel de filtro.

Procedimiento experimental:

Densidad de un sólido.

1) Pesar el picnómetro vacío convenientemente limpio y seco junto con su tapón. Pp.

2) Se pone la muestra de sólido problema (trozos de vidrio u otro material) dentro del picnómetro y se vuelve a pesar: Pp + M.

3) Se rellena el picnómetro con agua destilada. Se pone el tapón se enrasa se seca y se pesa. Ahora la pesada se describe como: Pp + M + Ar.

4) A continuación se hace una nueva pesada del picnómetro, pero esta vez lleno únicamente con agua destilada y convenientemente seco. Ahora el peso obtenido es: Pp + A. Las operaciones anteriores han de hacerse con sumo cuidado.

D=P/(T*R)

En el caso de sustancias gaseosas una opción es calcular la densidad a partir de su ecuación de estado, suponiendo que se trata de un gas perfecto se calcula la densidad a una temperatura y presión determinada: d=P(atm)*PM(g/mol) /(R*T(K))

En el caso del aire se calcula según la relación aportada por GÜNTER DE ROTH: Densidad del Aire (Kg/m3) = (0,349 x Presión Atmosférica (mb)) / (273 ± Temperatura (ºc))

6. ¿Cómo calcularía la densidad del cuerpo humano?

La densidad es una magnitud escalar resultante de la cantidad de masa del cuerpo humano (kg) contenida en un determinado volumen de ese cuerpo (m3).” Es básicamente una relación entre la masa total del cuerpo y el volumen total que este cuerpo ocupa.