Instituto Politécnico superior “Gral San Martin” Departamento de química Informe Trabajo Práctico N° 2 02/04/2019 Leandro Echenique Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente Definimos a la densidad como una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia o un objeto sólido. Se simboliza mediante la letra rho ρ del alfabeto griego. La densidad absoluta es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa en el espacio. La densidad relativa es una comparación de la densidad de una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia: Ambas densidades se expresan en las mismas unidades y en iguales condiciones de temperatura y presión. La densidad relativa es adimensional (sin unidades), ya que queda definida como el cociente de dos densidades. Densidad absoluta: Donde m es la masa y v en volumen. Densidad relativa: Donde ρR es la densidad relativa, ρP es la densidad absoluta y ρo es la densidad de referencia. Sabemos que la temperatura influye en el valor de la densidad, y para la mayoría de los casos(salvo excepciones pomo el agua) si aumento la temperatura ,aumenta el volumen del cuerpo o solvente analizado y por lo tanto disminuye su densidad; si por lo contrario, la temperatura disminuye, disminuye el volumen y en este caso la densidad aumenta. En este Trabajo Practico, determinamos la densidad de distintos solventes (fluidos) mediante tres métodos: a. Aerometría b. Balanza de mohr-wesphal c. Picnometria a. Aerometría: Materiales utilizados: Aerómetros Probeta de 250 mL Solvente (en nuestro caso tetracloruro e carbono Cl4C Leandro Echenique Página 9/10 Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente Pipeta pasteur Termómetro Agua corriente, destilada, detergente y acetona Luego de identificados y seleccionados los materiales a utilizar, se procedió al lavado y enjuague del mismo, primero con agua corriente y detergente y luego con agua destilada. Se realizó además el sacado de la probeta y del aerómetro con pequeñas cantidades de acetona (para eliminar todo el excedente de agua si lo hubiera, evitando contaminación y posible error en la lectura). En el caso de la probeta, luego de colocarle una pequeña cantidad de acetona, la colocamos en posición horizontal y la rotamos para que el solvente cubra mas espacio. Para finalizar y luego de escurrirla, la lavamos con una pequeña alícuota del mismo solvente. En el caso del aerómetro, colocamos sobre su superficie con la pipeta pasteur gotas de acetona y desparramamos con papel absorbente hasta su secado. Realizamos el mismo procedimiento con alícuotas del solvente a utilizar (Cl4C). Éste consistió en llenar la probeta con el solvente para luego colocar el aerómetro dentro muy lentamente (para evitar golpes), hasta sumergir el buzo. Una vez hecho esto lo giramos y tratamos de que el mismo quede en el medio de la probeta para evitar que por el fenómeno de tensión superficial se pegue a las paredes, y esperamos se estabilice. Realizamos la lectura observando por debajo, buscando la línea del aerómetro que coincida con el enrase. Para esto tuvimos en cuenta el valor de la temperatura. Utilizamos un termómetro con escala 1/200 y lo colocamos en la probeta con el solvente una vez retirado y limpiado el aerómetro. Sumergimos el bulbo hasta la línea creada por el fabricante para un uso correcto. Densidad observada: 1,585 T solvente: 23,2 0C Valor tabulado a 20 0C: 1,5940 Leandro Echenique Página 9/10 Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente Leandro Echenique Página 9/10 Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente Imágenes tomadas durante el práctico. b. Balanza de Mohr- Wesphal: Materiales utilizados: Balanza Probeta pequeña Solvente (ciclohexano) Termómetro Pipeta pasteur Agua corriente, destilada, detergente y acetona Determina la densidad relativa de un solvente seleccionado, con respecto a un solvente de referencia, es este caso el agua. Para esto fue necesario obtener la densidad y la temperatura del agua destilada para poder lograr el objetivo. Como sabemos por valores tabulados y por ser nuestro solvente patrón (de referencia) que la densidad del agua es 1 g/cm3 solo necesitábamos calibrar la balanza para continuar con el resto del práctico. Los valores obtenidos fueron: Densidad h2o: 1.000 Temperatura: 23,6 0C Lavamos el material a utilizar con agua y detergente, luego con agua destilada y finalizamos colocando con pipeta Pasteur gotas de acetona y del solvente elegido sobre el buzo para eliminar todo resto de agua evitando contaminar la muestra. Leandro Echenique Página 9/10 Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente Llenamos la probeta con el solvente elegido (en nuestro caso ciclohexano) e introdujimos con cuidado el buzo, sumergiéndolo en la totalidad. Al hacer esto notamos que el brazo móvil de la balanza se movió indicándonos que el solvente tiene empuje y que tiene una determinada densidad distinta a la del agua, para lograr que las agujas del brazo fijo y del móvil coincidan en posición horizontal, usamos los jinetillos sobre la escala del brazo móvil que va del 1 al 10 (punto D) y tiene ranuras. Luego de colocados los jinetillos y obtenido el valor de la densidad del solvente, tomamos la temperatura del mismo con el termómetro usado en la experiencia anterior. Concluimos que la densidad del solvente es: Densidad ciclohexano: 0.75 Temperatura: 25.8 0C Leandro Echenique Página 9/10 Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente c. Picnometría: Materiales utilizados: Picnómetro Pipeta pasteur Embudo Solvente (xileno) Clavitos de hierro} Balanza electromecánica Estufa Termómetro Desecador Pinza metálica Vasos de precipitados pequeño (auxiliar para transportar los clavitos y mediano) La estufa de laboratorio es un instrumento que se usa para esterilizar y secar los envases de vidrio o de metal que se utilizan en el trabajo de laboratorio. Con su uso, es posible eliminar toda la humedad de los envases cualquiera sea su tipo de elaboración, ya que es una cámara con cavidad que posee una temperatura más elevada que la temperatura ambiente. Usa calor seco. El Picnómetro es un Instrumento de medición cuyo volumen es conocido y permite conocer la densidad o peso específico de cualquier líquido a una determinada temperatura. Consta de un envase generalmente en forma de balón pero achatado en su base, construido por lo general con vidrio y que dispone de un tapón (con tapa esmerilada) provisto de un finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua (usualmente). Se enrasa por llenado así que debo dejar caer la tapa una vez llenado el picnómetro en su totalidad. Un desecador es un gran recipiente de vidrio con tapa que se adapta ajustadamente. El borde de vidrio es esmerilado y su tapa permite se cierre herméticamente. El propósito de un desecador es eliminar la humedad de una sustancia, o proteger la sustancia de la humedad. La cámara principal de un desecador está vacía, lo que permite colocar cualquier sustancia en su interior. En Leandro Echenique Página 9/10 Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente la cámara de abajo, se coloca la sustancia desecante, la cual se encarga de absorber la humedad del recipiente. En nuestro caso fue silica gel. Ambas cámaras están generalmente separadas por una plataforma extraíble, mientras que una tapa desmontable en la parte superior del desecador permite el acceso a los contenidos en proceso de desecación. Determinación de la densidad de un sólido: Primeramente, en un vaso de precipitados mediano vertimos agua y acido para diluirlo y colocamos clavitos de hierro para quitar el óxido y la suciedad. Trabajamos bajo campana para evitar inhalar posibles vapores de la dilución y proyecciones. Luego lavamos y enjuagamos el material necesario con detergente y dejamos escurrir unos minutos. Colocamos en estufa de secado a 1100C por aproximadamente 10 minutos. Pasado este tiempo se retira el material con pinza y colocándolo en bandeja se transporta hasta la mesa de trabajo. Introdujimos picnómetro, el vaso auxiliar y los clavos dentro del desecador para mantenerlos secos la mayor parte del tiempo y que no se contamine o absorba humedad ambiental. Pasados unos minutos dentro del desecador, retiramos los materiales con pinza para no contaminarlos si los tocáramos con la mano (con grasitud tierra y algún otro contaminante) alterando los valores al momento de pesarlos. Transportamos todo en bandejas. Antes de realizar el paso anterior, nos ocupamos de nivelar y tarar la balanza electromecánica. Se procedió al pesado de los materiales en un determinado orden y realizando cada procedimiento con rapidez para que cada material no se contamine, absorba humedad o en el caso del xileno se evapore. Primero se pesó el picnómetro vacío (se taro). Mp0: 16,1235 g Volvimos a guardar picnómetro dentro del desecador (siempre deslizando la tapa para disminuir la posibilidad de alterar la muestra. En segundo lugar pesamos el vaso auxiliar y lo volvimos a dejar en el desecador mv0: 6,6165 g Para pesar los clavos de hierro, los colocamos con pinza dentro del recipiente y lo llevamos a la balanza. Mv-fe: 14,7154 g Leandro Echenique Página 9/10 Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente El paso siguiente fue pesar el picnómetro lleno de agua. Se retiró del desecador con pinza y con pipeta pasteur o utilizando embudo de vástago corto se le introdujo agua. Lo llenamos completamente y se dejo caer la tapa para enrasar. Se secó el exceso derramado y lo pesamos. Mp-agua: 41,6444 g Posteriormente pesamos picnómetro con agua y los clavos de hierro, colocados con pinza dentro de este. Mp-agua-fe: 48,6268 g Temperatura del agua: 23.80C Calculamos relacionando densidades, desglosando estas en sus respectivos cocientes. ⁄ ⁄ Y ⁄ ⁄ Veces la densidad del agua. El valor tabulado de le densidad del hierro es 7,86 |valor obtenido| - |valor de referencia o tabulado| |7,23| - |7,86| = |0,63| error obtenido Calculamos luego el error relativo del resultado que obtuvimos Er = E obtenido / valor tabulado x 100 = 0,63 / 7.86 = 8,015, llevado porcentaje es el 8% Se considera aceptable un valor menor al 5% (por lo tanto el valor dado puede ser debido a error en la pesada o contaminación de la muestra entre otras). Determinación de la densidad de un líquido: En este caso usamos xileno y realizando los mismos procedimientos que en el anterior de pesada, y mantener limpios los materiales etc. logramos obtener la densidad del solvente en cuestión. Mp= 16,1235 g mp-h20= 41,6444 y mp-xileno= 38,2209 ⁄ 38,2209-16,1235 / 41,6444 – 16,1235 = 0,8658 veces la densidad del agua. Leandro Echenique Página 9/10 Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente |0,8658|- |0,88| = |0,0142| Er= 0,0142 / 0,88 = 0,016 expresado en porcentaje: 1,6 % Leandro Echenique Página 9/10 Informe TP N° 2. Determinación de la densidad de un cuerpo/solvente Pagina suplementaria con datos adicionales. Bibliografía utilizada: libro Crc Handbook of Qemistry and Physics LIDE, R. David et al. 87TH , edición 2006-2007 Leandro Echenique Página 9/10
