3.Lab2-QI-2010b-masa-volumen-datos

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
GUÍAS DE LABORATORIO DE QUÍMICA INTRODCUTORIO
LABORATORIO No.2
MEDIDAS DE PESO Y VOLUMEN, TRATAMIENTO DE DATOS
2.1 MATERIALES Y REACTIVOS
 Balanza
 Tubo de ensayo
 Balón aforado de 100 ml
Probeta graduada de 100 ml
Vaso de precipitado de 100 ml
Moneda
Pipeta de 10 ml
Erlenmeyer de 100 ml
Bomba de vacio
2.2 Objetivos

Adquirir destreza en el uso de la balanza y algunos instrumentos para medir volúmenes.

Familiarizar al estudiante con los métodos de tratamiento estadísticos de datos.
2.3 Fundamentos teóricos
Las medidas de peso y volumen son fundamentales en una ciencia experimental como la química. Por lo tanto es importante
aprender a usar con propiedad estas medidas haciendo énfasis en la precisión y en las cifras significativas.
2.3.1
La balanza.
La balanza es uno de los instrumentos más importantes en un laboratorio de química. Existen diferentes tipos de balanzas,
algunas son de altas precisión del orden 9 del 0.00001 g), llamadas balanzas de precisión o analíticas, empleadas en química
analítica, en tanto que otras son de baja precisión y pueden registrar la masa de un objeto con una o dos cifras decimales.
Antes de usar la balanza consulte el manual de operación o pida instrucciones al profesor. A demás tenga presente que, algunas
sustancias químicas pueden ser corrosivas y al colorarlas directamente sobre los platillos pueden deteriorarlos. Utilice un papel
de filtro, un vidrio de reloj, o cualquier otro recipiente para pesar.
2.3.2
Tratamiento de datos.
Toda operación de medida está sujeta a errores o incertidumbres. La confiabilidad de los resultados de penden de la exactitud
del instrumento y del cuidado con que se haga la medición.
Sin embargo siempre se cometerán errores de tipo instrumental y humano. Suponga que se pesa un vaso de precipitados en una
misma balanza durante cuatro sesiones diferentes y que se obtuvieron los siguientes resultados, 20.52, 20.45, 20.40 y 20.43 g.
Estas diferencias podrían relacionarse con errores instrumentales, o con errores personales. Con una serie de datos como éstos
podría preguntarse ¿cuál es el mejor resultado y cuál es la incertidumbre de éste. Preguntas como éstas sólo podrán
responderse haciendo el tratamiento estadístico de los datos. En este curso, el resultado, R de una serie de medias se
reportará como el valor promedio de la serie más o menos el valor de la desviación media dm;
𝑅 = 𝑥̅ + 𝑑𝑚
2.3.2.1 La media. La media, media aritmética y promedio son términos sinónimos. Se obtiene dividiendo la suma de los
resultados de una serie de medidas por el número de determinaciones; la media de una serie de mediadas como las del ejemplo
anterior 20.52, 20.45, 20.40, 20.43, se calcula así:
̅ = 20.52 + 20.45 +20.40 +20.43
Media= 𝑿
4
2.3.2.2 Desviación respecto a la medida d: Consiste en tomar la diferencia; sin tener en cuenta el signo, entre un valor
experimental [x) y la media de la serie X:
Desviación respecto a la media = 𝒅𝒊
Consideremos los siguientes datos:
X1=20,52
X2=20,45
X3=20.40
̅
= 𝑿𝒊 – 𝑿
X4=20.43
La media y las desviaciones respecto a la media serán:
̅ = 20.52 + 20.45 +20.40 +20.43 = 20.45
Media= 𝑿
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Ing. Químico-Cristian CONTRERAS
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Desviaciones respecto a la media:
d1=
d2=
d3=
d4=
20.52
20.45
20.40
20.43
̅=
= X1-𝐗
̅
=X2-X=
̅=
=X3-X
̅=
=X4-X
20.52-20.45
20.45-20.45
20.40-20.45
20.43-20.45
=-0.07
=0.00
=-0.005
= -0.02
2.3.2.3 Desviación media: La desviación promedio o desviación media corresponde a la media aritmética del valor absoluto de
las desviaciones individuales:
Desviación media:
dm= (d1+d2+d3+……+dn)
n
La desviación media del ejemplo inmediatamente anterior es:
dm= (0.07+0.00+0.05+03.02) =0.04
4
Resultado: El resultado de la serie de medidas del ejemplo que hemos venido trabajando es: 𝑅 = 20.45 ± 0.04. Donde 20.45
corresponde al valor promedio de la serie y 0.04 la desviación media.
2.3.3 Precisión y exactitud: estos dos términos a menudo se confunden y por eso es importante referenciarlos. Una medida
puede ser muy precisa y al mismo tiempo, inexacta. Como ejemplo, considérese una serie de tiros al blanco; la exactitud se
refiere a lo cerca del centro del blanco donde cae cada litro y la precisión que tan cerca entre si los diversos tiros.
La precisión se refiere a la reproductibilidad o concordancia de los resultados de un serie de medidas que se han realizado de
idéntica forma. Existen varios métodos para evaluar la precisión de los resultados de una serie de medidas, como la desviación
madia; o la desviación estándar y la varianza.
2.3.4
Cifras significativas: Siempre que se reporte el resultado de una medición se debe hacer solo con un determinado
número de dígitos que indiquen la precisión con la que se hizo la medida.
Considérese por ejemplo, que los números 21,3 y 21,341 corresponden al peso de un objeto medido en dos balanzas deferentes.
Según los números, el primer resultado se obtuvo con una precisión de ± 0.1 g y el segundo, con una precisión de ± 0.001 g. En
este caso, el ultimo digito (3 en 21.3 y 1 en 21.341) es una cifra estimada por el observador y puede variar según su punto de
vista.
Las cifras significativas de un número son las que se leen con certeza de un instrumento de medida, más una que se lee por
aproximación. De acuerdo a lo anterior, el primer resultado (21,3) está expresado con tres cifras significativas; es decir el 2 y el 1
se conocen con certeza; pero existe incertidumbre en el 3 (este valor es estimado por el observador y no depende del equipo). El
número de cifras significativas en el segundo resultado (21,341) es de cinco, donde los números 2, 1; 3 y 4 se conocen con
certeza, prestándose la incertidumbre en el ultimo digito, el 1.
2.3.4.1 Reglas para determinar el número de cifras significativas:
1. Los ceros antes del punto decimal no se consideran significativos. Así, por ejemplo el número 0,00456 tiene tres cifras
significativas (el 4; el 5: y el 6).
2. Los cerios en el medio y al final de un número son significativos. Ejemplo, el número 0,0040250 tiene cinco cifras
significativas.
3. En general, para encontrar el número de cifras significativas de un número, cuente todos los dígitos partiendo del primer
número que no sea cero a la izquierda. Si un número está expresado exponencialmente, cuente sólo las cifras significativas
en el coeficiente (la parte exponencial se considera un multiplicador exacto).
Ejemplos de cifras significativas:
Número
Cifras significativas
2
2,3 ó 2,0
2,30
2,3214 ó 2,0000
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Siempre que reporte un dato, incluya tantas cifras significativas como sean necesarias. Controle sobre todo los ceros al final. Si
por ejemplo, se mide un volumen d cinco 5 ml; de agua en una probeta con una precisión de un (1) ml, entonces el dato se debe
reportar como 5 ml, pero si el mismo volumen se mide en otra probeta cuya precisión es de 0.01 ml, entonces el volumen debe
reportarse como 5.00 ml.
2.3.4.2 Reglas para el cálculo: El resultado con una operación con números que se han obtenido de mediciones
experimentales no debe expresar mayor o menor precisión que la de los números en los que se basa el cálculo
aritmético.
1.97 x 4.2469
3.367 x 103
3.7 x 108
Rta: 8.37
Rta: 9.08 x 10-6
(8.2 x 10³)*(2.345 x 10³)
0.9 x 0.00043
Rta: 1.9 x 107
Rta: 0.0004
Obsérvese que en cada caso los resultados han sido redondeados de modo que sus números de cifras significativas es igual al
del número que presenta el mínimo de cifras significativas en el cálculo.
2.3.4.2.1 Adición y sustracción: Esta regla establece que el resultado final de una suma o resta se debe expresar con el menos
número de decimales como los que presenten aquellos números que estén involucrados en la operación.
Ejemplo: sumar algebraicamente los siguientes números:
1.627 + 23.1 + -4.06 +106,91 =127.(577)=127.6
De acuerdo a la regla anterior, el resultado final debe expresarse con el menor número de cifras decimales. El número que tiene
menos decimales es el 23.1 y por lo tanto, el resultado final no puede tener más que una cifra decimal:
Observe que el resultado final se ha redondeado a una cifra decimal. Cuando un número se redondea, se descartan las cifras
que no son significativas. La última cifra significativa no varía si la siguiente cifra es menor que 5; y se aumenta en 1 si la
siguiente cifra es 5 ó mayor que 5.
Ejemplo: Redondear cada uno de los siguientes números a tres cifras significativas.
a. 0.4794 Rta. 0.479
b. 8.63500
Rta. 8.64
c. 53.352
Rta.
53.4
2.3.4.2.2 Multiplicación y división: El número de cifras significativas en el resultado final de una multiplicación o división debe
ser igual al de la cantidad con el menor número de cifras significativas. Por ejemplo, al multiplicar 1x2.345; el resultado debe ser
2 y no 2.345; puesto que uno de los factores el 1 sólo presenta una cifra significativa.
Ejemplo: Escribir el resultado de las siguientes operaciones con el número de cifras apropiadas:
2,946
52
Rta: 0.05
La media en este caso representa el mejor valor, pero no garantiza que sea el valor verdadero. El valor verdadero en una ciencia
experimental no existe; porque el error siempre estará presente en toda determinación. En consecuencia el valor que se acepta
como verdadero corresponde al promedio de una serie de determinaciones realizadas por un grupo de experimentos en el tema.
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Procedimiento:
Parte I. Peso:
El profesor hará una breve descripción de la balanza indicando sus partes, su precisión y la forma como se usa. (Usar balanza
analítica y de precisión).
Pese tres veces y con la precisión indicada uno de los siguientes objetos:
Una moneda
- Un Elernmeyer seco
Comparar los datos obtenidos en cada balanza.
- Un vaso de precipitado seco
Parte II Volumen:
1. Examine los distintos tipos de instrumentos para medir volúmenes de que dispone, clasifíquelos, indique su capacidad, su
precisión y el material del que están elaboradas.
2. Realice las siguientes mediciones :
a.) El contenido de agua de un tubo de ensayo lleno de agua
b.) El contenido de un vaso de precipitado lleno con 40 ml de agua. Transfiera el contenido a una probeta y registre su volumen.
¿qué observa?
c.) Mida 100ml de agua en una probeta con una precisión de ± 1ml; Luego, con cuidado, tratando de no perder ni una sola gota,
trasfiera completamente su contenido a un balón aforado de 100 ml ¿qué observa?
d.) Mida 10 ml de agua en una pipeta, transfiéralos, a una probeta graduada y registre su nuevo volumen. ¿qué observa?
2.5 Resultados:
Parte I peso: en las dos balanzas
Lecturas
1
2
3 Promedio
Desviación media
Resultado
Moneda
Vaso
Erlenmeyer
Parte II Volumen:
1. Volumen de agua en el tubo de ensayo
2. Volumen de agua en el vaso de precipitado
:____________
;____________
a. preguntas y ejercicios
1.. Realice las siguientes operaciones y exprese el resultado con el número adecuado de cifras significativa:
a) ( 4 X 10²) (3 X 10-3) =
d) 309+0.000480+32.41=
b) 24.7439 – 24.863 =
e) (3x102) ( 2x10²) (12x103) =
c) 2.0 X 3615 =
f) 4x10²+5.1x103+8.2x102 =
0.0614
3.
a)
d)
Exprese con dos cifras significativas los siguientes números:
0.000332=
b) 0.245=
0,327=
e) 0.4005=
4.
a)
Determine el número de cifras significativas
650.0
b) 0,12020
c) 0.0022
c) 0.0022=
f) 0,405 =
d) 0,4005
5. Al pesar varias veces un una cantidad de sustancia se obtuvieron los siguientes resultados:
49.63; 49.84; 50.25; 49.68; 50.13; 50.40 g. Determine:
a)
b)
La media aritmética:
La desviación media y su resultado con la incertidumbre correspondiente
Referencias
1. DAY, R. A. Y UNDERWOOD, A. L. Química analítica cuantitativa. 5 ed, México: Prentice-Hall hispanoamericana, 1989.
2. RUSELL, Jhon y LARENA, Alicia. Química 1. ed., México: McGraw-Hill, 1988
3. SKOOG, Douglas y WEST, Donald. Química analítica. 4 ed. Madrid, España: McGraw-Hill.
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