PICNOMETRÍA Y GRADO ALCOHOLICO

I

INTRODUCCIÓN

Las bebidas alcohólicas son bebidas que contienen etanol (alcohol etílico). Atendiendo a la elaboración se pueden distinguir entre bebidas producidas por fermentación alcohólica (vino, cerveza, hidromiel, sake) en las que el contenido en alcohol no supera los 18-20 grados, y las producidas por destilación, generalmente a partir de un producto de fermentación (licores, aguardientes, etc.)

Según GIL (2008) son las especies alcohólicas aptas para el consumo humano,

proveniente de la fermentación, destilación, preparación o mezcla de productos alcohólicos

de origen vegetal, salvo las preparaciones farmacéuticas, jarabes o similares

Cualquier sustancia posee una densidad determinada. La densidad puede ser definida como la

relación entre la cantidad de masa contenida en un volumen específico. El uso de la densidad

tanto en física como en química permite conocer, entre otras cosas, la cantidad contenida de

un material en una sustancia en especial.

 

Existen diferentes métodos para obtener una medición precisa de la densidad de una

sustancia, dichos métodos se apoyan en dispositivos que facilitan la medición, entre los que se

encuentran los picnómetros.

Aristóteles Hipócrates y Plinio reconocieron que el vino contiene una sustancia

combustible, sin embargo, no hay indicios de que en ese tiempo se hubiera separado el

agente inflamable. El primer testimonio de la separación el alcohol aparece en la

descripción que hizo el maestro Sderno, quien murió en 1167 y se hallan escritos más

precisos en los escritos del alquimista Alberto magno en Regemburg. En 1500 se imprimió

en Estamburgo un libro sobre destilación, de Heronimus Brunswick, médico. En Frankfort

se publico en 1556 otra del médico Riff. En las dos obras e habla de hierbas y destilados

de las mismas y sus aplicaciones medicinales.

LOS PICNÓMETROS

Los picnómetros, también conocidos como botellas de gravedad específica, son instrumentos

de laboratorio cuya función es obtener la densidad de una sustancia con gran precisión.

Básicamente, los picnómetros permiten conocer la densidad de un fluido comparándolo con

otro cuya densidad ya se conoce previamente, por ejemplo, el agua.

PARTES DE LOS PICNÓMETROS

Las partes de las que se componen los picnómetros son las siguientes:

 

Cuerpo de vidrio con cuello estrecho

Tapón de vidrio esmerilado para sellar el picnómetro

Tubo capilar graduado

FUNCIÓN DE LOS PICNÓMETROS

En general, los picnómetros funcionan de la siguiente manera:

  Se pesa el frasco completamente vacío para tener una primera medida de referencia. A continuación, se llena el frasco con agua y nuevamente es pesado, de esta manera

se obtiene una segunda medida de referencia. Posteriormente, se vacía el frasco y ahora es llenado con el líquido cuya densidad

queremos determinar y debe ser pesado. Se obtiene la diferencia entre los tres pesos y, auxiliándose en la graduación del

capilar, se obtiene la medida exacta de la densidad del líquido. Los picnómetros pueden ser utilizados, incluso, para medir la densidad de partículas de una sustancia árida, por ejemplo, el polvo. En estos casos, la medición se lleva a cabo de la siguiente manera: 

La sustancia árida es depositada dentro del picnómetro, mismo que deberá ser pesado. Habiendo obtenido el peso, se completa el llenado del picnómetro con un líquido en el

cual la sustancia árida no sea soluble. Debido al peso del árido, el líquido será desplazado en mayor o menor medida,

resultado de lo cual se obtendrá la gravedad específica.

JUSTIFICACIÓN

Las bebidas alcohólicas constituyen actualmente uno de los insumos de mayor demanda a

nivel mundial, logrando de esta forma una gran influencia a nivel económico, social y

sanitario; que trae beneficios a empresas productoras de licores, pero consecuencias

incalculables para la sociedad en general, por su uso desmedido. Este estudio está hecho

para y por nuestros estudiantes con el ánimo de dar a conocer a los consumidores y no

consumidores sobre que contienen las bebidas que en algún momento por nuestro

contexto social hemos administrado a nuestro organismo. De manera teórica nuestro

proyecto desea manifestar una alerta de consumo de las dos bebidas alcohólicas que

fueron escogidas estratégicamente ya que en nuestro círculo universitario son las más

consumidas; ya si no constituye una alerta por lo menos se podría concienciar a cada uno

de los conocedores de estas bebidas espiritistas.

PRODUCTOS OBTENIDOS POR DESTILACIÓN

Los licores y alcoholes que se encuentran en el comercio se dividen en dos categorías:

1. los que se obtienen directamente por destilación.

2. Los que se obtienen mezclando uno o más ingredientes con el destilado original para

dar al destilado ciertos caracteres deseados.

productos obtenidos por destilación. Pueden llamarse” rectificados” si han sido sometidos

a purificación posterior, ó “desnaturalizados” si se les añade sustancias para hacerlos

irreversibles para la preparación e bebidas.

Los licores toman distintos nombre según la materia prima de donde proceden: así se

llama coñac el obtenido de la destilación del vino y ron el obtenido a través de melasas de

caña.

A los que se obtienen mezclando por destilado con sustancias aromáticas, esencias

naturales o artificiales, azucares y sustancias amargas, etc., se les da el nombre de licores

compuestos y en el comercio se conocen como anisados, cremas, etc.

Los ensayos que pueden realizarse sobre licores comprenden cierto número de

investigaciones que son normales para todos los productos como el grado alcoholimétrico,

el extracto de las cenizas, el reconocimiento e las impurezas, los desnaturalzantes y los

azucares.

¿QUE SON LAS BEBIDAS ALCOHÓLICAS DESTILADAS?

Las bebidas destiladas son las descritas generalmente como aguardientes y licores; sin

embargo la destilación, agrupa a la mayoría de las bebidas alcohólicas que superen los

20º de carga alcohólica.

Entre ellas se encuentran bebidas de muy variadas características, y que van desde los

diferentes tipos de brandy y licor, hasta los de whisky, anis, tequila, ron, vodka, cachaça y

gyn entre otras.

El ingreso monetario que aporta la elaboración de estas bebidas a los gobiernos de los

distintos países del mundo es tan grande, que la destilación es una de las industrias y

actividades más supervisadas y reguladas a lo largo del planeta. Esto, al punto que en

muchos países la supervisión es efectuada directamente por dependencias de

recaudación de impuestos o agentes del tesoro.

ALCOHOL ETÍLICO: LA BEBIDA

El etanol, CH3CH2OH, es el alcohol con el que se elaboran bebidas y que se produce por

fermentación de granos o de otros materiales que contienen azúcar o almidón. Una

enzima cataliza la hidrólisis del almidón que produce unidades individuales de azúcar.

A nivel calórico, el alcohol produce 7 kilocalorías por gramo sin aportar otros nutrientes,

como pueden ser las vitaminas, minerales, etc. Dada esta característica de ausencia de

aporte nutricional, a la caloría alcohólica se la denomina 'caloría vacía'.

PRÁCTICA PROPUESTA N° 1

RESULTADOS

1. DETERMINACIÓN PICNOMÉTRICA DEL CONTENIDO TOTAL DE ALCOHOL

Prueba contenido alcohólico hasta 50%

MUESTRA 1 OLD JOHN

MUESTRA 2 NIQUELADO

PESOS Y CONDICIONES DE LAS DOS MUESTRAS:MUESTRA 1:

Peso del picnómetro = 17.37g

Picnómetro con la muestra = 25.8g

Peso del destilado = 23.93g

Peso del destilado + H2O (en pic) = 27.03g

Temp. de ebullición = 60 ºC

MUESTRA 2:

Peso del picnómetro = 17.37g

Picnómetro con la muestra = 25.65g

Peso del destilado = 24.57g

Peso del destilado + H2O (en pic) = 27.42g

Temp. de ebullición =84ºC

Cálculos

Con la siguiente fórmula se determina la densidad del destilado:

Densidad = (Mb – Ma / V) + PA

Ma = mpi + Ml

Mb = mpi + mD

V = Volumen del picnómetro (en ml)

PA = 1.20 Kg / metro cubico (a 20º C)

Ma = Masa en g del picnómetro vacío (es decir, lleno de aire)

Mb = Masa en g del picnómetro lleno de destilado

Símbolos: Pi picnómetro, D destilado, A aire.

Aplicando la fórmula para las dos muestras tenemos que:

La densidad de la MUESTRA 1 es: 0.8251

La densidad de la MUESTRA 2 es: 0.8412

Entonces segun la tabla de las NORMAS ICONTEC la MUESTRA 1 tiene un

contenido de alcohol de 41 % y la MUESTRA 2 de 14.64%.

Entonces segun la tabla de las NORMAS ICONTEC la MUESTRA 1 tiene un

contenido de alcohol de 41 % y la MUESTRA 2 de 14.64%.

2. DETERMINACIÓN PICNOMÉTRICA DEL CONTENIDO TOTAL DE ALCOHOL

El alcohol contenido en las bebidas alcohólicas se encuentra sobre todo en forma de

etanol, por esta razón durante nuestro proyecto hablamos del contenido de alcohol,

refiriéndonos solamente al etanol. Existen además pequeñas cantidades de metanol y de

alcoholes superiores.

El grado alcohólico de una bebida es el contenido de alcohol etílico expresado en volumen

de alcohol por 100 ml de bebida, o en gramos de alcohol por 100 ml de bebida si se

expresa como grado alcohólico en peso. El método realizado se basa en la determinación

por destilación del alcohol etílico y en la medida o el cálculo de la densidad.

En la práctica llevamos a cabo la destilación de las muestras y mediante los pesos

correspondientes determinamos las densidades. Al comparar con tablas oficiales de

contenido de alcohol corroboramos si el valor etiquetado es el correspondiente o no. Es

así, como con este procedimiento cumplimos con la resolución del problema que nos

hemos propuesto respecto a verificar si estas marcas de bebidas alcohólicas destiladas de

muy bajo tienen el contenido alcohólico propuesto en su etiqueta.

De los resultados solo uno fue óptimo según el objetivo, es decir, el Whisky OLD JOHN

tiene según nuestra prueba un 41% de contenido alcohólico, muy cercano al valor citado

en su etiqueta que es 40%. Pero el aperitivo de aguardiente NIQUELADO según la tabla

tiene un contenido alcohólico de 14.64 y su valor en la etiqueta dice que es del 15%; esta

muestra entonces, nos permite confirmar como estas bebidas aunque parecieran ser

adulteradas en sus contenidos de alcohol si cumplen en valores muy cercanos según

nuestra prueba con lo que se establece para su consumo y distribución.

3. DETERMINACIÓN DE ACIDEZ TOTAL TITULABLE Y FIJA.

Al determinar la acidez total de las dos muestras estas superaron el 20% de cantidad de

acido acético ya que según las normas el licor que supere el 0.1% significa que las

muestras tiene alto grado e descomposición, esto es obvio si vemos que las dos muestras

que deben ser consumidas en su menor tiempo debido a su volatilización.

Dentro de los proceso que encontramos para hallar la acidez total se decía que los

métodos electrométricos eran mejores para las sustancias coloradas, en nuestro caso fue

más fácil tomando los datos de la titulación volumétrica para hallar esta.

En el procedimiento usual para determinar la concentración total de ácidos, simplemente

se debía efectuar una titulación y detectarse el punto final mediante la fenolftaleína.

Dentro de las normas se decía que la acidez volátil solo se podía calcular en productos

fermentados, sin embargo con los datos obtenidos de las otras pruebas se podía hallar por

diferencia el valor de la acidez volátil, para el OLD jhon esta acidez fue alta (15.98) pero

para el niquelado fue de (0).

4. PRÁCTICA PROPUESTA N° 2

DENSIDAD DE LÍQUIDOS

4.1 Objetivos

• Determinar la densidad de algunos líquidos utilizando tres métodos diferentes.

• Discutir, a partir de los resultados experimentales, cuál de los métodos es el más exacto

para medir la densidad de líquidos.

• Analizar si la densidad se puede utilizar como criterio para establecer la pureza de un

líquido.

• Determinar la densidad de algunas soluciones.

4.2 Marco teórico

La densidad de los líquidos se mide de una manera similar a como se midió la densidad de

los sólidos. En este caso también se emplearán tres métodos: el del picnómetro, el de la

probeta y el del principio de Arquímedes. Es necesario tener en cuenta la temperatura

porque ésta influye en el valor de la densidad: a medida que aumenta la temperatura, la

densidad del líquido se hace ligeramente menor. ¿Por qué?

Un picnómetro (figura 3.1) es un pequeño frasco de vidrio de volumen exacto y conocido

(Vp). Se pesa vacío (wp), luego se llena completamente (incluído el capilar) con el líquido

cuya densidad se desea determinar y finalmente se pesa (wpl).

Con estos datos se puede calcular la densidad del líquido:

                 (3.1)

Soluciones

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más componentes. A aquél componente

que se encuentra en mayor cantidad se conviene en llamarlo solvente y a los demás

solutos. Cuando uno de los componentes es el agua, entonces la solución se denomina

acuosa y el solvente es el agua. Cuando la solución tiene únicamente dos componentes se

llama binaria.

Figura 3.1 Picnómetro

La concentración de un soluto en una solución es la cantidad relativa del soluto con

respecto a una determinada cantidad de solvente o de solución. Una de las formas más

usadas para expresar la concentración es el porcentaje peso a peso que se calcula como:

Porcentaje p/p =             (3.2)

Así por ejemplo, una solución de NaCl de concentración 2.5% p/p indica que por cada 100

g de la solución hay 2.5 g de NaCl. La densidad de una solución acuosa se mide del

mismo modo como se mide la densidad de un líquido puro.

4.3 Materiales y equipo

• Líquidos: etanol, butanol, hexano, o-xileno, cloroformo

• Soluciones: NaCl(ac) de diferentes concentraciones

• Balanza

• Probeta

• Picnómetro

4.4 Procedimiento

4.4.1 Determinación de la densidad por el método del picnómetro

Se usará el picnómetro para medir la densidad de cada líquido. Enjuague primero el

picnómetro con un poco del líquido de interés antes de llenarlo. La densidad se calcula por

medio de la ecuación .

Temperatura del líquido (T): __________ ºCPeso del picnómetro vacío (wp): __________ gVolumen del picnómetro (Vp): __________ mL

Anote los demás datos en la tabla 3.1.

4.4.2 Determinación de la 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                                                               (3.3)

Temperatura del líquido (T): __________ ºCPeso de la probeta vacía (wo): __________ g

Figura 3.2 Método de la probetaTabla 3.1 Datos obtenidos con el picnómetro y la probeta

  Método del picnómetro Método de la probetaLíquido wpl (g) wpl- wp (g) wf (g) wf - wo (g)etanol        

butanol        hexano        o-xileno        

cloroformo        

4.4.3 Determinación de la densidad por el principio de Arquímedes

Se pesa un vaso de precipitados (en su lugar puede usarse un recipiente plástico)

parcialmente lleno con uno de los líquidos problema (wb). Luego se ata un sólido de

densidad conocida (sugerencia: Cu) con un hilo delgado y se suspende en el beaker con el

líquido tal como se indicó en la figura 2.2. Procurar que el sólido no toque las paredes del

vaso. Se obtiene el peso del sistema y se anota su peso como wT.

La densidad del líquido se puede calcular con ayuda de la ecuación 2.7:

                                            (3.4)

donde dS corresponde a la densidad del sólido (d Cu = 8.96 g /cm3) y wS a su peso.

Tabla 3.2 Datos obtenidos con el principio de ArquímedesSólido de referencia: __________

Líquido wT (g) wb (g) E = wT - wb (g)etanol      

butanol      hexano      o-xileno      

cloroformo      

4.4.4 Determinación de la densidad de soluciones

La densidad de una solución se puede medir utilizando cualquiera de los métodos antes

descritos para líquidos puros. Se seleccionará el método de la probeta. En el Anexo 7 se

pueden consultar las densidades de algunas soluciones de NaCl.

La siguiente solución será preparada por el Profesor y se repartirá entre todos los

equipos:

Se pesan 50.00 g de NaCl y se añaden a un balón volumétrico de 250 mL. Luego se

adiciona agua desionizada y se agita hasta que todo el sólido se haya disuelto

completamente. En seguida se añade más agua desionizada hasta el aforo. De esta

solución se reparten 20.00 mL a cada equipo.

Determinar el peso de 5.00 mL de la solución de NaCl utilizando la probeta. A partir de este

momento se debe pesar en balanza digital. Luego diluír la solución en la probeta

añadiendo 1.00 mL más de agua desionizada y determinar de nuevo el peso de la solución

(wf ). Repetir el procedimiento otras seis (6) veces pesando la solución en cada caso.

wprobeta = wo= __________ g

wSLN = wf - wo

dSLN = WSLN  /  V                                       (3.5)

Tabla 3.3 Densidad de soluciones de NaCl

Resultados

Solución de NaCl

Volumen, V(mL)

Peso finalwf (g)

wSLN = wf - wo (g)

dSLN

(g/mL)porcentaje

p/p (%)

1 5.00        

2          

3          

4          

5          

6          

7          

8          

4.5 Cálculos y resultados

Con base en los datos obtenidos, completar la tabla 3.3 y la tabla 3.4.

Tabla 3.4 Densidad de líquidos medida por diferentes métodos

Líquidod reportada

(g/mL) d picnómetro

(g/mL) d probeta

(g/mL) d Arquímedes

(g/mL)etanol            

butanol            hexano           o-xileno          

cloroformo        

4.6 Discusión y conclusiones

Existen diferentes métodos para obtener una medición precisa de la densidad de una

sustancia, dichos métodos se apoyan en dispositivos que facilitan la medición, entre los

que se encuentran los picnómetros.

El uso de la densidad tanto en física como en química permite conocer mediante el

método del picnómetro, entre otras cosas, la cantidad contenida de un material en una

sustancia en especial.

Analice los resultados obtenidos en la tabla 3.4 y establezca cuál es el método más

exacto por comparación con la densidad reportada en la literatura para cada

líquido. Establecer las posibles causas de los errores y cómo éstos influyen para

que un método sea más recomendable que otro.

Graficar la densidad de cada solución en la tabla 3.3 versus su porcentaje peso a

peso. ¿Qué conclusiones se pueden obtener del gráfico? Establezca la relación

entre las dos variables mediante un análisis de regresión.

4.7 Preguntas

• ¿La densidad sirve como criterio para establecer la pureza de un líquido?

• En la literatura se suele reportar la densidad de un líquido empleando el siguiente

símbolo: d420 ¿Qué significado tiene el subíndice y el superíndice?

• ¿Se afecta significativamente la densidad de un líquido con los cambios de temperatura?

¿Con los cambios de presión?

• ¿Cómo se determina la densidad de un gas? ¿Qué factores afectan la densidad de los

gases?

4.8 Problemas sugeridos

Los problemas señalados con (*) tienen un mayor nivel de dificultad. Solicite la asesoría de

su Profesor.

• Un picnómetro vacío pesa 12.0 g y tiene un volumen de 5.00 mL. Se introducen 3.45 g de

un sólido desconocido y el picnómetro se acaba de llenar completamente con un liquido de

densidad 1.47 g/mL. La masa final del picnómetro con el sólido y el líquido es de 20.9 g.

¿Cuál es la densidad del sólido?

R/. 2.65 g/cm3 [SUPQ. Química General. Editorial Universidad de Antioquia. Medellín,

1971.]

• ¿Qué peso de plomo ocupará el doble del volumen de 10.2 g de etanol?

R/. 295 g [Ander, P.; Sonnassa, A. J. Principios de Química. Introducción a los Conceptos

Teóricos. Limusa, México, 1996.]

• Si 15.3 g de limaduras de hierro se colocan en un cilindro graduado de 25.0 mL, calcular

la masa de benceno de densidad 0.879 g/mL que se requiere para llenar el cilindro hasta la

marca de 25.0 mL?

R/. 20.3 g [Ander, P.; Sonnassa, A. J. Principios de Química. Introducción a los Conceptos

Teóricos. Limusa, México, 1996.]

Una solución acuosa al 60.30% en peso de ácido nítrico (HNO3) tiene una gravedad

especifica de 1.375. ¿Qué volumen de la solución contiene:

a. 50.00 g de solución?

b. 50.00 g de ácido nítrico puro?

c. 50.00 g de agua?

d. ¿Qué masa de agua y de ácido nítrico puro están contenidos en 50.00 mL de la

solución?

FUENTES BIBLIOGRAFICAS

GAVIRIA SALAZAR Luis Enrique, Química Analítica Aplicada, Tomo II, Volumen 1 ,

universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ciencias, Departamento de

Química ,Bogotá D.E., 1974.

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Extracto Seco Total en Bebidas Alcohólicas Edulcoloradas. Normas N0 214, 215 y

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LINEAMIENTOS PARA LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS DE

INVESTIGACIÓN. Maestría en Planificación y Desarrollo Urbano

http://www.zonadiet.com/bebidas/destilacion.htm

Burns, R. Fundamentos de Química. 4a. Ed. México, Pearson, 2003

PROCEDIMIENTOS